KR102622042B1 - Stretchable electronic platforms with 3-dimensional array of rigid island pattern and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법이 제시된다. 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법은, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴들 및 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 구성하도록, 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계; 패터닝된 상기 신축 기판 상에 희생층을 구성하는 단계; 제1 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계; 제2 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계; 접착제가 코팅된 탄성층에 인장력을 가하는 단계; 상기 제2 테이프에 전사된 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 인장력이 가해진 상기 접착제가 코팅된 탄성층 상에 전사하는 단계; 상기 제2 테이프를 제거하고, 상기 희생층을 식각하는 단계; 및 상기 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어, 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape and its manufacturing method are presented. According to one embodiment, a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern having a three-dimensional shape includes a plurality of rigid island patterns spaced apart from each other at a predetermined interval and an interconnection connecting the adjacent rigid island patterns. patterning a stretchable substrate on a semiconductor substrate to construct a connector; Constructing a sacrificial layer on the patterned stretchable substrate; transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a first tape; transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a second tape; Applying tension to the adhesive-coated elastic layer; transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer transferred to the second tape onto the elastic layer coated with the adhesive to which a tensile force is applied; removing the second tape and etching the sacrificial layer; and releasing stress in the elastic layer coated with the adhesive, causing at least some of the hard island patterns to levitate into the air to form a three-dimensional array structure.
Description
아래의 실시예들은 신축성 전자 소자 플랫폼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법에 관한 것이다. The following embodiments relate to a stretchable electronic device platform, and more specifically, to a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape and a method of manufacturing the same.
현재 스트레처블 디스플레이(stretchable display)에 적용되는 발광소자는 구조제어를 통해 제작되고 있다. 구체적으로, 발광소자는 단단한(rigid) 기판 상에서 제작된 소자를 동일하게 사용하고 소자의 밀도를 낮게 하며 소자간에 구불구불한(serpentine) 형태의 배선(interconnect)을 형성하는 아일랜드 인터커넥트(island interconnect) 방법과, 프리-스트레인(pre-strain)을 가한 기판 상에 제작된 소자를 전사한 후 스트레인을 제거하여 버클링(buckling)을 만들어 소자에 신축성을 부여하는 기계적인 버클링(mechanical buckling) 방법을 통해 제작되고 있다.Currently, light-emitting devices used in stretchable displays are manufactured through structural control. Specifically, the island interconnect method uses the same light emitting devices as devices manufactured on a rigid substrate, lowers the device density, and forms serpentine interconnects between devices. And, through the mechanical buckling method, which transfers the device manufactured on a substrate to which pre-strain is applied and then removes the strain to create buckling to give elasticity to the device. It is being produced.
상술한 두 가지 방법은 기존에 사용되고 있는 소자들을 그대로 사용하면서 신축성을 부여할 수 있으나, 아일랜드 인터커넥트(island interconnect) 방법의 경우, 소자의 밀도가 낮아지며 공정이 매우 복잡해지며, 기계적인 버클링(mechanical buckling) 방법의 경우, 전사를 해야 하기 때문에 대면적화가 어렵고, 프리-스트레인을 가한 방향으로는 신축성이 있지만, 이에 수직한 방향으로는 신축성이 거의 없어 여러 방향으로는 신축성을 구비할 수 없다.The two methods described above can provide elasticity while using existing devices as is, but in the case of the island interconnect method, the density of devices is lowered, the process becomes very complicated, and mechanical buckling is required. ) method, it is difficult to enlarge the area because it must be transferred, and although it has elasticity in the direction where the pre-strain is applied, there is almost no elasticity in the direction perpendicular to it, so it cannot be elastic in several directions.
한국등록특허 10-2103067호는 이러한 낮은 영률을 가지는 신축성층 위 단단한 아일랜드 패턴의 제작 방법 및 이를 이용한 신축성 전자소자 플랫폼에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent No. 10-2103067 describes a method for manufacturing a solid island pattern on a stretchable layer with such a low Young's modulus and a technology for a stretchable electronic device platform using the same.
실시예들은 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 3차원 어레이 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용하여 고신축성과 높은 기능부 면적 비를 가지는 전자 소자의 제작 및 구현 방법을 제공한다. The embodiments describe a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape and a method of manufacturing the same, and more specifically, using a rigid island pattern with a three-dimensional array shape to achieve high elasticity and a high functional area ratio. Branches provide methods for manufacturing and implementing electronic devices.
실시예들은 단단한 아일랜드 패턴 어레이를 3차원 형상으로 구현하여 인터커넥터를 안쪽으로 집적이 가능해짐으로써 전자 장치를 활용하는 단단한 아일랜드 패턴을 높은 면적 비로 구현할 수 있는, 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법을 제공하는데 있다.Embodiments use a solid island pattern with a three-dimensional shape, which enables the integration of interconnectors inside by implementing a solid island pattern array in a three-dimensional shape, so that a solid island pattern utilizing electronic devices can be implemented with a high area ratio. The aim is to provide a stretchable electronic device platform and a manufacturing method thereof.
또한, 실시예들은 단단한 아일랜드 패턴을 연결하는 인터커넥터를 세로 방향으로 구현하여 인터커넥터에 인가되는 스트레스를 경감시킴으로써 신축성 전자 소자 플랫폼의 인장률을 상승시키는, 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법을 제공하는데 있다. In addition, embodiments provide elasticity using a rigid island pattern having a three-dimensional shape, which increases the tensile modulus of the stretchable electronic device platform by reducing the stress applied to the interconnector by implementing interconnectors connecting rigid island patterns in the vertical direction. The purpose is to provide an electronic device platform and its manufacturing method.
일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법은, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴들 및 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 구성하도록, 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계; 패터닝된 상기 신축 기판 상에 희생층을 구성하는 단계; 제1 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계; 제2 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계; 접착제가 코팅된 탄성층에 인장력을 가하는 단계; 상기 제2 테이프에 전사된 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 인장력이 가해진 상기 접착제가 코팅된 탄성층 상에 전사하는 단계; 상기 제2 테이프를 제거하고, 상기 희생층을 식각하는 단계; 및 상기 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어, 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. According to one embodiment, a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern having a three-dimensional shape includes a plurality of rigid island patterns spaced apart from each other at a predetermined interval and an interconnection connecting the adjacent rigid island patterns. patterning a stretchable substrate on a semiconductor substrate to construct a connector; Constructing a sacrificial layer on the patterned stretchable substrate; transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a first tape; transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a second tape; Applying tension to the adhesive-coated elastic layer; transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer transferred to the second tape onto the elastic layer coated with the adhesive to which a tensile force is applied; removing the second tape and etching the sacrificial layer; and releasing stress in the elastic layer coated with the adhesive, causing at least some of the hard island patterns to levitate into the air to form a three-dimensional array structure.
상기 반도체 기판 상에 상기 신축 기판을 형성하는 단계; 및 상기 신축 기판 상에 Silicon Nitride을 패터닝하는 단계를 더 포함하고, 상기 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계는, 상기 Silicon Nitride을 패터닝한 후 상기 신축 기판을 패터닝하고, 상기 Silicon Nitride를 제거하여 단단한 아일랜드 패턴 및 인터커넥터를 구성할 수 있다. forming the stretchable substrate on the semiconductor substrate; and patterning silicon nitride on the stretchable substrate, wherein the step of patterning the stretchable substrate on the semiconductor substrate includes patterning the silicon nitride, then patterning the stretchable substrate, and removing the silicon nitride to make it hard. Island patterns and interconnectors can be configured.
상기 제1 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 희생층 및 상기 신축 기판을 전사하는 단계는, 상기 신축 기판 및 상기 희생층 상에 열 테이프(Thermal tape)를 부착하여 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하고, 상기 반도체 기판과 분리시키는 단계를 포함할 수 있다. The step of transferring the patterned sacrificial layer and the stretchable substrate using the first tape includes transferring the stretchable substrate and the sacrificial layer by attaching a thermal tape on the stretchable substrate and the sacrificial layer. , may include the step of separating from the semiconductor substrate.
상기 제2 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계는, 패터닝된 상기 신축 기판 상에 PVA 테이프를 부착하여 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하고, 상기 제1 테이프와 분리시키는 단계를 포함할 수 있다. In the step of transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using the second tape, the stretchable substrate and the sacrificial layer are transferred by attaching a PVA tape on the patterned stretchable substrate, and the first tape and It may include a separation step.
상기 접착제가 코팅된 탄성층에 인장력을 가하는 단계는, 엘라스토머(Elastomer) 상에 접착제를 스핀 코팅하는 단계; 및 인장력을 가하여 프리스트레치 엘라스토머(Prestretched elastomer)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Applying tension to the adhesive-coated elastic layer includes spin-coating the adhesive on an elastomer; And it may include forming a prestretched elastomer by applying tensile force.
