KR20160087291A - Stretchable substrates with locally varied stiffness and stretchable electronics packages produced using the same substrates and Producing Method Thereof - Google Patents

Stretchable substrates with locally varied stiffness and stretchable electronics packages produced using the same substrates and Producing Method Thereof Download PDF

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KR20160087291A
KR20160087291A KR1020150006433A KR20150006433A KR20160087291A KR 20160087291 A KR20160087291 A KR 20160087291A KR 1020150006433 A KR1020150006433 A KR 1020150006433A KR 20150006433 A KR20150006433 A KR 20150006433A KR 20160087291 A KR20160087291 A KR 20160087291A
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stretchable
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오태성
최정열
박대웅
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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to stretchable/flexible substrates and a stretchable electronic element package, and a stretchable/flexible electronics package. More particularly, the present invention relates to a stretchable substrate which comprises a locally varied stiffness part made of a polymer with locally high stiffness, formed in a polymer substrate with low stiffness as a base substrate, and a stretchable electronic element package using the same. The method of manufacturing the stretchable substrates includes a step of forming a base substrate, a step of forming an etching part, and a step of forming a locally varied stiffness part.

Description

강성도 국부변환 신축성 기판과 그 제조방법 및 그 신축성 기판을 이용하여 이루어지는 신축성 전자소자 패키지와 그 제조방법{Stretchable substrates with locally varied stiffness and stretchable electronics packages produced using the same substrates and Producing Method Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a stiffness local conversion / stretch substrate, a manufacturing method thereof, and an elastic electronic device package using the stretchable substrate and a manufacturing method thereof,

본 발명은 스킨패치형 전자소자, 전자 피부, 스마트 의류, 웨어러블 전자소자, slap-on 디바이스, 스마트 워치 등과 같은 신축성 전자소자에 적용하기 위한 강성도 국부변환 신축성 기판과 이를 이용한 신축성 전자소자 패키지에 관한 것이다.
The present invention relates to a stiffness local conversion flexible substrate for use in a stretchable electronic device such as a skin patch type electronic device, an electronic skin, a smart garment, a wearable electronic device, a slap-on device, a smart watch and the like, and a stretchable electronic device package using the same.

전자소자들이 점점 더 소형화, 경량화, 고속화, 다기능화 되고 있다. 그러나 스마트 폰을 위시한 휴대폰, 타블렛 PC, 노트북 컴퓨터와 같은 기존의 전자소자들은 PCB와 같은 단단한 기판에 실리콘(Si) 기반의 반도체 칩들을 실장하여 이루어지기 때문에 유연성과 신축성을 갖기 어려웠다. Electronic devices are becoming increasingly smaller, lighter, faster, and more versatile. However, conventional electronic devices such as smart phones, cell phones, tablet PCs, and notebook computers have difficulty in flexing and stretching due to the mounting of silicon (Si) based semiconductor chips on a rigid substrate such as a PCB.

최근에는 PCB와 같은 단단한 기판을 FPCB와 같은 플렉시블 기판으로 대체하고 두께를 매우 얇게 연마한 박형 반도체 칩을 상기 플렉시블 기판에 실장함으로써 전자소자에 어느 정도의 유연성을 부여하는 것이 가능하게 되었으나, 이 경우에도 전자소자에 신축성을 부여하는 것은 어려웠다. Recently, a flexible substrate such as a PCB is replaced with a flexible substrate such as FPCB, and a thin semiconductor chip having a very thin thickness is mounted on the flexible substrate. However, in this case, It has been difficult to impart elasticity to the electronic device.

그러나 스마트 의류, 스킨패치형 전자소자, 전자 피부, 웨어러블 전자소자, slap-on 디바이스, 스마트 워치 등과 같은 용도로 사용하기 위해서는 신축성을 갖는 전자소자의 구현이 요구되고 있다. However, for use in such applications as smart clothing, skin patch type electronic devices, electronic skin, wearable electronic devices, slap-on devices, smart watches, etc., implementation of electronic devices having elasticity is required.

