KR20130127865A - 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 번의 실험으로 다양한 조건에서 유연 기판 구조체의 열화특성을 분석할 수 있는 평가방법을 제공한다. 본 발명의 일 관점에 따르면 적어도 일면에 평가대상체가 형성된 유연 기판 구조체의 상기 일면 또는 상기 일면의 반대면인 타면의 양측부를 서로 대향하도록 배치된 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 각각 결합시키는 단계; 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하며, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안 상기 유연 기판 구조체의 서로 다른 복수의 영역 각각에 서로 다른 응력모드가 인가되는 단계;를 포함하며, 상기 서로 다른 복수의 영역 각각에는 적어도 하나의 평가대상체가 배치되도록 하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법이 제공된다.

Description

유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법{Method for evaluating degrading of flexible substrate structure}

본 발명은 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법에 대한 것으로서, 구체적으로 반복적으로 굽힘 응력을 받은 유연 기판 구조체의 열화 정도를 평가할 수 있는 방법에 관한 것이다.

유연 기판(flexible substrate)은 여러 종류의 칩이나 수동소자와 같은 부품소자들이 장착될 수 있는 기판으로서, 기판을 움직여야 하거나 또는 부품소자를 삽입하기 위하여 기판을 굴곡지게 하는 경우에 유연하게 대응할 수 있는 기판을 포함한다. 유연 기판은 잘 휘어지는 연성을 가지고 있으므로 연성 기판이라고도 지칭되기도 한다. 유연 기판은 고분자 소재를 이용하여 제조할 수 있으며, 배선회로면의 위치 및/또는 개수에 따라 단면 기판, 양면 기판, 다층 기판 등으로 분류될 수 있다. 유연 기판의 일면에는 여러 기능을 위한 박막이 형성될 수 있으며, 더 나아가 전자 소자로서 반도체칩과 같은 능동소자와 저항, 콘덴서와 같은 수동소자가 다수 탑재될 수 있다.

유연 기판은 외부에 응력에 대응하여 유연하게 변형되게 되며 따라서 유연 기판 상에 형성된 박막 또는 전자 소자들도 다양한 응력상태를 경험하게 된다. 예를 들어, 유연 기판은 반복적으로 굽힘응력을 인가받는 환경에 놓이게 되며, 따라서 이에 따라 유연 기판과 그 상에 형성된 박막 및/또는 전자 소자들을 포함하는 유연 기판 구조체는 다양한 응력을 받게 된다. 이에 유연 기판 상에 형성된 박막 및/또는 전자 소자들이 이러한 반복 굽힘 응력 하에서 열화되는 특성, 예를 들어 열화특성을 미리 예측하고 테스트하는 것은 유연 기판 구조체의 신뢰성 확보에 필수적이다.

그러나 종래의 유연 기판 구조체의 열화특성을 분석하는 방법은 유연 기판을 서로 반대되는 방향으로 구부리면서 한 가지 조건의 응력만을 제공하기 때문에 다양한 조건의 응력에 대한 열화특성을 분석하기 위해서는 시간이 많이 소요되고 분석비용이 증가하는 문제점을 가진다.

이에, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 한 번의 실험으로 다양한 조건에서 유연 기판 구조체의 열화특성을 분석할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 과제는 예시적으로 제시되었고, 따라서 본 발명이 이러한 과제에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면 적어도 일면에 평가대상체가 형성된 유연 기판 구조체의 상기 일면 또는 상기 일면의 반대면인 타면의 양측부를 서로 대향하도록 배치된 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 각각 결합시키는 단계; 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하며, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안 상기 유연 기판 구조체의 서로 다른 복수의 영역 각각에 서로 다른 응력모드가 인가되는 단계;를 포함하며, 상기 서로 다른 복수의 영역 각각에는 적어도 하나의 평가대상체가 배치되도록 하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법이 제공된다.