상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계는, 상기 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양됨에 따라, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 서로 다른 평면에 배치되고, 상기 인터커넥터가 서로 다른 평면에 배치된 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하도록 상기 인터커넥터의 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치할 수 있다. In the step of forming the three-dimensional array structure, stress is released to the adhesive-coated elastic layer and at least some of the hard island patterns are levitated into the air, so that the adjacent hard island patterns are arranged in different planes. , the starting point and end point of the interconnector may be located in different planes so that the interconnector connects the solid island patterns arranged in different planes.
공중으로 부양된 하나의 상기 단단한 아일랜드 패턴을 기준으로 4개의 면에 인접한 4개의 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 구성되며, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 4개의 상기 인터커넥터들은 작용하는 힘의 균형을 고려하여 형상 및 배치가 결정될 수 있다. Based on the solid island pattern levitated in the air, four adjacent solid island patterns are formed on four sides, and the four interconnectors connecting the adjacent solid island patterns to each other take into account the balance of acting forces. Thus, the shape and arrangement can be determined.
상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계는, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 상기 인터커넥터를 수직 방향으로 제작하여, 인장력이 인가되는 경우 상기 단단한 아일랜드 패턴들 사이에서 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전부가 숨겨진 상기 인터커넥터가 외부로 드러나도록 할 수 있다. The step of forming the three-dimensional array structure includes manufacturing the interconnectors that connect the adjacent rigid island patterns to each other in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, at least a portion or all of the interconnectors are interconnected in the vertical direction between the rigid island patterns. The hidden interconnector may be exposed to the outside.
상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계는, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 상기 인터커넥터를 수직 방향으로 제작하여, 인장력이 인가되는 경우 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 상기 인터커넥터가 상기 단단한 아일랜드 패턴들과 동일 평면상에 위치하며, 추가적인 인장력이 인가되는 경우 동일 평면상에서 신축성을 가진 상기 인터커넥터에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작할 수 있다. The step of forming the three-dimensional array structure includes manufacturing the interconnectors that connect the adjacent solid island patterns to each other in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnectors whose start and end points are located on different planes are It is located on the same plane as the solid island patterns, and when additional tensile force is applied, it can operate to stretch by relieving external stress through the interconnector, which has elasticity on the same plane.
상기 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계는, 상기 인터커넥터의 3차원 굽힘이 가능하도록 상기 인터커넥터의 특정 부분의 선폭이 다른 부분들보다 작게 구성될 수 있다. In the step of patterning the stretchable substrate on the semiconductor substrate, the line width of a specific portion of the interconnector may be smaller than that of other portions to enable three-dimensional bending of the interconnector.
다른 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼은, 인장력이 가해진 후 응축되는 탄성층; 상기 탄성층 상에 신축 기판이 패터닝되어 구성되며, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴; 및 상기 탄성층 상에 신축 기판이 패터닝되어 구성되며, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 포함하고, 상기 탄성층에 응력이 방출됨에 따라, 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 서로 다른 평면에 배치되고, 서로 다른 평면에 배치된 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하도록 상기 인터커넥터의 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 3차원 어레이 구조를 형성할 수 있다. A stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to another embodiment includes an elastic layer that is condensed after a tensile force is applied; A plurality of rigid island patterns are formed by patterning a stretchable substrate on the elastic layer and are spaced apart from each other at predetermined intervals; and an interconnector configured to pattern a stretchable substrate on the elastic layer and connect the adjacent rigid island patterns, wherein as stress is released to the elastic layer, at least some of the rigid island patterns are lifted into the air. The adjacent solid island patterns are arranged in different planes, and a three-dimensional array structure can be formed in which the starting and ending points of the interconnectors are located in different planes to connect the solid island patterns arranged in different planes. .
공중으로 부양된 하나의 상기 단단한 아일랜드 패턴을 기준으로 4개의 면에 인접한 4개의 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 구성되며, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 4개의 상기 인터커넥터들은 작용하는 힘의 균형을 고려하여 형상 및 배치가 결정될 수 있다. Based on the solid island pattern levitated in the air, four adjacent solid island patterns are formed on four sides, and the four interconnectors connecting the adjacent solid island patterns to each other take into account the balance of acting forces. Thus, the shape and arrangement can be determined.
상기 인터커넥터는, 수직 방향으로 제작되어, 인장력이 인가되는 경우 상기 단단한 아일랜드 패턴들 사이에서 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전부가 숨겨진 상기 인터커넥터가 외부로 드러나도록 할 수 있다. The interconnector is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnector, which is at least partially or entirely hidden in the vertical direction between the rigid island patterns, is exposed to the outside.
상기 인터커넥터는, 수직 방향으로 제작되어, 인장력이 인가되는 경우 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 상기 인터커넥터가 상기 단단한 아일랜드 패턴들과 동일 평면상에 위치하며, 추가적인 인장력이 인가되는 경우 동일 평면상에서 신축성을 가진 상기 인터커넥터에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작할 수 있다. The interconnector is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the start and end points of the interconnector are located on different planes and are located on the same plane as the rigid island patterns, and when an additional tensile force is applied, the interconnector is located on the same plane. The interconnector, which has elasticity on a plane, can operate to stretch by relieving external stress.
상기 인터커넥터는, 3차원 굽힘이 가능하도록 상기 인터커넥터의 특정 부분의 선폭이 다른 부분들보다 작게 구성될 수 있다. The interconnector may be configured to have a line width of a specific part of the interconnector smaller than that of other parts to enable three-dimensional bending.
실시예들에 따르면 단단한 아일랜드 패턴 어레이를 3차원 형상으로 구현하여 인터커넥터를 안쪽으로 집적이 가능해짐으로써 전자 장치를 활용하는 단단한 아일랜드 패턴을 높은 면적 비로 구현할 수 있는, 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.According to embodiments, a solid island pattern array having a three-dimensional shape can be implemented in a three-dimensional shape to enable integration of interconnectors inside, thereby enabling a solid island pattern utilizing electronic devices to be implemented with a high area ratio. A stretchable electronic device platform using and its manufacturing method can be provided.
또한, 실시예들에 따르면 단단한 아일랜드 패턴을 연결하는 인터커넥터를 세로 방향으로 구현하여 인터커넥터에 인가되는 스트레스를 경감시킴으로써 신축성 전자 소자 플랫폼의 인장률을 상승시키는, 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다. In addition, according to embodiments, an interconnector connecting the rigid island patterns is implemented in the vertical direction to reduce the stress applied to the interconnector, thereby increasing the tensile modulus of the stretchable electronic device platform, creating a rigid island pattern with a three-dimensional shape. A stretchable electronic device platform using the same and its manufacturing method can be provided.
도 1은 기존의 동일 평면 구조의 신축성 전자 소자 플랫폼을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 신축성 전자 소자 플랫폼의 3차원 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 인터커넥터의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 15는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 신축성 전자 소자 플랫폼의 동작 예시를 나타내는 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴의 높은 면적 비와 신축성을 나타내는 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 3차원으로 굽힘 가능한 구조의 예시를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram schematically showing an existing stretchable electronic device platform with a coplanar structure.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment.
Figure 3 is a diagram for explaining the three-dimensional structure of a stretchable electronic device platform according to an embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a solid island pattern having a three-dimensional shape according to an embodiment.
Figure 5 is a diagram showing an example of an interconnector according to an embodiment.
Figures 6 to 15 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment.
Figure 16 is a flowchart showing a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment.
Figure 17 is a diagram showing an example of operation of a stretchable electronic device platform according to an embodiment.
Figure 18 is a diagram showing the high area ratio and elasticity of a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to one embodiment.
Figure 19 is a diagram showing an example of a structure that can be bent in three dimensions according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the attached drawings. However, the described embodiments may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
도 1은 기존의 동일 평면 구조의 신축성 전자 소자 플랫폼을 개략적으로 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 1의 (a)는 기존의 동일 평면 구조의 신축성 전자 소자 플랫폼의 사시도이고, (b)는 기존의 동일 평면 구조의 신축성 전자 소자 플랫폼의 단면도이다. 1 is a diagram schematically showing an existing stretchable electronic device platform with a coplanar structure. More specifically, Figure 1 (a) is a perspective view of a conventional stretchable electronic device platform with a coplanar structure, and (b) is a cross-sectional view of a conventional stretchable electronic device platform with a coplanar structure.
도 1을 참조하면, 단위 소자를 올릴 수 있는 고정층인 복수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴(10, 20), 및 이들을 이어주는 인터커넥터(interconnector, 30)가 동일 평면 내에 존재한다. Referring to FIG. 1, a plurality of
예를 들어 기존의 신축성 전자소자 플랫폼(1)은 신축성을 갖는 기판, 그 상부에 위치하는 위치하는 단단한 아일랜드 패턴(10, 20)과 이들을 이어주는 인터커넥터(30)로 구성된다. 이 때 단단한 아일랜드 패턴(10, 20)에는 단위 소자를 올릴 수 있고, 단위 소자들을 인터커넥터(30)가 전기적으로 연결할 수 있다.For example, the existing stretchable electronic device platform (1) consists of a stretchable substrate, rigid island patterns (10, 20) located on top, and an interconnector (30) connecting them. At this time, unit elements can be placed on the
도 2는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼을 개략적으로 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 2의 (a)는 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 사시도이고, (b)는 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 단면도이다. FIG. 2 is a diagram schematically showing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment. More specifically, Figure 2 (a) is a perspective view of a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape, and (b) is a cross-sectional view of a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape. .