완전한 신축성 전자소자를 구현하기 위해서는 신축성 기판, 신축성 회로와 신축성 전자부품이 요구된다. 그러나 반도체 칩을 비롯한 전자부품들은 딱딱하여 신축성이 없으며, 회로배선의 형성에 사용되는 금속박막들은 신축성 기판으로 사용되는 탄성 고분자에 비해 신축성이 현저히 떨어져 신축성 전자소자에서 요구되는 신축성이 없다는 문제점이 있다. Flexible substrates, stretchable circuits and flexible electronic components are required to implement fully stretchable electronic devices. However, since the electronic parts including the semiconductor chip are hard and have no elasticity, the metal thin films used for the formation of the circuit wiring have a problem in that the elasticity is remarkably lower than that of the elastic polymer used as the flexible substrate and there is no elasticity required in the flexible electronic device.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 1과 같이 단일 탄성 고분자 재료로 이루어진 신축성 기판(11)에 딱딱하며 신축성이 없는 전자부품(12)들을 국부적으로 실장하고 말발굽 모양과 같은 물결무늬 형상의 금속박막으로 구성한 회로배선(13)들을 사용하여 상기 전자부품(12)들을 연결함으로써 신축성 전자소자 패키지를 구현하고 있다. In order to solve the above problems, as shown in FIG. 1, electronic parts 12, which are rigid and not stretchable, are locally mounted on a flexible substrate 11 made of a single elastic polymer material, and a metal foil having a wavy pattern And the flexible electronic device package is implemented by connecting the electronic parts 12 by using the constituted circuit wiring 13.

그러나 상기와 같은 기존의 방법에서는 단일 고분자 재료로 이루어진 신축성 기판(11)의 신축이 반복됨에 따라 신축성 기판(11)과의 심한 신축성의 차이에 기인하여 기판(11)에 실장한 전자부품(12)들이 파단되거나 신축성 기판(11)으로부터 박리되는 문제점이 있다. However, in the conventional method as described above, since the expansion and contraction of the flexible substrate 11 made of a single polymer material is repeated, the electronic component 12 mounted on the substrate 11 due to the difference in extensibility between the flexible substrate 11 and the flexible substrate 11, There is a problem that they are broken or peeled off from the stretchable substrate 11.

또한 상기와 같은 기존의 방법에서는 신축성 기판(11)의 신축이 반복됨에 따라 금속박막으로 구성한 회로배선(13)과 신축성 기판(11)과의 심한 신축성의 차이에 기인하여 회로배선(13)이 파단되거나 신축성 기판(11)으로부터 박리되는 문제점이 있다. In addition, in the above-described conventional method, as the elongation and contraction of the flexible substrate 11 is repeated, the circuit wiring 13 ruptures due to the difference in extensibility between the circuit wiring 13 made of a metal thin film and the flexible substrate 11 Or peeled off from the stretchable substrate (11).

또한 신축성 기판(11)의 신축에 의한 파단을 방지하기 위한 물결무늬 모양의 형상에 기인하여 회로배선(13)의 폭이 넓어지기 때문에 신축성 전자소자 패키지의 고밀도화가 어려운 문제점이 있다. In addition, since the width of the circuit wiring 13 is widened due to the shape of the wavy pattern for preventing the flexible substrate 11 from being ruptured due to elongation and contraction, it is difficult to increase the density of the flexible electronic device package.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 발명자는 한국특허출원 제10-2013-0027166호 '강성도 경사형 신축성 기판 및 그 제조방법'에 관한 발명을 특허출원한바 있다. 이 선행특허는 강성도가 낮은 고분자층 위에 상대적으로 강성도가 높은 고분자층을 적층한 신축성 기판에 관한 것으로서, 이러한 신축성 기판의 경우 외력의 방향에 따라 적층되어진 강성도가 높은 고분자층에 외력이 많이 전달되는 경우도 발생할 수 있어 이러한 문제점을 개선하여 보다 안정적인 기판을 제조할 필요가 있다.
In order to solve these problems, the inventor of the present invention has applied for a patent on Korean Patent Application No. 10-2013-0027166 entitled "Stiffness gradient type stretchable substrate and method of manufacturing the same". This prior patent relates to a flexible substrate having a polymer layer having a relatively high stiffness laminated on a polymer layer having a low stiffness. In the case of such a flexible substrate, in the case where a large amount of external force is transmitted to a polymer layer having a high stiffness And it is necessary to manufacture a more stable substrate by improving such a problem.