이때 상기 서로 다른 응력모드가 인가되는 단계는, 상기 유연 기판 구조체의 제 1 영역에 대하여 응력이 연속적으로 계속 인가되는 제 1 응력모드 인가 단계; 상기 제 1 영역과 인접한 양측에 배치된 상기 유연 기판 구조체의 제 2 영역에 대하여 응력이 불연속적으로 반복되어 인가되는 제 2 응력모드 인가 단계; 및 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 상기 제 1 영역과 반대방향이고 상기 제 2 영역과 인접한 외측에 배치된 상기 유연 기판 구조체의 제 3 영역에 대하여 응력이 계속하여 인가되지 않는제 3 응력모드 인가 단계;를 포함할 수 있다.

상기 유연 기판 구조체의 제 1 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 구부러져 휜 상태를 계속 유지하는 영역을 포함할 수 있다.

상기 유연 기판 구조체의 제 2 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 구부러져 휜 상태와 절곡되지 않고 평평한 상태가 교번(交番)되는 영역을 포함할 수 있다.

상기 유연 기판 구조체의 제 3 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 절곡되지 않고 평평한 상태를 계속 유지하는 영역을 포함할 수 있다.

상기 유연 기판 구조체의 제 3 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 상기 제 1 플레이트 또는 상기 제 2 플레이트와 계속 접촉하는 영역을 포함할 수 있다.

한편 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는, 상기 제 2 플레이트가 상기 제 1 플레이트에 대하여 일정한 진폭을 가지고 왕복 주기 운동하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는, 상기 제 1 플레이트는 고정된 상태를 유지하면서 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는, 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 상기 제 1 플레이트에 대하여 상대적으로 왕복 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 평가대상체는 상기 유연 기판의 적어도 일면에 형성된 박막, 능동소자, 수동소자, 금속배선 또는 태양전지 셀을 포함할 수 있다.

한편 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동은 소정의 분위기에서 수행될 수 있으며, 상기 소정의 분위기는 고온 분위기, 고습 분위기, 외부 광원에 의한 광조사 분위기를 포함할 수 있다.

상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계가 완료된 후 상기 서로 다른 복수의 영역에 배치된 평가대상체의 특성을 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

혹은, 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 과정 중에 상기 서로 다른 복수의 영역에 배치된 평가대상체의 특성을 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 번의 실험으로 반복 굽힘 응력 하에 있는 유연 기판 구조체의 열화특성을 분석할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치를 도해하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법을 도해하는 개념도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체의 각 영역에 대한 변형률을 도해하는 그래프들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체의 각 영역에 대한 주사전자현미경 사진들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 왕복 주기 운동의 횟수(사이클)에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성을 도해하는 그래프 및 주사전자현미경 사진들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 왕복 주기 운동의 슬라이딩 거리에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성을 도해하는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 왕복 주기 운동의 변형률에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성을 도해하는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 전자 소자가 배치된 유연 기판 구조체의 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

본 실시예를 설명하는 과정에서 언급하는 "상의" 또는 "하의" 와 같은 용어들은 도면에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 상대적인 관계를 기술하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 상대적 용어들은 도면에서 묘사되는 방향과 별도로 구조체의 다른 방향들을 포함하는 것으로 이해될 수도 있다. 예를 들어, 도면들에서 구조체의 상하가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "상의" 및 "하의" 방향 모두를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예를 설명하는 과정에서, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치하거나, 다른 구성요소에 "(전기적으로) 연결"된다고 언급할 때는, 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소의 직접 상에 위치하거나, 상기 다른 구성요소에 직접 (전기적으로) 연결되는 것을 의미할 수도 있으나, 나아가, 하나 또는 둘 이상의 개재하는 구성요소들이 그 사이에 존재할 수 있음을 의미할 수도 있다. 하지만, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소의 "직접 상에" 위치하거나, 다른 구성요소에 "직접 (전기적으로) 연결"된다거나, 또는 다른 구성요소에"직접 접촉"한다고 언급할 때는, 별도의 언급이 없다면 그 사이에 개재하는 구성요소들이 존재하지 않음을 의미한다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

한편 유연 기판 구조체는 유연 기판과 상기 유연 기판 상에 특정한 기능을 수행하기 위하여 형성된 박막이나 금속배선, 전자소자를 모두 포함하는 것으로 정의된다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 유연 기판 상에 형성된 박막 혹은 전자소자는 반복 굽힘 응력 하에서의 특성이 열화되는 정도가 평가되는 객체인바, 이를 모두 평가대상체라 명명할 수 있다.