도 2를 참조하면, 적어도 두 개 이상의 단단한 아일랜드 패턴(110, 120)이 서로 다른 평면에 존재하며, 서로 다른 평면에 존재하는 적어도 두 개 이상의 단단한 아일랜드 패턴(110, 120)을 신축성을 갖는 인터커넥터(130)를 이용하여 연결할 수 있다. Referring to Figure 2, at least two or more rigid island patterns (110, 120) exist on different planes, and at least two or more rigid island patterns (110, 120) existing on different planes are connected to an interconnector having elasticity. You can connect using (130).
일 실시예에 따른 신축성 전자 소자 플랫폼(100)은 단단한 아일랜드 패턴(110, 120)을 3차원 형상으로 구현하여 인터커넥터(130)를 안쪽으로 집적이 가능해진다. 실시예들은 전자 장치를 활용하는 단단한 아일랜드 패턴(110, 120)을 3차원으로 구현하여 높은 면적 비를 달성할 수 있다.The stretchable
도 3은 일 실시예에 따른 신축성 전자 소자 플랫폼의 3차원 구조를 설명하기 위한 도면이다. Figure 3 is a diagram for explaining the three-dimensional structure of a stretchable electronic device platform according to an embodiment.
도 3을 참조하면, (a)는 신축성 전자 소자 플랫폼에서 단단한 아일랜드 패턴이 위에 교차해서 형성되어 있는 구조의 사시도를 나타내고, (b)는 신축성 전자 소자 플랫폼에서 단단한 아일랜드 패턴이 위에 교차해서 형성되어 있는 구조의 평면도를 나타내며, (c)는 신축성 전자 소자 플랫폼에서 단단한 아일랜드 패턴이 위에 교차해서 형성되어 있는 구조의 측면도를 나타낸다. Referring to Figure 3, (a) shows a perspective view of a structure in which rigid island patterns are formed by crossing each other on a stretchable electronic device platform, and (b) is a perspective view of a structure in which rigid island patterns are formed by crossing each other on a stretchable electronic device platform. It shows a top view of the structure, and (c) shows a side view of the structure in which rigid island patterns are formed by crossing each other on the stretchable electronic device platform.
일 실시예에 따른 신축성 전자 소자 플랫폼은 다수개의 단단한 아일랜드 패턴들이 신축성을 갖는 인터커넥터를 통해 연결되며, 단단한 아일랜드 패턴들의 적어도 일부가 서로 다른 평면에 배치되어 3차원 형상을 형성한다. In the stretchable electronic device platform according to one embodiment, a plurality of rigid island patterns are connected through a stretchable interconnector, and at least some of the rigid island patterns are arranged in different planes to form a three-dimensional shape.
여기서, 단단한 아일랜드 패턴은 전자 소자가 집적되는 고정층의 패턴으로, 여기에서는 단단한 아일랜드 패턴들이 서로 교차해서 3차원으로 형성되어 있어 공간을 효율적으로 가져가면서 신축성을 높이는데 주요한 역할을 수행한다. 또한, 신축성을 갖는 인터커넥터는 단단한 아일랜드 패턴을 연결해주는 신축성을 가진 구조로, 다양한 형태로 구현이 가능하다.Here, the solid island pattern is a pattern of the fixed layer where electronic devices are integrated. Here, the solid island patterns are formed in three dimensions by intersecting each other, playing a major role in efficiently occupying space and increasing elasticity. Additionally, the elastic interconnector is a flexible structure that connects solid island patterns and can be implemented in various forms.
실시예들은 3차원 어레이 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용하여 고신축성과 높은 기능부 면적 비를 가지는 전자 소자의 제작 및 구현 방법을 제공한다. 기본적인 구조는 신축성을 갖는 인터커넥터와 기능부 면적을 담당하는 단단한 아일랜드 패턴으로 구성되어 있다. Embodiments provide a method of manufacturing and implementing an electronic device with high elasticity and a high functional area ratio using a rigid island pattern having a three-dimensional array shape. The basic structure consists of flexible interconnectors and a rigid island pattern that accounts for the functional area.
기존의 2차원 어레이 구조는 신축성을 갖는 인터커넥터와 단단한 아일랜드 패턴이 동일 평면상에 존재하여, 발광 면적 비와 신축성의 한계가 존재하기 때문에 이를 탈피하여 단단한 아일랜드 패턴이 3차원 어레이로 교차해서 형성하고, 신축성을 갖는 인터커넥터를 수직으로 세워 제작할 수 있다. 이를 이용하면 기능부 면적을 100%로 구현할 수 있으며, 인터커넥터의 구조에 따라 다양한 전자 소자 개발이 가능하다. In the existing two-dimensional array structure, elastic interconnectors and rigid island patterns exist on the same plane, which limits the light emitting area ratio and elasticity. Therefore, by breaking away from this, rigid island patterns intersect to form a three-dimensional array. , flexible interconnectors can be manufactured by standing vertically. Using this, the functional area can be realized at 100%, and various electronic devices can be developed depending on the structure of the interconnector.
첫 번째로 인터커넥터를 기능부 영역으로 활용하고, 수직으로 세워 제작한다. 이를 인장하면 수직으로 숨겨진 인터커넥터가 나오며, 추가적인 기능 역할을 수행하는 방법으로 인장 시 기능부 영역의 손실을 줄이는 기술로 활용이 가능하다. First, the interconnector is used as a functional area and manufactured vertically. When this is stretched, a vertically hidden interconnector emerges, and it can be used as a technology to reduce loss in the functional area when stretched as a way to perform additional functional roles.
두 번째는 고신축성의 인터커넥터를 세워 제작하는 방법으로 인장했을 때 단단한 아일랜드 패턴의 동일 평면상에 위치하는 과정을 거친 뒤 추가적으로 인장이 가능하다. The second is a method of manufacturing a highly elastic interconnector, which allows additional tensioning after going through the process of positioning the solid island pattern on the same plane when tensioned.
도 4는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴의 예시를 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 인터커넥터의 예시를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a solid island pattern having a three-dimensional shape according to an embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an interconnector according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 도 3의 A부분의 예시를 나타내는 것으로, 즉 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴의 예시를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 도 4의 (c)에서의 인터커넥터를 나타낸다. 여기서, 도 5의 (a)는 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴의 사시도를 나타내고, (b)는 정면도를 나타내며, (c)는 측면도를 나타낸다.Referring to FIG. 4, it shows an example of portion A of FIG. 3, that is, an example of a solid island pattern having a three-dimensional shape. Referring to FIG. 5, the interconnector in FIG. 4(c) is shown. Here, (a) of Figure 5 shows a perspective view of a solid island pattern having a three-dimensional shape, (b) shows a front view, and (c) shows a side view.
실시예들은 응력 및 변형이 일어나지 않는 단단한 아일랜드가 존재하며, 단단한 아일랜드를 이어주는 인터커넥터를 통해 신축성 전자 소자 플랫폼을 제작할 수 있다. 여기서 단단한 아일랜드의 높은 면적 비를 갖는다.In embodiments, there is a hard island that does not cause stress or deformation, and a stretchable electronic device platform can be manufactured through an interconnector connecting the hard islands. Here the solid islands have a high area ratio.
전자 장치는 단단한 아일랜드 패턴 위에 구현이 되며, 높은 면적 비를 구현하는 것이 중요하다. 실시예들은 3차원 형상의 단단한 아일랜드 패턴을 통해 높은 면적 비를 구현하므로 전자 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 이 때, 단단한 아일랜드 패턴을 이어주는 인터커넥터를 수직 방향으로의 공간을 활용하여 집어넣기 때문에 우수한 신축성을 확보할 수 있다.Electronic devices are implemented on solid island patterns, and it is important to achieve a high area ratio. Embodiments can improve the performance of electronic devices by implementing a high area ratio through a solid island pattern in a three-dimensional shape. At this time, excellent elasticity can be secured by inserting the interconnector that connects the solid island pattern using space in the vertical direction.
도 6 내지 도 15는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 그리고, 도 16은 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법을 나타내는 흐름도이다.Figures 6 to 15 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment. And, Figure 16 is a flowchart showing a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment.