본 발명은 상기와 같이 단일 고분자 재료로 이루어진 신축성 기판에 신축성이 없는 전자부품들을 실장하고 이들을 연결하기 위해 신축성 기판에 물결무늬 형상의 금속박막 회로배선(13)을 형성하는 기존의 신축성 전자소자 패키지의 제조공정의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도 2와 같이 신축성 기판의 베이스 기판(22)에 국부적으로 강성도가 높은 고분자로 이루어진 강성도 국부변환부(23)를 구비하여 이루어지는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)과 이를 이용한 신축성 전자소자 패키지(51)를 제공한다.
The present invention relates to an existing flexible electronic device package which forms a wavy-patterned metal thin-film circuit wiring 13 on an elastic substrate for mounting electronic components without elasticity on a flexible substrate made of a single polymer material and connecting them A stiffness local conversion / stretch substrate (not shown) having a stiffness local conversion unit 23 made of a polymer having a high local stiffness on a base substrate 22 of a stretchable substrate as shown in Fig. 2 21 and a flexible electronic device package 51 using the same.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 낮은 강성도의 고분자로 베이스 기판을 형성하는 단계, (b) 상기 베이스 기판을 국부적으로 에칭을 하여 강성도 국부변환부 형성용 에칭부를 형성하는 단계, (c) 상기 강성도 국부변환부 형성용 에칭부에 상기 낮은 강성도의 고분자보다 상대적으로 높은 강성도의 고분자를 채워 강성도 국부변환부를 구비하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 강성도 국부변환 신축성 기판의 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including the steps of: (a) forming a base substrate with a polymer having a low stiffness; (b) locally etching the base substrate to form an etching portion for forming a stiffness local conversion portion; (c) filling the etching portion for forming the stiffness local conversion portion with a polymer having a stiffness relatively higher than that of the polymer having a low stiffness to provide a stiffness local conversion portion; The present invention provides a method of manufacturing a rigid-body local conversion flexible substrate.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환부는, 상기 베이스 기판보다 상대적으로 작은 면적을 가지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the stiffness local conversion unit has a smaller area than the base substrate.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환 신축성 기판의 제조방법은, (d) 상기 강성도 국부변환부를 국부적으로 에칭하여 추가 강성도 국부변환부 형성용 에칭부를 구비하는 단계, (e) 상기 추가 강성도 국부변환부 형성용 에칭부에 상기 높은 강성도의 고분자보다 상대적으로 더 높은 강성도의 고분자를 채워 강성도 국부변환부를 구비하는 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the manufacturing method of the stiffness local conversion flexible substrate further comprises the steps of: (d) locally etching the stiffness local conversion portion to provide an etching portion for forming an additional stiffness local conversion portion; (e) A step of providing a stiffness local conversion unit by filling a high-stiffness polymer with a relatively higher stiffness than the high-stiffness polymer; And further comprising:

바람직하게는, 상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계가 반복적으로 이루어져, 상기 강성도 국부변환부가 상대적으로 강성도가 낮은 고분자부 내에 상대적으로 강성도가 높은 고분자부가 순차적으로 내재되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the step (d) and the step (e) are repeatedly performed so that the stiffness local conversion unit includes a polymer portion having relatively high stiffness sequentially in the polymer portion having a relatively low stiffness.

바람직하게는, 상기 베이스 기판 및 상기 강성도 국부변환부는, PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the base substrate and the stiffness local conversion unit are at least one selected from the group consisting of PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, Of a polymer.

바람직하게는, 상기 베이스 기판 및 상기 강성도 국부변환부는, PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 고분자 기지에 혼합되는 경화제의 함량을 조절하여 강성도를 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the base substrate and the stiffness local conversion unit are at least one selected from the group consisting of PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, Wherein the content of the curing agent mixed in the polymer matrix is controlled to adjust the stiffness.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환부는, PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the stiffness local conversion unit is at least one selected from the group consisting of PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, and Teflon do.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환부의 표면과 상기 베이스 기판의 표면이 같은 높이로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the surface of the stiffness local conversion unit and the surface of the base substrate have the same height.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환부의 표면이 베이스 기판의 표면보다 더 높은 높이로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the surface of the stiffness local conversion portion has a height higher than the surface of the base substrate.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환부의 표면이 베이스 기판의 표면보다 더 낮은 높이로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the surface of the stiffness local conversion portion has a lower height than the surface of the base substrate.

또한 본 발명에 따르면 전술한 특징들 중 어느 하나에 따른 제조방법으로 제조된 강성도 국부변환 신축성 기판을 제공한다. The present invention also provides a stiffness local conversion flexible substrate manufactured by the manufacturing method according to any one of the above-described features.