예를 들어, 평가대상체로서 전자소자는 반도체 소자나 태양전지 셀과 같은 전기적 신호에 의해 작동되는 소자를 포함한다. 일예로서 반도체 소자는 트랜지스터와 같은 능동소자, 혹은 저항, 콘덴서와 같은 수동소자를 포함할 수 있다. 또한 태양전지 셀은 유연 기판의 일면 상에 형성되는 박막형 태양전지를 모두 포함할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이며, 본 발명의 평가대상체가 이에 한정되는 것은 아님은 물론이다.

유연 기판 상에 형성된 평가대상체에 일정 형태의 응력을 인가하는 경우에는 특성의 열화가 발생될 수 있다. 이러한 열화의 양태로서 박막의 경우에는 밀착성의 열화로 인해 유연 기판으로부터 박막이 떨어지는 현상을 나타낼 수 있다. 평가대상체가 전자소자인 경우에는 전기적 특성이 급격히 나빠지거나 소자 작동이 불가능해지는 경우가 나타날 수 있다. 특히 반복 굽힘 응력 하에서는 크랙의 발생 및 전파에 따른 피로파괴가 나타날 수 있다 .

한편, 유연 기판은 상술한 평가대상체를 장착할 수 있는 기판으로서, 기판을 움직여야 하거나 또는 전자 소자를 삽입하기 위하여 기판을 굴곡지게 하는 경우에 유연하게 대응할 수 있는 기판을 포함한다. 유연 기판은, 예를 들어, 고분자 소재를 포함할 수 있다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성을 평가하기 위하여 이용가능한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치를 도해하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치는 일정한 거리(d)만큼 이격하여 서로 대향하도록 배치된 제 1 플레이트(22) 및 제 2 플레이트(24)를 포함한다. 제 2 플레이트(24)는 제 1 플레이트(22)에 대하여 왕복 슬라이딩 이동이 가능하다. 예를 들어, 제 1 플레이트(22)는 고정된 상태에서 제 2 플레이트(24)는 + x 방향으로 이동하였다가 다시 - x 방향으로 이동하는 왕복 슬라이딩(sliding) 운동이 가능하다. 물론, 제 1 플레이트(22)가 이동하여도 제 2 플레이트(24)가 제 1 플레이트(22)에 대하여 상대적으로 더 많이 이동함으로써, 제 1 플레이트(22)에 대한 제 2 플레이트(24)의 왕복 슬라이딩 이동을 구현할 수도 있다. 이러한 왕복 슬라이딩 이동은 일정한 진폭을 가지는 왕복 주기 운동을 포함할 수 있다.

제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24) 사이에 유연 기판 구조체(12)가 배치될 수 있다. 본 실시예에서 유연 기판 구조체(12)는 유연 기판(14)과 평가대상체로서 유연 기판(14)의 일면 상에 형성된 박막(16)을 포함할 수 있다.

유연 기판(14) 상의 박막(16)은 코팅법, 도금법, 물리적 기상 증착법(PVD), 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD)의 방법에 의하여 유연 기판(14) 상에 형성될 수 있다. 유연 기판(14) 상의 박막(16)은, 예를 들어, 구리 박막을 포함할 수 있다. 또한, 유연 기판(14) 상의 박막(16)은 단일층 뿐만 아니라 다중층으로 구성될 수도 있다.