먼저, 도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법은, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴들 및 인접한 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 구성하도록, 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계(S120), 패터닝된 신축 기판 상에 희생층을 구성하는 단계(S130), 제1 테이프를 이용하여 패터닝된 신축 기판 및 희생층을 전사하는 단계(S140), 제2 테이프를 이용하여 패터닝된 신축 기판 및 희생층을 전사하는 단계(S150), 접착제가 코팅된 탄성층에 인장력을 가하는 단계(S160), 제2 테이프에 전사된 패터닝된 신축 기판 및 희생층을 인장력이 가해진 접착제가 코팅된 탄성층 상에 전사하는 단계(S170), 제2 테이프를 제거하고, 희생층을 식각하는 단계(S180), 및 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어, 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계(S190)를 포함하여 이루어질 수 있다. First, referring to FIG. 16, a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern having a three-dimensional shape according to an embodiment includes a plurality of rigid island patterns spaced apart from each other at a predetermined interval and Patterning a stretchable substrate on a semiconductor substrate to form an interconnector connecting adjacent rigid island patterns (S120), forming a sacrificial layer on the patterned stretchable substrate (S130), patterned using a first tape Transferring the stretchable substrate and sacrificial layer (S140), transferring the patterned stretchable substrate and sacrificial layer using a second tape (S150), applying tension to the adhesive-coated elastic layer (S160), 2 Transferring the patterned stretchable substrate and sacrificial layer transferred to the tape onto an elastic layer coated with an adhesive to which a tensile force is applied (S170), removing the second tape and etching the sacrificial layer (S180), and adhesive This may include a step (S190) in which stress is released to the coated elastic layer and at least some of the solid island patterns are levitated into the air to form a three-dimensional array structure.
실시예들에 따라 반도체 기판 상에 신축 기판을 형성하는 단계, 및 신축 기판 상에 Silicon Nitride을 패터닝하는 단계(S110)를 더 포함할 수 있다. 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계(S120)는, Silicon Nitride을 패터닝한 후 신축 기판을 패터닝하고, Silicon Nitride를 제거하여 단단한 아일랜드 패턴 및 인터커넥터를 구성할 수 있다. Depending on the embodiment, the method may further include forming a stretchable substrate on a semiconductor substrate and patterning silicon nitride on the stretchable substrate (S110). In the step of patterning the stretchable substrate on the semiconductor substrate (S120), a solid island pattern and interconnector can be formed by patterning the silicon nitride, then patterning the stretchable substrate, and removing the silicon nitride.
여기서 신축성 전자 소자 플랫폼은 스트레처블 기판을 포함하며, 외부에서 가해지는 신축에 대응하여 기판의 길이를 늘릴 수 있다. Here, the stretchable electronic device platform includes a stretchable substrate, and the length of the substrate can be increased in response to external stretching.
아래에서 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법을 도 6 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 한편, 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼의 제작 방법은 컴퓨터 장치 또는 기술자에 의해 수행될 수 있다.Below, a method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 16. Meanwhile, the method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern having a three-dimensional shape according to an embodiment may be performed by a computer device or a technician.
단계(S110)에서, 반도체 기판(Glass wafer, 610) 상에 신축 기판(620)을 형성할 수 있다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 신축 기판(620) 상에 Silicon Nitride(630)을 패터닝할 수 있다. 여기서 신축 기판(620)은 PI(Polyimide) 기판 등 플라스틱 기판이 될 수 있다.In step S110, a stretchable substrate 620 may be formed on a semiconductor substrate (glass wafer, 610). And, as shown in FIG. 6, Silicon Nitride 630 can be patterned on the stretchable substrate 620. Here, the stretchable substrate 620 may be a plastic substrate such as a polyimide (PI) substrate.
예를 들어, 반도체 기판(610) 상에 PI(Polyimide)를 도포 및 경화하여 PI 기판(620)을 형성하고, PI 기판(620) 상에 Silicon Nitride(630)을 증착할 수 있다. 여기서, PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 플라즈마에 의한 전기적 분해를 통해 Silicon Nitride(630)을 패터닝할 수 있다. 예컨대, Silicon Nitride(630)는 Si3N4일 수 있다.For example, PI (polyimide) may be applied and cured on the semiconductor substrate 610 to form the PI substrate 620, and silicon nitride 630 may be deposited on the PI substrate 620. Here, Silicon Nitride (630) can be patterned through electrical decomposition by plasma using PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition). For example, Silicon Nitride (630) may be Si 3 N 4 .
단계(S120)에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(610) 상의 신축 기판(620)을 패터닝할 수 있다. 이에 따라 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴들 및 인접한 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 구성할 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드 패턴 및 인접한 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 형성할 수 있다. In step S120, as shown in FIG. 7, the stretchable substrate 620 on the semiconductor substrate 610 may be patterned. Accordingly, it is possible to construct a plurality of rigid island patterns spaced apart from each other at a predetermined interval and an interconnector connecting adjacent rigid island patterns. Accordingly, as shown in FIG. 8, a plurality of solid island patterns arranged at a predetermined distance from each other and an interconnector connecting adjacent solid island patterns can be formed.
예를 들어, PI 기판(620)을 패터닝할 수 있으며, 이 때 Silicon Nitride(630)이 제거된 부분에 인터커넥터를 형성하도록 PI 기판(620)을 패터닝할 수 있다. 예컨대 포토레지스트(photo-resist)를 이용한 포토 공정을 통해 패터닝을 수행할 수 있다. 이후, Silicon Nitride(630)를 제거하면, PI 기판(620)은 단단한 아일랜드 패턴 및 인터커넥터의 배열로 구성될 수 있다. For example, the PI substrate 620 can be patterned, and at this time, the PI substrate 620 can be patterned to form an interconnector in the area where the Silicon Nitride 630 has been removed. For example, patterning can be performed through a photo process using photo-resist. Thereafter, when the Silicon Nitride 630 is removed, the PI substrate 620 can be configured with a solid island pattern and an array of interconnectors.
단단한 아일랜드 패턴은 소정의 형상으로 이루어진 평판형 패턴일 수 있다. 예를 들어 단단한 아일랜드 패턴은 삼각형이나 사각형, 육각형과 같은 다각형의 형상을 가지거나 원형으로 이루어질 수 있다. 여기에서는 단단한 아일랜드 패턴이 사각형의 형상을 가진 것을 예를 들어 설명하기로 한다. 다수개의 단단한 아일랜드 패턴들은 소정 간격을 두고 이격되도록 배열될 수 있다.The solid island pattern may be a flat pattern with a predetermined shape. For example, a solid island pattern may have a polygonal shape such as a triangle, square, or hexagon, or may be circular. Here, we will explain as an example that a solid island pattern has a square shape. Multiple solid island patterns may be arranged to be spaced apart at predetermined intervals.
인터커넥터는 2개의 단단한 아일랜드 패턴을 전기적으로 연결할 수 있으며, 신축성 전자 소자 플랫폼의 신축에 대응하여 인가되는 압력에 따른 스트레스를 줄이기 위한 형상 또는 배치로 구성될 수 있다. 인터커넥터는 그 형상에 제한은 없으나, 직선, 곡선 또는 구불구불한 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 특히, 인터커넥터는 신축성 전자 소자 플랫폼의 신축에 대응하여 인가되는 압력에 따른 스트레스를 줄이기 위해서 소정의 패턴이 반복 형성되는 형상을 가질 수 있다. 여기에서는 인터커넥터가 마주보는 'U'자형 구조를 갖는 곡선 형상을 가진 것을 예를 들어 설명하기로 한다.The interconnector can electrically connect two rigid island patterns and can be configured in a shape or arrangement to reduce stress due to pressure applied in response to stretching of the stretchable electronic device platform. There is no limit to the shape of the interconnector, but it can be made of various shapes such as straight lines, curves, or serpentine shapes. In particular, the interconnector may have a shape in which a predetermined pattern is repeatedly formed to reduce stress due to pressure applied in response to expansion and contraction of the stretchable electronic device platform. Here, we will explain as an example that the interconnector has a curved shape with a 'U'-shaped structure facing each other.
특히, 인터커넥터는 3차원 굽힘이 가능하도록 인터커넥터의 특정 부분의 선폭이 다른 부분들의 선폭보다 작게 구성될 수 있다. 예컨대 인터커넥터는 단단한 아일랜드 패턴과 연결되는 부분 또는 곡선의 중단 등의 선폭이 다른 부분들의 선폭보다 작게 구성될 수 있다.In particular, the interconnector may be configured so that the line width of a specific part of the interconnector is smaller than the line width of other parts to enable three-dimensional bending. For example, an interconnector may have a line width smaller than that of other parts, such as a part connected to a solid island pattern or a break in a curve.
단계(S130)에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 패터닝된 신축 기판(620) 상에 희생층(Sacrificial layer, 640)을 구성할 수 있다. In step S130, as shown in FIG. 9, a sacrificial layer (Sacrificial layer) 640 may be formed on the patterned stretchable substrate 620.
예를 들어, 패터닝된 PI 기판(620) 위에 희생층(640)(예컨대, PR(photoresist) 희생층)을 패터닝할 수 있다. For example, a sacrificial layer 640 (eg, a photoresist (PR) sacrificial layer) may be patterned on the patterned PI substrate 620.