한편 본 발명에 따르면, (a) 낮은 강성도의 고분자로 베이스 기판을 형성하는 단계, (b) 상기 베이스 기판을 국부적으로 에칭을 하여 강성도 국부변환부 형성용 에칭부를 형성하는 단계, (c) 상기 강성도 국부변환부 형성용 에칭부에 상기 낮은 강성도의 고분자보다 상대적으로 높은 강성도의 고분자를 채워 강성도 국부변환부를 구비하여 강성도 국부변환 신축성 기판을 구성하는 단계; (d) 상기 강성도 국부변환 신축성 기판에 회로배선을 형성하는 단계, (e) 상기 강성도 국부변환 신축성 기판에 전자부품을 실장하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 신축성 전자소자 패키지의 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: (a) forming a base substrate with a polymer having a low stiffness, (b) locally etching the base substrate to form an etching portion for forming a stiffness local conversion portion, A step of forming a stiffness local conversion flexible substrate by filling the etching portion for forming the local conversion portion with a polymer having a stiffness relatively higher than that of the polymer having the low stiffness to provide a stiffness local conversion portion; (d) forming a circuit wiring on the stiffness local conversion flexible substrate; (e) mounting the electronic component on the stiffness local conversion flexible substrate; The present invention also provides a method of manufacturing a flexible electronic device package.

바람직하게는, 상기 회로배선은, 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속으로 이루어지고, 단일층 또는 다층으로 구성되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is formed of a material selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ag, Al, Ni, Pt, At least one metal selected from the group consisting of chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W).

바람직하게는, 상기 회로배선은, 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속으로 이루어지고, 단일층 또는 다층으로 구성되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is formed of a material selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ag, Al, Ni, Pt, At least one metal selected from the group consisting of chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W).

바람직하게는, 상기 회로배선은, 고분자에 탄소나노튜브, 금속분말, 나노금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 함유시켜 전도성을 부여하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is characterized in that at least one member selected from the group consisting of a carbon nanotube, a metal powder, a nano metal powder, a graphene, and a conductive ceramic powder is contained in the polymer to impart conductivity thereto.

바람직하게는, 상기 회로배선은, 탄소나노튜브, 금속분말, 나노금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용하여 회로배선 형태를 이루고 이에 고분자를 함침시켜 신축성을 부여하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is formed into a circuit wiring shape using at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, metal powders, nano metal powders, graphenes, and conductive ceramic powders, and is impregnated with a polymer to impart elasticity .

바람직하게는, 상기 금속분말 또는 나노 금속분말은, 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the metal powder or nano metal powder is at least one selected from the group consisting of gold (Au), copper (Cu), tin (Sn), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), platinum (Fe), chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W).

바람직하게는, 상기 회로배선은, 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속으로 이루어진 단일층 또는 다층 금속박막 위에, 탄소나노튜브, 금속분말, 나노금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 함유시켜 전도성을 부여한 고분자 회로배선을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is formed of a material selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ag, Al, Ni, Pt, A metal powder, a nano metal powder, a graphene powder, or a mixture thereof is formed on a single layer or a multilayer metal thin film composed of at least one metal selected from the group consisting of Cr, Ti, Ta, , And a conductive ceramic powder, and is provided with a polymer circuit wiring to which conductivity is imparted.

바람직하게는, 상기 회로배선은, 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속으로 이루어진 단일층 또는 다층 금속박막 위에, 탄소나노튜브, 금속분말, 나노금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용하여 회로배선 형태를 이루고 이에 고분자를 함침시켜 신축성을 부여하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is formed of a material selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ag, Al, Ni, Pt, A metal powder, a nano metal powder, a graphene powder, or a mixture thereof is formed on a single layer or a multilayer metal thin film composed of at least one metal selected from the group consisting of Cr, Ti, Ta, , Conductive ceramic powder, and is made into a circuit wiring shape, and is impregnated with a polymer to impart stretchability.

바람직하게는, 상기 회로배선은, 직선 형상 또는 물결무늬 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the circuit wiring is formed in a linear shape or a wavy pattern.