유연 기판 구조체(12)의 일면 상의 일측부는 제 1 플레이트(22)에 결합될 수 있으며, 유연 기판 구조체(12)의 상기 일면 상의 타측부는 제 2 플레이트(24)에 결합될 수 있다. 제 1 플레이트(22) 및 제 2 플레이트(24)에 결합되는 유연 기판 구조체(12)의 상기 일면은 유연 기판(14) 상의 박막(16)의 상부면일 수 있다. 여기에서 결합된다는 것은 유연 기판 구조체(12)가 제 1 플레이트(22) 또는 제 2 플레이트(24)와 물리적, 화학적, 구조적, 기계적으로 반응, 부착, 점착, 접착, 지지 또는 고정되는 임의의 구성을 모두 포함할 수 있다. 제 1 플레이트(22) 또는 제 2 플레이트(24)와 결합하는 유연 기판 구조체(12)의 일면 상의 양측부의 각각의 면적 및/또는 폭은 제 2 플레이트(24)의 왕복 슬라이딩 운동의 진폭, 플레이트들(22, 24) 간의 이격거리 등을 감안하여 결정될 수 있다.

제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24)는 그 사이에 유연 기판 구조체(12)의 일부가 구부러져 휜 상태가 유지될 수 있도록 배치될 수 있다. 제 2 플레이트(24)는 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로(도 1에서 ㅁx 방향으로) 일정한 진폭을 가지고 왕복 주기 운동을 할 수 있도록 구성될 수 있다. 플레이트들(22, 24) 사이에 유연 기판 구조체(12)의 일부가 구부러져 휜 상태가 유지되면서 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동을 하기 때문에, 유연 기판 구조체(12)는 응력이 계속 인가되는 영역, 응력이 불연속적으로 인가되는 영역 및 응력이 계속하여 인가되지 않는 영역으로 구분될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치에 의하면, 한 번의 실험으로 다양한 조건의 응력이 인가되는 유연 기판 구조체(12)의 열화특성을 평가할 수 있는 유리한 효과를 기대할 수 있다.

이러한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치는 제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24)에 각각 연결되어 유연 기판 구조체(12)의 전기 저항을 측정할 수 있는 측정부(26)를 더 포함할 수 있다. 피로가 발생한 유연 기판 구조체(12), 예를 들어, 유연 기판(14) 상의 박막(16)은 내부에 크랙(crack)이 생성되어 박막(16)의 전기 저항이 변할 수 있다. 따라서 유연 기판 구조체(12)의 전기 저항을 측정함으로써, 유연 기판 구조체(12)의 열화특성을 간접적으로 평가할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가 방법을 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법은 상술한 본 발명의 일 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치를 이용하여 구현할 수 있으므로, 이를 위주로 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법을 도해하는 개념도이다. 제 1 플레이트(22), 제 2 플레이트(24) 및 유연 기판 구조체(12)에 대한 설명은 도 1을 참조하여 설명한 영역과 동일하므로 중복되는 영역은 생략한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법은, 서로 이격하여 대향하는 제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24)를 준비하고, 유연 기판 구조체(12)를 준비하는 제 1 단계, 유연 기판 구조체(12)의 일부가 구부러져 휜 상태를 유지하면서, 유연 기판 구조체(12)의 일면 상의 양측부가 제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24)에 각각 결합되도록, 유연 기판 구조체(12)를 제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24) 사이에 배치하는 제 2 단계 및 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 제 3 단계를 포함한다.

제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는 제 2 플레이트(24)가 제 1 플레이트(22)에 대하여 일정한 진폭을 가지고 왕복 주기 운동하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 플레이트(24)가 제 1 플레이트(22)에 대하여 일정한 진폭을 가지고 왕복 주기 운동하면, 제 1 플레이트(22)와 제 2 플레이트(24) 사이에 배치된 유연 기판 구조체(12)는 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번(예를 들어, (a) → (b) → (a) → (b) (a) → (b) → (a) → (b)...)할 수 있다.

제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는 제 1 플레이트(22)는 고정된 상태를 유지하면서 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수 있다. 변형된 실시예로서, 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는 제 1 플레이트(22)가 이동하더라도 제 2 플레이트(24)가 제 1 플레이트(22)에 대하여 상대적으로 더 많이 이동함으로써, 제 2 플레이트(24)가 제 1 플레이트(22)에 대하여 상대적인 왕복 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수도 있다.