단계(S140)에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 테이프(650)를 이용하여 패터닝된 신축 기판(620) 및 희생층(640)을 전사할 수 있다. 보다 구체적으로, 신축 기판(620) 및 희생층(640) 상에 열 테이프(Thermal tape, 650)를 부착하여 신축 기판(620) 및 희생층(640)을 전사하고, 반도체 기판(610)과 분리시킬 수 있다.In step S140, as shown in FIG. 10, the patterned stretchable substrate 620 and sacrificial layer 640 may be transferred using the first tape 650. More specifically, a thermal tape (650) is attached to the stretchable substrate 620 and the sacrificial layer 640 to transfer the stretchable substrate 620 and the sacrificial layer 640 and separate them from the semiconductor substrate 610. You can do it.
예를 들어, 열 테이프(Thermal tape, 650)를 이용하여 패터닝된 PI 기판(620) 및 희생층(640)을 전사(transferring)할 수 있다. 즉, 패터닝된 PI 기판(620) 및 희생층(640) 상에 열 테이프를 부착하여 패터닝된 PI 기판(620) 및 희생층(640)을 반도체 기판(610)과 분리시킬 수 있다.For example, the patterned PI substrate 620 and sacrificial layer 640 may be transferred using thermal tape 650. That is, the patterned PI substrate 620 and the sacrificial layer 640 can be separated from the semiconductor substrate 610 by attaching a heat tape on the patterned PI substrate 620 and the sacrificial layer 640.
단계(S150)에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 테이프(660)를 이용하여 패터닝된 신축 기판(620) 및 희생층(640)을 전사할 수 있다. 보다 구체적으로, 패터닝된 신축 기판(620) 상에 PVA(Polyvinyl Alcohol) 테이프(660)를 부착하여 신축 기판(620) 및 희생층(640)을 전사하고, 제1 테이프(650)와 분리시킬 수 있다.In step S150, as shown in FIG. 11, the patterned stretchable substrate 620 and sacrificial layer 640 may be transferred using the second tape 660. More specifically, a polyvinyl alcohol (PVA) tape 660 can be attached to the patterned stretchable substrate 620 to transfer the stretchable substrate 620 and the sacrificial layer 640 and separate them from the first tape 650. there is.
예를 들어, PVA 테이프(660)를 이용하여 패터닝된 PI 기판(620) 및 희생층(640)을 전사할 수 있다. For example, the patterned PI substrate 620 and sacrificial layer 640 can be transferred using the PVA tape 660.
단계(S160)에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 접착제(680)가 코팅된 탄성층(670)에 인장력을 가할 수 있다. 여기서 탄성층(670)은 신축성을 갖는 기판, 엘라스토머(elastomer)일 수 있다. In step S160, as shown in FIG. 12, tensile force may be applied to the elastic layer 670 coated with the adhesive 680. Here, the elastic layer 670 may be an elastic substrate or elastomer.
예를 들어, 엘라스토머(Elastomer, 670) 상에 접착제(680)를 스핀 코팅하고, 양 방향으로의 힘(인장력)을 가하여 프리스트레치 엘라스토머(Prestretched elastomer)를 형성할 수 있다. 이 때 PR 희생층(640)보다 타겟 두께가 얇도록 한다.For example, the adhesive 680 may be spin coated on the elastomer 670 and force (tensile force) in both directions may be applied to form a prestretched elastomer. At this time, the target thickness is made thinner than the PR sacrificial layer 640.
단계(S170)에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 테이프(660)에 전사된 패터닝된 신축 기판(620) 및 희생층(640)을 인장력이 가해진 접착제(680)가 코팅된 탄성층(670) 상에 전사할 수 있다.In step S170, as shown in FIG. 13, the patterned stretchable substrate 620 and the sacrificial layer 640 transferred to the second tape 660 are placed on an elastic layer coated with an adhesive 680 to which a tensile force is applied ( 670).
예를 들어, 프리스트레치 엘라스토머에 PVA 테이프(660)에 전사된 PI 구조, 즉 패터닝된 PI 기판(620) 및 희생층(640)을 전사할 수 있다. 이후, PVA 테이프(660)를 제거할 수 있다. For example, the PI structure transferred to the PVA tape 660, that is, the patterned PI substrate 620 and the sacrificial layer 640, can be transferred to the pre-stretch elastomer. Afterwards, the PVA tape 660 can be removed.
단계(S180)에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제2 테이프(660)를 제거하고, 희생층(640)을 식각(etching)할 수 있다.In step S180, as shown in FIG. 14, the second tape 660 may be removed and the sacrificial layer 640 may be etched.
예를 들어, PR 희생층(640)을 식각할 수 있다. 이에 따라 패터닝된 PI 기판(620) 중 적어도 일부가 공중으로 부양될 수 있다.For example, the PR sacrificial layer 640 may be etched. Accordingly, at least a portion of the patterned PI substrate 620 may be levitated in the air.
단계(S190)에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 접착제(680)가 코팅된 탄성층(670)에 응력(Strain)이 방출되어, 단단한 아일랜드 패턴들(621) 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 3차원 어레이 구조를 형성할 수 있다. 즉, 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼을 형성할 수 있다.In step S190, as shown in FIG. 15, stress is released to the elastic layer 670 coated with the adhesive 680, and at least some of the solid island patterns 621 are levitated into the air. A three-dimensional array structure can be formed. In other words, it is possible to form a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape.
예를 들어, PR 희생층(640)이 식각됨에 따라 응력이 방출되어, 패터닝된 PI 기판(620) 중 적어도 일부가 상측으로 돌출될 수 있다. 즉, 응력에 의해 패터닝된 PI 기판(620)들이 서로 다른 평면에 존재하도록 배치되어 3차원 어레이 구조를 형성할 수 있다.For example, as the PR sacrificial layer 640 is etched, stress is released, and at least a portion of the patterned PI substrate 620 may protrude upward. That is, the PI substrates 620 patterned by stress can be arranged to exist in different planes to form a three-dimensional array structure.
신축성 전자 소자 플랫폼은 접착제(680)가 코팅된 탄성층(670)에 응력이 방출되어 단단한 아일랜드 패턴들(621) 중 적어도 일부가 공중으로 부양됨에 따라, 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)이 서로 다른 평면에 배치되고, 인터커넥터(622)가 서로 다른 평면에 배치된 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 연결하도록 인터커넥터(622)의 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치할 수 있다. 즉, 인터커넥터(622)는 스트레처블을 위해 3차원으로 구성되며, 인터커넥터(622)의 시작점과 끝점이 서로 다른 높이에 있는 평면에 위치한다. In the stretchable electronic device platform, stress is released to the elastic layer 670 coated with adhesive 680 and at least some of the solid island patterns 621 are levitated into the air, so that adjacent solid island patterns 621 are different from each other. It is disposed on a plane, and the start and end points of the interconnector 622 may be located on different planes so that the interconnector 622 connects the solid island patterns 621 disposed on different planes. That is, the interconnector 622 is configured in three dimensions to be stretchable, and the starting and ending points of the interconnector 622 are located on planes at different heights.
공중으로 부양된 하나의 단단한 아일랜드 패턴(621)을 기준으로 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 연결하는 인터커넥터(622)는 작용하는 힘(예컨대, 인장력 또는 응력)의 균형을 고려하여 그 형상 및 배치가 결정될 수 있다. 예컨대, 사각형으로 이루어지는 단단한 아일랜드 패턴(621)의 경우, 공중으로 부양된 하나의 단단한 아일랜드 패턴(621)을 기준으로 4개의 면에 인접한 4개의 단단한 아일랜드 패턴들(621)이 구성되며, 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 서로 연결하는 4개의 인터커넥터들(622)은 작용하는 힘의 균형을 고려하여 그 형상 및 배치가 결정될 수 있다. The interconnector 622, which connects adjacent solid island patterns 621 based on one solid island pattern 621 levitated in the air, has its shape and shape in consideration of the balance of the acting force (e.g., tensile force or stress). Placement can be determined. For example, in the case of a solid island pattern 621 made of a square, four solid island patterns 621 adjacent to four sides are formed based on one solid island pattern 621 levitated in the air, and the adjacent solid islands The shape and arrangement of the four interconnectors 622 that connect the patterns 621 to each other may be determined by considering the balance of forces acting on them.
여기서, 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 서로 연결하는 인터커넥터(622)를 수직 방향으로 제작하여, 인장력이 인가되는 경우 단단한 아일랜드 패턴들(621) 사이에서 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전부가 숨겨진 인터커넥터(622)가 외부로 드러나도록 할 수 있다. Here, the interconnector 622 connecting adjacent solid island patterns 621 is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, at least part or all of the interconnector is hidden in the vertical direction between the solid island patterns 621. The connector 622 may be exposed to the outside.