바람직하게는, 상기 신축성 전자소자 패키지의 제조방법은, 강성도 국부변환 신축성 기판에 회로배선을 형성하고 전자부품을 실장한 후에 그 위에 강성도 국부변환 신축성 기판을 구성하는 강성도 국부변환부의 크기와 같거나 작은 크기의 엔캡슐레이션을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the method of manufacturing the flexible electronic component package includes the steps of forming a circuit wiring on a stiffness local conversion flexible substrate, mounting the electronic component thereon, and thereafter forming a flexible wiring board having the same or smaller size as the stiffness local conversion unit constituting the stiffness local conversion flexible substrate Size encapsulation of the encapsulation layer.

바람직하게는, 상기 엔캡슐레이션은, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the encapsulation is selected from the group consisting of epoxy molding compound (EMC), PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, And at least one selected from the above.

바람직하게는, 상기 신축성 전자소자 패키지의 제조방법은, 강성도 국부변환 신축성 기판에 회로배선을 형성하고 전자부품을 실장한 후에 그 위에 베이스 기판과 크기가 같거나 작은 크기의 엔캡슐레이션을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the manufacturing method of the flexible electronic device package includes the steps of forming a circuit wiring on a stiffness local conversion flexible substrate, mounting an electronic component thereon, and then forming encapsulation having a size equal to or smaller than that of the base substrate And further comprising:

바람직하게는, 상기 엔캡슐레이션은, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the encapsulation is selected from the group consisting of epoxy molding compound (EMC), PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, And at least one selected from the above.

바람직하게는, 상기 신축성 전자소자 패키지의 제조방법은, 강성도 국부변환 신축성 기판에 회로배선을 형성하고 전자부품을 실장한 후에 그 위에 강성도 국부변환부가 구비된 엔캡슐레이션을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the manufacturing method of the flexible electronic device package further includes the step of forming a circuit wiring on the stiffness local conversion flexible substrate and mounting an electronic part, followed by forming an encapsulation having the stiffness local conversion part thereon .

또한 본 발명에 따르면 전술한 특징들 중 어느 하나에 따른 제조방법으로 제조된 신축성 전자소자 패키지를 제공한다. Also, according to the present invention, there is provided a flexible electronic device package manufactured by the manufacturing method according to any one of the above-described features.

한편 본 발명에 따르면, 낮은 강성도의 고분자로 이루어진 베이스 기판; 상기 베이스 기판 내 일부에 국부적으로 형성된 강성도 국부변환부; 를 포함하여 이루어지며, 상기 강성도 국부변화부는 상기 낮은 강성도의 고분자보다 상대적으로 높은 강성도의 고분자로 이루어진 강성도 국부변환 신축성 기판을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a base substrate made of a polymer having a low stiffness; A stiffness local conversion unit formed locally in a part of the base substrate; Wherein the stiffness local changing portion is made of a polymer having a stiffness relatively higher than that of the polymer having the low stiffness.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환부는, 상기 베이스 기판보다 상대적으로 작은 면적을 가지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the stiffness local conversion unit has a smaller area than the base substrate.

바람직하게는, 상기 강성도 국부변환 신축성 기판은, 상기 강성도 국부 변환부 내 일부에 국부적으로 형성된 추가 강성도 국부변환부; 를 더 포함하여 이루어지며, 상기 추가 강성도 국부변환부는 상기 강성도 국부변환부보다 상대적으로 높은 강성도의 고분자로 이루어진 것을 특징으로 한다.
Preferably, the stiffness local conversion flexible substrate further comprises: an additional stiffness local conversion unit formed locally in a part of the stiffness local conversion unit; And the stiffness local conversion unit is made of a polymer having a stiffness relatively higher than that of the stiffness local conversion unit.

본 발명에 따르면, 강성도 국부변환 신축성 기판에서는 낮은 강성도의 고분자로 이루어진 베이스 기판부는 원하는 큰 변형률까지 인장되며 동시에 높은 강성도의 고분자로 이루어진 강성도 국부변환부에서는 인장변형률이 매우 낮은 수준으로 억제됨으로써 강성도 국부변환 신축성 기판에 구비한 회로배선의 파단과 박리를 방지할 수 있으며 실장한 전자부품들의 파단을 방지할 수 있다. According to the present invention, in a stiffness local conversion flexible substrate, a base substrate portion made of a polymer having a low stiffness is stretched to a desired large strain, and at the same time, a tensile strain is suppressed to a very low level in a stiffness local conversion portion made of a polymer having a high stiffness, It is possible to prevent breakage and peeling of the circuit wiring provided on the flexible substrate and to prevent the mounted electronic parts from being broken.