유연 기판 구조체(12)는, 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 서로 다른 복수의 영역 각각에 서도 다른 응력모드(stress mode)가 인가될 수 있다. 여기서 응력모드는 제 2 플레이트(24)의 왕복 슬라이딩 이동 동안 유연 기판 구조체(12)의 특정 영역에서 반복적으로 인가받게 되는 응력형태를 말한다.

본 실시예에서는 유연 기판 구조체(12)는 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이eld 이동하는 동안, 서로 상이한 응력모드가 나타나는 복수의 영역이 존재할 수 있다.

예를 들어, 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 구부러져 휜(bended) 상태를 계속 유지하는 제 1 영역(16c)을 포함할 수 있다.

또한, 유연 기판 구조체(12)는, 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 즉, 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 절곡되지 않고 평평한 상태를 계속 유지하는 제 3 영역(16a, 16e)을 포함할 수 있다.

나아가, 유연 기판 구조체(12)는, 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 즉, 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 구부러져 휜 상태와 절곡되지 않고 평평한 상태가 교번되는 제 2 영역(16b, 16d)을 포함할 수 있다.

유연 기판 구조체(12)의 제 2 영역(16b, 16d)은 제 1 영역(16c)과 제 3 영역(16a, 16e) 사이에 배치되며, 제 1 영역(16c)과 인접한 양측에 배치될 수 있다. 유연 기판 구조체(12)의 제 3 영역(16a, 16e)은 제 2 영역(16b, 16d)을 기준으로 제 1 영역(16c)과 반대방향이고 제 2 영역(16b, 16d)에 인접한 외측에 배치될 수 있다.

유연 기판 구조체(12)의 제 3 영역(16a, 16e)은, 제 1 플레이트(22)에 나란한 방향으로 제 2 플레이트(24)가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 제 1 플레이트(22) 또는 제 2 플레이트(24)와 계속 접촉하는 영역을 포함할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 복수의 영역에서는 서로 다른 응력모드가 인가될 수 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예를 따르는 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체의 각 영역에 대한 변형률을 도해하는 그래프들이다. 한편, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체의 각 영역에 대한 주사전자현미경 사진들이다.

도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체(12)의 제 2 영역(16b)은, 도 2의 (a)에 도시된 상태를 초기 상태로 하여 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 응력이 불연속적으로 반복되어 인가되므로 일정한 값(k)을 가지는 변형률(strain)도 불연속적으로 반복되어 나타난다. 이를 제 2 응력모드라 한다. 이 경우 유연 기판 구조체(12)의 제 2 영역(16b)에서는 반복적인 굽힘 응력의 인가에 따른 피로 손상(fatigue damage)이 나타난다.

도 2, 도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체(12)의 제 1 영역(16c)은, 도 2의 (a)에 도시된 상태를 초기 상태로 하여 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 응력이 연속적으로 계속 인가되므로 일정한 값(k)을 가지는 변형률(strain)도 연속적으로 계속 나타난다. 이를 제 1 응력 모드라 한다. 이 경우 유연 기판 구조체(12)의 제 1 영역(16c)에서는 반복적인 굽힘 응력에 따른 피일정한 하중이 연속적으로 인가됨에 따른 특성의 열화가 나타나지 않는다. 다만, 일정한 하중이 인가됨에 따른 특성의 열화는 나타날 수 있다.

도 2, 도 5 및 도 8 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체(12)의 제 2 영역(16d)은, 도 2의 (a)에 도시된 상태를 초기 상태로 하여 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 응력이 불연속적으로 반복되어 인가되므로 일정한 값(k)을 가지는 변형률(strain)도 불연속적으로 반복되어 나타난다. 이 경우 유연 기판 구조체(12)의 제 2 영역(16d)에서는 반복적인 굽힘 응력의 인가에 따른 피로 손상(fatigue damage)이 나타난다.