또한, 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 서로 연결하는 인터커넥터(622)를 수직 방향으로 제작하여, 인장력이 인가되는 경우 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 인터커넥터(622)가 단단한 아일랜드 패턴들(621)과 동일 평면상에 위치하도록 동작할 수 있다. 추가적인 인장력이 인가되는 경우 동일 평면상에서 신축성을 가진 인터커넥터(622)에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작할 수 있다. In addition, the interconnector 622 connecting adjacent hard island patterns 621 is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnector 622 whose start and end points are located on different planes is formed into a hard island pattern. It can be operated to be located on the same plane as the fields 621. When additional tensile force is applied, the interconnector 622 having elasticity on the same plane can operate to stretch by relieving external stress.
실시예들은 단단한 아일랜드 패턴(621) 및 신축성을 갖는 인터커넥터(622)를 형성한 후, 금속 및 유기물반도체를 증착하여 신축성 유기발광 다이오드를 제작할 수 있다. 유기발광 다이오드는 다양한 전자 및 광전소자가 단단한 아일랜드 패턴(621) 상에 구성될 수 있다.In embodiments, a stretchable organic light emitting diode can be manufactured by forming a rigid island pattern 621 and a stretchable interconnector 622 and then depositing metal and organic semiconductors. Organic light emitting diodes can have various electronic and photoelectric elements formed on a solid island pattern 621.
아래에서는 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼에 대해 설명한다. 예컨대 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼은 상술한 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법을 통해 구현될 수 있다.Below, a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to an embodiment will be described. For example, a stretchable electronic device platform using a hard island pattern with a three-dimensional shape according to one embodiment can be implemented through the method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a hard island pattern with a three-dimensional shape according to the above-described embodiment. .
신축성 전자 소자 플랫폼의 인장률을 상승시키기 위해서는 인터커넥터(622)에 인가되는 스트레스를 경감해야 하며, 이를 위해 낮은 영률을 갖는 기판을 추가하여 신축성을 높게 구현할 수 있다. 또한, 고신축성을 구현하기 위해 인터커넥터(622)는 반복 구조로 형성할 수 있다. In order to increase the tensile modulus of the stretchable electronic device platform, the stress applied to the interconnector 622 must be reduced, and to this end, high stretchability can be achieved by adding a substrate with a low Young's modulus. Additionally, in order to implement high elasticity, the interconnector 622 may be formed in a repeating structure.
실시예들은 단단한 아일랜드 패턴(621)과 인터커넥터(622)에 인가되는 스트레스를 해소하기 위해 단단한 아일랜드 패턴(621) 아래에 붙일 기판의 영률을 낮추어 신축성 전자 소자 플랫폼을 구현할 수 있다. 또한, 실시예들은 단단한 아일랜드 패턴(621)와 이를 연결하는 인터커넥터(622)로 구성되어 있으며, 인터커넥터(622) 자체의 신축성을 높이기 위해 기계적인 설계가 수행되었다.Embodiments may implement a stretchable electronic device platform by lowering the Young's modulus of a substrate to be attached under the rigid island pattern 621 to relieve stress applied to the rigid island pattern 621 and the interconnector 622. Additionally, the embodiments consist of a solid island pattern 621 and an interconnector 622 connecting it, and mechanical design was performed to increase the elasticity of the interconnector 622 itself.
도 15에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴(621)을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼은, 인장력이 가해진 후 응축되는 탄성층(670), 탄성층(670) 상에 신축 기판(620)이 패터닝되어 구성되며, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴(621), 및 탄성층(670) 상에 신축 기판(620)이 패터닝되어 구성되며, 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 연결하는 인터커넥터(622)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 15, a stretchable electronic device platform using a hard island pattern 621 having a three-dimensional shape according to an embodiment includes an elastic layer 670 that is condensed after a tensile force is applied, and an elastic layer 670 on the elastic layer 670. The stretchable substrate 620 is patterned, and the stretchable substrate 620 is patterned on a plurality of rigid island patterns 621 spaced apart from each other at predetermined intervals, and an elastic layer 670. , It may be configured to include an interconnector 622 connecting adjacent solid island patterns 621.
여기서 탄성층(670)에 응력이 방출됨에 따라, 단단한 아일랜드 패턴들(621) 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)이 서로 다른 평면에 배치되고, 서로 다른 평면에 배치된 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 연결하도록 인터커넥터(622)의 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 3차원 어레이 구조를 형성할 수 있다. Here, as the stress is released to the elastic layer 670, at least some of the hard island patterns 621 are levitated into the air so that the adjacent hard island patterns 621 are placed on different planes, and the solid island patterns 621 are placed on different planes. To connect the solid island patterns 621, a three-dimensional array structure can be formed in which the start and end points of the interconnector 622 are located on different planes.
예컨대, 공중으로 부양된 하나의 단단한 아일랜드 패턴(621)을 기준으로 4개의 면에 인접한 4개의 단단한 아일랜드 패턴들(621)이 구성되며, 인접한 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 서로 연결하는 4개의 인터커넥터들(622)은 작용하는 힘의 균형을 고려하여 형상 및 배치가 결정될 수 있다. For example, four solid island patterns 621 adjacent to four sides are formed based on one solid island pattern 621 levitated in the air, and four interconnections connecting the adjacent solid island patterns 621 to each other. The shape and arrangement of the connectors 622 may be determined by considering the balance of forces acting on them.
인터커넥터(622)는 수직 방향으로 제작되어, 인장력이 인가되는 경우 단단한 아일랜드 패턴들(621) 사이에서 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전부가 숨겨진 인터커넥터(622)가 외부로 드러나도록 할 수 있다. 또한, 인터커넥터(622)는 수직 방향으로 제작되어, 인장력이 인가되는 경우 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 인터커넥터(622)가 단단한 아일랜드 패턴들(621)과 동일 평면상에 위치하며, 추가적인 인장력이 인가되는 경우 동일 평면상에서 신축성을 가진 인터커넥터(622)에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작할 수 있다. The interconnector 622 is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnector 622, which is at least partially or completely hidden in the vertical direction between the solid island patterns 621, can be exposed to the outside. In addition, the interconnector 622 is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnector 622, whose start and end points are located on different planes, is located on the same plane as the rigid island patterns 621, When additional tensile force is applied, the interconnector 622 having elasticity on the same plane can operate to stretch by relieving external stress.
더욱이, 인터커넥터(622)는 3차원 굽힘이 가능하도록 인터커넥터(622)의 특정 부분의 선폭이 다른 부분들보다 작게 구성될 수 있다. Furthermore, the interconnector 622 may be configured to have a line width of a specific portion of the interconnector 622 smaller than other portions to enable three-dimensional bending.
기존에는 실제 전자 장치가 집적되는 단단한 아일랜드 패턴(621)의 면적 비가 작다. 기존 기술은 인터커넥터(622)와 단단한 아일랜드 패턴(621)이 동일 평면상에 구현되고, 인터커넥터(622)는 신축성을 위해 넓은 면적을 차지할 수밖에 없는 근본적인 한계를 갖고 있다. Conventionally, the area ratio of the solid island pattern 621 where actual electronic devices are integrated is small. The existing technology has a fundamental limitation in that the interconnector 622 and the solid island pattern 621 are implemented on the same plane, and the interconnector 622 must occupy a large area for flexibility.
실시예들은 단단한 아일랜드 패턴(621)을 3차원 구조로 형성될 때 인터커넥터(622)에 인가되는 스트레스를 설계하여 단단한 아일랜드 패턴(621)의 면적 비를 높게 구현이 가능하다. 단단한 아일랜드 패턴(621)과 단단한 아일랜드 패턴(621) 사이가 수직 방향으로 교차해서 위치하고 있기 때문에 인터커넥터(622)를 안쪽으로 집적할 수 있어 높은 면적 비를 가지면서 높은 신축성 또한 구현이 가능하도록 제작된다.In embodiments, it is possible to implement a high area ratio of the solid island pattern 621 by designing the stress applied to the interconnector 622 when the solid island pattern 621 is formed into a three-dimensional structure. Since the solid island pattern 621 and the solid island pattern 621 are positioned vertically, the interconnector 622 can be integrated inside, so it is manufactured to have a high area ratio and high elasticity. .
도 17은 일 실시예에 따른 신축성 전자 소자 플랫폼의 동작 예시를 나타내는 도면이다.Figure 17 is a diagram showing an example of operation of a stretchable electronic device platform according to an embodiment.
도 17을 참조하면, 신축성을 가진 인터커넥터의 순차적인 동작을 통해 전체 전자 소자 플랫폼이 인장이 가능하도록 구현할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 동작으로, 플랫폼 전체에 인장력이 인가되었을 때, 공중에 부유하고 있는 단단한 아일랜드 패턴이 동일 평면상으로 내려오는 과정으로 동작할 수 있다. 그리고, 두 번째 동작으로, 2차원 동일 평면상에서 신축성을 가진 인터커넥터에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작할 수 있다.Referring to FIG. 17, the entire electronic device platform can be implemented to be stretchable through the sequential operation of the elastic interconnector. For example, in the first operation, when tension is applied to the entire platform, a solid island pattern floating in the air can operate in the process of coming down on the same plane. And, as a second operation, it can be operated to stretch by relieving external stress through an elastic interconnector on the same two-dimensional plane.