또한 강성도 국부변환 신축성 기판에 구비하는 회로배선의 형상을 기존의 물결무늬 형상으로부터 직선 형상으로 바꿀 수 있기 때문에 신축성 전자소자 패키지의 고밀도화를 이룰 수 있다. Further, since the shape of the circuit wiring provided in the stiffness local conversion flexible substrate can be changed from the existing wavy pattern to the linear shape, the density of the flexible electronic device package can be increased.

또한, 기존 강성도 경사형 신축성 기판에 비해 외력에 의한 응력전달이 상대적으로 낮으며, 높은 강성도 고분자층에 직접 전달될 수 있는 외력의 방향도 제한적이어서 보다 안정적인 기판을 제공할 수 있다.
In addition, the stress transmission due to external force is relatively low as compared with the existing stiffness gradient type stretch substrate, and the direction of external force that can be directly transmitted to the high stiffness polymer layer is also limited, so that a more stable substrate can be provided.

도 1은 기존 방법에 의한 신축성 기판(11)에 물결무늬 형상의 회로도선(13)을 형성한 기존 방법에 의한 신축성 전자소자 패키지(14)의 개략적인 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 낮은 강성도의 고분자로 이루어진 베이스 기판(22)에 상기 낮은 강성도의 고분자 부(21)보다 크기가 작은 중간 강성도의 고분자 부(212)과 높은 강성도의 고분자 부(213)을 국부적으로 내재시켜 이루어진 강성도 국부변환 신축성 기판(21)의 (a) 개략도 및 (b) 단면 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 낮은 강성도의 고분자로 이루어진 베이스 기판(22)에 국부적으로 상기 낮은 강성도의 베이스 기판(22)보다 크기가 작은 중간 강성도의 고분자 부(212)와 높은 강성도의 고분자 부(213)로 이루어진 강성도 국부변환부(23)를 내재시켜 이루어지는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)의 제조방법을 나타내는 개략적인 공정흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판과 기존 기술에 의한 강성도 경사형 신축성 기판의 굽힙변형 전후의 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 회로배선(13)을 구비하고 전자부품(12)들을 실장하여 구성한 신축성 전자소자 패키지(41)를 나타내는 개략도.
도 6는 본 발명에 따른 (a) 강성도 국부변환부(23)의 표면높이가 베이스 기판(22)보다 더 높은 강성도 국부변환 신축성 기판(21) 및 (b) 강성도 국부변환부(23)의 표면높이가 베이스 기판(22)보다 더 낮은 강성도 국부변환 신축성 기판(21)의 개략적인 모식도
도 7는 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 회로배선(13)을 구비하고 전자부품(12)들을 실장한 후 엔캡슐레이션(61)을 형성하여 구성한 신축성 전자소자 패키지(41)를 나타내는 단면 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 회로배선(13)을 구비하고 전자부품(12)들을 실장한 후 베이스 기판(22)과 같은 크기의 엔캡슐레이션(61)을 형성하여 구성한 신축성 전자소자 패키지(41)를 나타내는 단면 개략도.
도 9은 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 회로배선(13)을 구비하고 전자부품(12)들을 실장한 후 강성도 국부변환부(81)을 갖는 엔캡슐레이션(81)을 형성하여 구성한 신축성 전자소자 패키지(41)를 나타내는 단면 개략도.1 is a schematic diagram of a flexible electronic device package 14 according to a conventional method in which a wavy patterned circuit conductor 13 is formed on an elastic substrate 11 according to a conventional method.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a high-rigidity polymer base unit 22 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a high- (A) schematic and (b) sectional schematic view of a stiffness local conversion and stretch substrate 21 made locally.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a base substrate 22 made of a low-stiffness polymer according to an embodiment of the present invention. The polymer base 212 includes a polymer portion 212 having an intermediate stiffness smaller than that of the base substrate 22 having a low stiffness, And a stiffness local conversion section 23 made of a stiffness local conversion section 21 having a stiffness local conversion section 21 and a stiffness local conversion section 23.
FIG. 4 is a schematic view of a stiffness local conversion flexible substrate according to the present invention and a conventional stiffness gradient flexible substrate before and after bending deformation. FIG.
5 is a schematic view showing a flexible electronic component package 41 having circuit wiring 13 on a stiffness local conversion flexible substrate 21 according to the present invention and mounting electronic components 12 thereon.
6 is a diagram showing the stiffness local conversion portion 23 and the stiffness local conversion portion 23 according to the present invention, in which (a) the surface height of the stiffness local conversion portion 23 is higher than that of the base substrate 22, A schematic diagram of a stiffness local conversion flexible substrate 21 having a height lower than that of the base substrate 22
7 shows a flexible electronic device package 41 having a circuit wiring 13 on a stiffness local conversion flexible substrate 21 according to the present invention and mounting encapsulation 61 after mounting electronic components 12, Fig.
8 is a schematic view showing a state in which the circuit wiring 13 is provided on the stiffness local conversion and stretchable substrate 21 according to the present invention and the encapsulation 61 of the same size as the base substrate 22 is formed after the electronic parts 12 are mounted Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing a flexible electronic device package 41 constructed by arranging the flexible electronic device package 41 shown in Fig.
9 is a schematic view showing a state in which an encapsulation 81 having a stiffness local conversion portion 81 is formed after mounting the electronic components 12 with the circuit wiring 13 on the stiffness local conversion and elastic substrate 21 according to the present invention Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing a flexible electronic device package 41 constructed by arranging the flexible electronic device package 41 shown in Fig.