한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법을 수행한 유연 기판 구조체(12)의 제 3 영역(16a, 16e)은, 도 2의 (a)에 도시된 상태를 초기 상태로 하여 도 2의 (a)에 도시된 상태와 (b)에 도시된 상태를 복수회 반복하여 교번하는 동안, 응력이 계속하여 인가되지 않으므로 변형률(strain)도 계속 제로(0)의 값이 나타난다. 이를 제 3 응력모드라 한다. 이 경우 유연 기판 구조체(12)의 제 3 영역(16a, 16e)에서는 일정한 응력이 연속적으로 인가됨에 다른 특성의 열화나 반복적인 굽힘 응력의 인가에 따른 피로 손상(fatigue damage)이 나타나지 않는다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 왕복 주기 운동의 횟수(사이클)에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성을 도해하는 그래프 및 주사전자현미경 사진들이다. 도 9를 참조하면, 왕복 주기 운동의 횟수(사이클)가 소정의 임계값에 이를 때까지는 크랙이 발생하지 않지만(crack initation), 상기 임계값 이상에서 크랙 전파(crack propagation)에 따른 발생은 기하급수적으로 증가하게 된다. 이에 따라 박막의 저항(R/R0)은 급격히 증가하게 된다. 여기서 R₀는 평가 전의 박막 저항이며, R은 평가 후의 박막 저항이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 왕복 주기 운동시 제 2 플레이트(24)의 슬라이딩 거리에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성을 도해하는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 슬라이딩 거리가 클수록 크랙이 발생하는 왕복 주기 운동의 횟수(사이클)가 작아진다. 이는 반복적인 굽힘 응력을 받는 제 2 영역(16b, 16d)의 크기가 증가함에 따른 것으로 판단된다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 왕복 주기 운동의 변형률에 따른 유연 기판 구조체의 열화특성을 도해하는 그래프이다. 도 11을 참조하면, 왕복 주기 운동의 변형률이 클수록 크랙이 발생하는 왕복 주기 운동의 횟수(사이클)가 작아진다.

지금까지 설명한 실시예에서는 유연 기판 구조체(12)는 유연 기판(14)과 유연 기판(14) 상의 박막(16)으로 이루어진 구조체에 적용될 수 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열화특성 평가방법에서 전자 소자가 배치된 유연 기판 구조체의 평면도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 변형된 실시예에서 열화특성 평가장치 및 평가방법이 적용될 수 있는 유연 기판 구조체(12)는 유연 기판(14), 유연 기판(14) 상의 박막(16) 및 박막(16) 상에 배치된 전자소자 박막 트랜지스터(thin film transistor,34)를 포함할 수 있다. 이때 유연 기판 구조체(12)는 박막 트랜지스터(34)에 연결되는 배선회로 및 패드부(32)를 더 포함할 수 있다.

이러한 박막 트랜지스터(34)는 유연 기판 구조체의 제 1 영역(16c), 제 2 영역(16b, 16d) 및 제 3 영역(16a, 16e) 상에 각각 배치될 수 있다. 따라서 이러한 유연 기판 구조체(12)를 상술한 방법을 이용하여 테스트 할 경우 제 1 영역 내지 제 3 영역(16c, 16b, 16d, 16a, 16e)에 배치된 박막 트랜지스터(34)는 제 1 응력모드 내지 제 3 응력모드 하에 있게 된다.

이 경우 소정 시간 동안 테스트를 수행한 후 각 영역에서 배치된 박막 트랜지스터(34)의 전기적 특성을 평가함으로써 한번의 테스트에 의해 서로 다른 3가지 응력모드 하에 있던 박막 트랜지스터(34)의 특성열화를 평가할 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(34)의 게이트 문턱 전압이나 콘택저항 혹은 게이트 절연막의 절연파괴전압 등을 서로 비교할 수 있다.

이 경우 제 3 영역(16a, 16b)에 배치된 박막 트랜지스터의 경우에는 반복 굽힘 응력이나 일정하게 연속되는 응력을 인가받지 않은 상태이므로 정상작동이 예측되는바, 상기 박막 트랜지스터에서 측정한 전기적 특성을 기준값을 가정할 수 있다. 따라서 이를 기준으로 하여 제 2 영역(16b, 16d) 및 제 3 영역(16a, 16e)에 배치된 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 측정하여 서로 비교함으로써 일정한 응력이 인가될 때 및 반복적인 굽힘 응력이 인가되었을 때의 박막 트랜지스터의 열화 양상을 평가할 수 있게 된다.