도 18은 일 실시예에 따른 3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴의 높은 면적 비와 신축성을 나타내는 도면이다.Figure 18 is a diagram showing the high area ratio and elasticity of a rigid island pattern with a three-dimensional shape according to one embodiment.
도 18을 참조하면, 신축 인터커넥터의 하나의 예시로서 100%의 단단한 아일랜드 패턴의 면적 비를 구현할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 증명하였다. 반복 구동과 신뢰성을 위해 신축 인터커넥터 내부에 인가되는 스트레스가 해당 물질(예컨대, 폴리이미드)의 탄성 범위까지 인가되도록 설계가 가능하며, 이를 통해 신축성 전자 소자 플랫폼의 인장 범위를 극대화할 수 있다.Referring to FIG. 18, as an example of a stretchable interconnector, it was demonstrated through simulation that a 100% rigid island pattern area ratio can be implemented. For repeatable operation and reliability, the stress applied inside the stretchable interconnector can be designed to be applied up to the elastic range of the material (e.g., polyimide), thereby maximizing the tensile range of the stretchable electronic device platform.
도 19는 일 실시예에 따른 3차원으로 굽힘 가능한 구조의 예시를 나타내는 도면이다.Figure 19 is a diagram showing an example of a structure that can be bent in three dimensions according to an embodiment.
도 19를 참조하면, 인터커넥터(622)는 인접한 2개의 단단한 아일랜드 패턴들(621)을 서로 연결하며, 이 때 인터커넥터(622)는 직선 또는 곡선 또는 구불구불한 형상 등으로 구현될 수 있다. 이러한 인터커넥터(622)의 특정 부분에 3차원 굽힘이 용이하도록 선폭(622a, 622b)이 작게 설계될 수 있다. Referring to FIG. 19, the interconnector 622 connects two adjacent solid island patterns 621 to each other. In this case, the interconnector 622 may be implemented in a straight line, curved line, or serpentine shape. The line widths 622a and 622b may be designed to be small to facilitate three-dimensional bending of a specific portion of the interconnector 622.
예를 들어, 단단한 아일랜드 패턴(621)을 서로 연결하는 양측 끝단의 선폭(622a)이 다른 부분의 선폭보다 작게 형성되어 3차원 굽힘이 가능하도록 구현될 수 있다. 다른 예로, 인터커넥터(622)는 곡선 또는 구불구불한 형상의 곡선 중단 부분의 선폭(622b)이 다른 부분의 선폭보다 작게 형성되어 3차원 굽힘이 가능하도록 구현될 수 있다.For example, the line width 622a at both ends connecting the solid island pattern 621 to each other may be formed to be smaller than the line width of other portions to enable three-dimensional bending. As another example, the interconnector 622 may be implemented so that three-dimensional bending is possible by forming a linewidth 622b at a curved or serpentine-shaped stop portion that is smaller than the linewidth at other portions.
플렉시블(flexible), 롤러블 디스플레이 및 폴더블 스마트폰 등 차세대 유연 전자 소자에 기반한 전자 제품들이 출시되면서 다음 세대에 해당하는 스트레처블 플랫폼은 보다 더 자유로운 기계적 편의성 및 디자인을 제공한다. 현재 신축성 전자 소자에 기반한 스트레처블 플랫폼은 기술 기반이 기초 수준에 머물러 있고, 정형화되어 있지 않기 때문에 다양한 방법들이 제시되고 있다. 이러한 점에서 실시예들은 고신축성과 높은 기능부 면적 비를 갖는 전자 소자가 개발에 응용될 경우 차세대 스트레처블 플랫폼의 기술 개발에 가속도를 붙이는 촉진제 역할을 수행할 수 있을 것이다.As electronic products based on next-generation flexible electronic devices, such as flexible, rollable displays, and foldable smartphones, are released, the next-generation stretchable platform provides more freedom in mechanical convenience and design. Currently, the technological basis for stretchable platforms based on stretchable electronic devices remains at the basic level and is not standardized, so various methods are being proposed. In this respect, the embodiments may serve as a catalyst to accelerate the development of next-generation stretchable platform technology when electronic devices with high elasticity and high functional area ratio are applied to the development.
실시예들은 신축성 유연 발광소자뿐만 아니라, 신축성 배터리, 압력 센서, 태양전지에 활용될 수 있고, 수십 %의 높은 신축성과 높은 기능부 면적 비를 확보할 수 있다. 이에 더하여 실시예들은 웨어러블 디스플레이 제품과 스마트 헬스케어용 전자 패치 등 다양한 곳에 응용이 가능하다. Embodiments can be used not only in stretchable flexible light-emitting devices, but also in stretchable batteries, pressure sensors, and solar cells, and can secure high stretchability of several tens of percent and high functional area ratio. In addition, embodiments can be applied to various places, such as wearable display products and electronic patches for smart healthcare.
이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in between. It must be understood that there is. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “…unit” and “…module” used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.In addition, the components of the embodiments described with reference to each drawing are not limited to the corresponding embodiments, and may be implemented to be included in other embodiments within the scope of maintaining the technical spirit of the present invention, and may also be included in separate embodiments. Even if the description is omitted, it is natural that a plurality of embodiments may be re-implemented as a single integrated embodiment.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical or related reference numerals will be given to identical or related elements regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (15)
소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴들 및 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터를 구성하도록, 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계;
패터닝된 상기 신축 기판 상에 희생층을 구성하는 단계;
제1 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계;
제2 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계;
접착제가 코팅된 탄성층에 인장력을 가하는 단계;
상기 제2 테이프에 전사된 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 인장력이 가해진 상기 접착제가 코팅된 탄성층 상에 전사하는 단계;
상기 제2 테이프를 제거하고, 상기 희생층을 식각하는 단계; 및
상기 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어, 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계
를 포함하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.In the method of manufacturing a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape,
Patterning a stretchable substrate on a semiconductor substrate to form a plurality of rigid island patterns spaced apart from each other at a predetermined interval and an interconnector connecting the adjacent rigid island patterns;
Constructing a sacrificial layer on the patterned stretchable substrate;
transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a first tape;
transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a second tape;
Applying tension to the adhesive-coated elastic layer;
transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer transferred to the second tape onto the elastic layer coated with the adhesive to which a tensile force is applied;
removing the second tape and etching the sacrificial layer; and
Stress is released to the elastic layer coated with the adhesive, causing at least some of the hard island patterns to levitate into the air to form a three-dimensional array structure.
Method for producing a stretchable electronic device platform, comprising:
상기 반도체 기판 상에 상기 신축 기판을 형성하는 단계; 및
상기 신축 기판 상에 Silicon Nitride을 패터닝하는 단계
를 더 포함하고,
상기 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계는,
상기 Silicon Nitride을 패터닝한 후 상기 신축 기판을 패터닝하고, 상기 Silicon Nitride를 제거하여 단단한 아일랜드 패턴 및 인터커넥터를 구성하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
forming the stretchable substrate on the semiconductor substrate; and
Patterning Silicon Nitride on the stretchable substrate
It further includes,
The step of patterning the stretchable substrate on the semiconductor substrate is,
A method of manufacturing a stretchable electronic device platform in which the silicon nitride is patterned, the stretchable substrate is patterned, and the silicon nitride is removed to form a rigid island pattern and interconnector.
상기 제1 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 희생층 및 상기 신축 기판을 전사하는 단계는,
상기 신축 기판 및 상기 희생층 상에 열 테이프(Thermal tape)를 부착하여 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하고, 상기 반도체 기판과 분리시키는 단계
를 포함하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of transferring the patterned sacrificial layer and the stretchable substrate using the first tape,
Attaching a thermal tape on the stretchable substrate and the sacrificial layer to transfer the stretchable substrate and the sacrificial layer and separating them from the semiconductor substrate
Method for producing a stretchable electronic device platform, comprising:
상기 제2 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계는,
패터닝된 상기 신축 기판 상에 PVA 테이프를 부착하여 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하고, 상기 제1 테이프와 분리시키는 단계
를 포함하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using the second tape,
Attaching a PVA tape to the patterned stretchable substrate to transfer the stretchable substrate and the sacrificial layer and separating them from the first tape.