이하에서는, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 실시예에서는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 구성하는 베이스 기판(22)과 강성도 국부변환부(23)를 형성하기 위한 고분자 재료들로서 PDMS (polydimethyl siloxane)를 사용하였다. PDMS는 실리콘 탄성중합체(silicone elastomer)로서 실리콘 탄성중합체 기지 (silicone elastomer base)와 실리콘 탄성중합체 경화제 (silicone elastomer curing agent)의 비율에 따라 탄성중합체의 교차결합의 정도가 변하기 때문에 표 1과 같이 탄성중합체 기지에 혼합하는 경화제의 비율을 변화시킴으로써 강성도를 큰 폭으로 변화시킬 수 있다.In this embodiment, PDMS (polydimethyl siloxane) is used as the polymer materials for forming the base substrate 22 and the stiffness local conversion unit 23 constituting the stiffness local conversion / stretch substrate 21. PDMS is a silicone elastomer, and the degree of cross-linking of the elastomer varies depending on the ratio of the silicone elastomer base to the silicone elastomer curing agent. Therefore, By varying the proportion of the curing agent to be mixed in the matrix, the stiffness can be varied greatly.

표 1. 경화제의 함량에 따른 PDMS의 탄성계수Table 1. Modulus of elasticity of PDMS according to hardener content 경화제 함량(%)Curing agent content (%) 탄성계수 (kPa)Modulus of elasticity (kPa) 33 5050 55 250250 1010 800800 1515 17001700

본 실시예에서는 탄성계수가 50 kPa인 PDMS를 사용하여 낮은 강성도의 고분자로 이루어지는 베이스 기판(22)을 구성하였다. 실리콘 탄성중합체 기지에 경화제를 3% 첨가하여 100에서 20분간 경화시킴으로써 탄성계수가 50 kPa인 PDMS로 두께 450 m인 낮은 강성도의 베이스 기판(22)을 도 3(a)의 예시와 같이 제작하였다.
In the present embodiment, a base substrate 22 made of a polymer having a low stiffness is formed by using PDMS having an elastic modulus of 50 kPa. 3% of a curing agent was added to a silicone elastomer base and cured at 100 for 20 minutes to produce a base substrate 22 having a low stiffness of 450 m with PDMS having an elastic modulus of 50 kPa as shown in the example of Fig. 3 (a).

낮은 강성도의 고분자로 구비한 베이스 기판(22)에서 강성도를 국부적으로 변환하고자 하는 부위를 CF4와 O2 혼합가스를 사용한 반응성 이온에칭으로 에칭함으로써 도 3(b)의 예시와 같이 강성도 국부변환부 형성용 에칭부(31)를 구비하였다. 본 실시예에서는 강성도 국부변환부 형성용 에칭부(31)를 반응성 이온에칭법을 사용하여 구비하였으며, 이와 더불어 SF4 가스를 사용한 반응성 이온에칭 또는 TBAF (Tetra-n-butylammonium fluoride)와 NMP (N-Methyl-2-pyrrolidone)의 혼합용액을 사용한 습식에칭법을 사용하여 강성도 국부변환부 형성용 에칭부(31)를 구비하는 것도 가능하다.
A portion of the base substrate 22 made of a polymer having a low stiffness to which the stiffness is to be locally converted is etched by reactive ion etching using CF 4 and O 2 mixed gas to form a stiffness local conversion unit And an etching portion 31 for forming the etching mask. In this embodiment, the etching portion 31 for forming the stiffness local conversion portion is formed by using a reactive ion etching method. In addition, reactive ion etching using SF 4 gas or TFAF (Tetra-n-butylammonium fluoride) and NMP -Ethyl-2-pyrrolidone), the etching portion 31 for forming the stiffness local conversion portion may be provided.