한편 변형된 실시예로서 유연 기판 구조체의 열화특성 평가장치의 측정부(26)를 이용하여 테스트 과정 중에 직접(in-situ)로 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 모니터링함으로써 실시간으로 박막 트랜지스터의 열화정도를 평가할 수 있다.

위 실시예에서는 일반적인 실온 하의 대기 중에서의 평가방법에 대해서 설명하였으며, 변형된 실시예로서 평가결과의 가속화 또는 특정 분위기에서의 열화특성을 평가하기 위해 특정한 분위기를 조성하는 것도 가능하다. 예를 들어 외부 열원을 이용하여 고온 분위기를 조성하거나, 수증기 등을 공급하여 고습 분위기를 제공할 수 있다. 다른 예로서 외부 광원을 설치하여 광조사 분위기를 제공할 수 있다.

발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.

22 : 제 1 플레이트
24 : 제 2 플레이트
12 : 유연 기판 구조체
14 : 유연 기판
16 : 박막

Claims (14)

1. 적어도 일면에 평가대상체가 형성된 유연 기판 구조체의 상기 일면 또는 상기 일면의 반대면인 타면의 양측부를 서로 대향하도록 배치된 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 각각 결합시키는 단계;
   상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하며, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안 상기 유연 기판 구조체의 서로 다른 복수의 영역 각각에 서로 다른 응력모드가 인가되는 단계;를 포함하며,
   상기 서로 다른 복수의 영역 각각에는 적어도 하나의 평가대상체가 배치되도록 하는,
   유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 서로 다른 응력모드가 인가되는 단계는,
   상기 유연 기판 구조체의 제 1 영역에 대하여 응력이 연속적으로 계속 인가되는 제 1 응력모드 인가 단계;
   상기 제 1 영역과 인접한 양측에 배치된 상기 유연 기판 구조체의 제 2 영역에 대하여 응력이 불연속적으로 반복되어 인가되는 제 2 응력모드 인가 단계; 및
   상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 상기 제 1 영역과 반대방향이고 상기 제 2 영역과 인접한 외측에 배치된 상기 유연 기판 구조체의 제 3 영역에 대하여 응력이 계속하여 인가되지 않는제 3 응력모드 인가 단계;
   를 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 유연 기판 구조체의 제 1 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 구부러져 휜 상태를 계속 유지하는 영역을 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 유연 기판 구조체의 제 2 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 구부러져 휜 상태와 절곡되지 않고 평평한 상태가 교번(交番)되는 영역을 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 유연 기판 구조체의 제 3 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 절곡되지 않고 평평한 상태를 계속 유지하는 영역을 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 유연 기판 구조체의 제 3 영역은, 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 동안, 상기 제 1 플레이트 또는 상기 제 2 플레이트와 계속 접촉하는 영역을 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는,
   상기 제 2 플레이트가 상기 제 1 플레이트에 대하여 일정한 진폭을 가지고 왕복 주기 운동하는 단계를 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는,
   상기 제 1 플레이트는 고정된 상태를 유지하면서 상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계를 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계는,
   상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 상기 제 1 플레이트에 대하여 상대적으로 왕복 슬라이딩 이동하는 단계를 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 평가대상체는 상기 유연 기판의 적어도 일면에 형성된 박막, 능동소자, 수동소자, 금속배선 또는 태양전지 셀을 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동은 소정의 분위기에서 수행되는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 소정의 분위기는 고온 분위기, 고습 분위기, 외부 광원에 의한 광조사 분위기를 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 단계가 완료된 후 상기 서로 다른 복수의 영역에 배치된 평가대상체의 특성을 평가하는 단계를 더 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트에 나란한 방향으로 상기 제 2 플레이트가 왕복 슬라이딩 이동하는 과정 중에 상기 서로 다른 복수의 영역에 배치된 평가대상체의 특성을 평가하는 단계를 더 포함하는, 유연 기판 구조체의 열화특성 평가방법.

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