Method for producing a stretchable electronic device platform, comprising:
상기 접착제가 코팅된 탄성층에 인장력을 가하는 단계는,
엘라스토머(Elastomer) 상에 접착제를 스핀 코팅하는 단계; 및
인장력을 가하여 프리스트레치 엘라스토머(Prestretched elastomer)를 형성하는 단계
를 포함하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of applying a tensile force to the elastic layer coated with the adhesive,
Spin coating an adhesive on an elastomer; and
Step of forming prestretched elastomer by applying tensile force
Method for producing a stretchable electronic device platform, comprising:
상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계는,
상기 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양됨에 따라, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 서로 다른 평면에 배치되고, 상기 인터커넥터가 서로 다른 평면에 배치된 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하도록 상기 인터커넥터의 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of forming the three-dimensional array structure is,
As stress is released to the adhesive-coated elastic layer and at least some of the rigid island patterns are levitated in the air, the adjacent rigid island patterns are disposed in different planes, and the interconnectors are disposed in different planes. The starting and ending points of the interconnector are located in different planes to connect the solid island patterns.
A method of manufacturing a stretchable electronic device platform, characterized by:
공중으로 부양된 하나의 상기 단단한 아일랜드 패턴을 기준으로 4개의 면에 인접한 4개의 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 구성되며, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 4개의 상기 인터커넥터들은 작용하는 힘의 균형을 고려하여 형상 및 배치가 결정되는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
Based on the solid island pattern levitated in the air, four adjacent solid island patterns are formed on four sides, and the four interconnectors connecting the adjacent solid island patterns to each other take into account the balance of acting forces. The shape and arrangement are determined by
A method of manufacturing a stretchable electronic device platform, characterized by:
상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계는,
인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 상기 인터커넥터를 수직 방향으로 제작하여, 인장력이 인가되는 경우 상기 단단한 아일랜드 패턴들 사이에서 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전부가 숨겨진 상기 인터커넥터가 외부로 드러나도록 하는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of forming the three-dimensional array structure is,
Manufacturing the interconnector that connects the adjacent rigid island patterns to each other in a vertical direction so that when a tensile force is applied, the interconnector that is at least partially or completely hidden in the vertical direction between the rigid island patterns is exposed to the outside.
A method of manufacturing a stretchable electronic device platform, characterized by:
상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계는,
인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 상기 인터커넥터를 수직 방향으로 제작하여, 인장력이 인가되는 경우 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 상기 인터커넥터가 상기 단단한 아일랜드 패턴들과 동일 평면상에 위치하며, 추가적인 인장력이 인가되는 경우 동일 평면상에서 신축성을 가진 상기 인터커넥터에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작하는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of forming the three-dimensional array structure is,
The interconnector connecting the adjacent rigid island patterns is manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnector whose start and end points are located on different planes is located on the same plane as the solid island patterns. , When additional tensile force is applied, the interconnector, which has elasticity on the same plane, acts to stretch by relieving external stress.
A method of manufacturing a stretchable electronic device platform, characterized by:
상기 반도체 기판 상의 신축 기판을 패터닝하는 단계는,
상기 인터커넥터의 3차원 굽힘이 가능하도록 상기 인터커넥터의 특정 부분의 선폭이 다른 부분들보다 작게 구성되는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of patterning the stretchable substrate on the semiconductor substrate is,
The line width of a specific part of the interconnector is configured to be smaller than that of other parts to enable three-dimensional bending of the interconnector.
A method of manufacturing a stretchable electronic device platform, characterized by:
인장력이 가해진 후 응축되는 탄성층;
상기 탄성층 상에 신축 기판이 패터닝되어 구성되며, 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴; 및
상기 탄성층 상에 신축 기판이 패터닝되어 구성되며, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 인터커넥터
를 포함하고,
상기 탄성층에 응력이 방출됨에 따라, 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 서로 다른 평면에 배치되고, 서로 다른 평면에 배치된 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하도록 상기 인터커넥터의 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 3차원 어레이 구조를 형성하며,
상기 3차원 어레이 구조는
패터닝된 상기 신축 기판 상에 희생층을 구성하는 단계;
제1 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계;
제2 테이프를 이용하여 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 전사하는 단계;
접착제가 코팅된 상기 탄성층에 인장력을 가하는 단계;
상기 제2 테이프에 전사된 패터닝된 상기 신축 기판 및 상기 희생층을 인장력이 가해진 상기 접착제가 코팅된 탄성층 상에 전사하는 단계;
상기 제2 테이프를 제거하고, 상기 희생층을 식각하는 단계; 및
상기 접착제가 코팅된 탄성층에 응력이 방출되어, 상기 단단한 아일랜드 패턴들 중 적어도 일부가 공중으로 부양되어 상기 3차원 어레이 구조를 형성하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼.In a stretchable electronic device platform using a rigid island pattern with a three-dimensional shape,
An elastic layer that condenses after tension is applied;
A plurality of rigid island patterns are formed by patterning a stretchable substrate on the elastic layer and are spaced apart from each other at predetermined intervals; and
An interconnector consisting of a stretchable substrate patterned on the elastic layer and connecting the adjacent rigid island patterns.
Including,
As stress is released in the elastic layer, at least some of the rigid island patterns are levitated into the air so that the adjacent rigid island patterns are disposed on different planes and connect the rigid island patterns disposed on different planes. It forms a three-dimensional array structure where the start and end points of the interconnector are located on different planes.
The three-dimensional array structure is
Constructing a sacrificial layer on the patterned stretchable substrate;
transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a first tape;
transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer using a second tape;
applying a tensile force to the adhesive-coated elastic layer;
transferring the patterned stretchable substrate and the sacrificial layer transferred to the second tape onto the elastic layer coated with the adhesive to which a tensile force is applied;
removing the second tape and etching the sacrificial layer; and
A stretchable electronic device platform, characterized in that it is formed by releasing stress in the adhesive-coated elastic layer so that at least some of the hard island patterns are levitated into the air to form the three-dimensional array structure.
공중으로 부양된 하나의 상기 단단한 아일랜드 패턴을 기준으로 4개의 면에 인접한 4개의 상기 단단한 아일랜드 패턴들이 구성되며, 인접한 상기 단단한 아일랜드 패턴들을 서로 연결하는 4개의 상기 인터커넥터들은 작용하는 힘의 균형을 고려하여 형상 및 배치가 결정되는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼.According to clause 11,
Based on the solid island pattern levitated in the air, four adjacent solid island patterns are formed on four sides, and the four interconnectors connecting the adjacent solid island patterns to each other take into account the balance of acting forces. The shape and arrangement are determined by
A stretchable electronic device platform characterized by .
상기 인터커넥터는,
수직 방향으로 제작되어, 인장력이 인가되는 경우 상기 단단한 아일랜드 패턴들 사이에서 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전부가 숨겨진 상기 인터커넥터가 외부로 드러나도록 하는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼.According to clause 11,
The interconnector is,
Manufactured in a vertical direction, so that when a tensile force is applied, the interconnector, which is at least partially or completely hidden in the vertical direction between the rigid island patterns, is exposed to the outside.
A stretchable electronic device platform characterized by .
상기 인터커넥터는,
수직 방향으로 제작되어, 인장력이 인가되는 경우 시작점과 끝점이 서로 다른 평면에 위치하는 상기 인터커넥터가 상기 단단한 아일랜드 패턴들과 동일 평면상에 위치하며, 추가적인 인장력이 인가되는 경우 동일 평면상에서 신축성을 가진 상기 인터커넥터에 의해 외부의 스트레스를 해소하여 늘어나도록 동작하는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼.According to clause 11,
The interconnector is,
The interconnector, which is manufactured in a vertical direction and whose start and end points are located on different planes when a tensile force is applied, is located on the same plane as the rigid island patterns and has elasticity on the same plane when an additional tensile force is applied. Operates to expand by relieving external stress through the interconnector
A stretchable electronic device platform characterized by .
상기 인터커넥터는,
3차원 굽힘이 가능하도록 상기 인터커넥터의 특정 부분의 선폭이 다른 부분들보다 작게 구성되는 것
을 특징으로 하는, 신축성 전자 소자 플랫폼.According to clause 11,
The interconnector is,
The line width of a specific part of the interconnector is smaller than that of other parts to enable three-dimensional bending.
A stretchable electronic device platform characterized by .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210094704A KR102622042B1 (en) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | Stretchable electronic platforms with 3-dimensional array of rigid island pattern and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210094704A KR102622042B1 (en) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | Stretchable electronic platforms with 3-dimensional array of rigid island pattern and method for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230013797A KR20230013797A (en) | 2023-01-27 |
| KR102622042B1 true KR102622042B1 (en) | 2024-01-09 |
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|---|---|---|---|
| KR1020210094704A KR102622042B1 (en) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | Stretchable electronic platforms with 3-dimensional array of rigid island pattern and method for manufacturing the same |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR102622042B1 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2255378B1 (en) * | 2008-03-05 | 2015-08-05 | The Board of Trustees of the University of Illinois | Stretchable and foldable electronic devices |
| KR102103067B1 (en) | 2018-04-03 | 2020-05-29 | 한국과학기술원 | Fabrication of rigid islands on stretchable layer with low Young's modulus and applications to stretchable electronics platform thereof |
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2021
- 2021-07-20 KR KR1020210094704A patent/KR102622042B1/en active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
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