본 실시예에서는 실리콘 탄성중합체 기지에 경화제를 5% 첨가한 탄성계수 250 kPa의 PDMS를 상기 강성도 국부변환부 형성용 에칭부(31)에 채워 넣고 100에서 20분간 경화시킴으로써, 도 3(c)의 예시와 같이 강성도가 낮은 고분자로 이루어진 베이스 기판(22)에 중간 강성도의 고분자 부(231)로 이루어진 강성도 국부변환부(23)를 구비하였다.In this embodiment, PDMS having an elastic modulus of 250 kPa in which 5% of a curing agent is added to a silicone elastomer base is filled in the etching portion 31 for forming the stiffness local conversion portion and cured at 100 for 20 minutes, As shown in the figure, the base substrate 22 made of a polymer having a low stiffness is provided with a stiffness local conversion unit 23 made of a polymer portion 231 having an intermediate stiffness.

상기 중간 강성도의 PDMS로 구성한 강성도 국부변환부(23)에서 강성도를 국부적으로 더 높게 변환하고자 하는 부위를 CF4와 O2 혼합가스를 사용한 반응성 이온에칭법으로 에칭하여 도 3(d)의 예시와 같이 강성도 국부변환부 형성용 에칭부(31)를 형성하였다. 실리콘 탄성중합체 기지에 경화제를 15% 첨가한 탄성계수가 1700 kPa인 높은 강성도의 PDMS를 상기 강성도 국부변환부 형성용 에칭부(31)에 채워 넣고 100에서 20분간 경화시킴으로써, 도 3(e)와 같이 낮은 강성도의 고분자로 구성된 베이스 기판(22) 내에 국부적으로 중간 강성도의 고분자 부(231)와 높은 강성도의 고분자 부(232)로 구성된 강성도 국부변환부(23)가 내재된 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 제작하였다.
3 (d) and FIG. 3 (d) are obtained by etching the region where the stiffness is to be locally higher in the stiffness local conversion unit 23 composed of the PDMS having the intermediate stiffness by the reactive ion etching method using the CF 4 and O 2 mixed gas. An etching portion 31 for forming a stiffness local conversion portion was formed. 3 (e) and 3 (e) are obtained by filling PDMS of high stiffness with an elastic modulus of 1700 kPa in which 15% of a hardener is added to the base of the silicone elastomer into the etching portion 31 for forming the stiffness local conversion portion, A stiffness local conversion flexible substrate 23 having a stiffness local conversion portion 23 composed of a polymer portion 231 having a medium stiffness locally and a polymer portion 232 having a high stiffness is disposed in the base substrate 22 made of a polymer having a low stiffness, 21).

상기와 같이 낮은 강성도의 고분자로 이루어진 베이스 기판(22)에 국부적으로 강성도 국부변환부(23)가 내재되어 있는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에서는 인장응력을 가하여 탄성계수가 50 kPa인 낮은 강성도의 PDMS로 이루어진 베이스 기판(22)을 30%의 변형률로 인장시키면 내재된 강성도 국부변환부(23) 중에서 탄성계수가 250 kPa인 중간 강성도의 PDMS 부(231)는 6% 정도 변형되나, 가장 내부에 구비한 탄성계수가 1700 kPa인 가장 높은 강성도의 PMDS 부(232)에서는 인장변형이 1% 이하로 억제되게 된다. In the stiffness local conversion / stretch substrate 21 in which the stiffness local conversion portion 23 is locally embedded in the base substrate 22 made of the polymer having such a low stiffness as described above, tensile stress is applied to the substrate 22 so as to have a low stiffness with an elastic modulus of 50 kPa When the base substrate 22 made of PDMS is stretched at a strain of 30%, the PDMS portion 231 having an intermediate stiffness of 250 kPa and the modulus of elasticity of the PDMS portion 231 of the inherent stiffness local conversion portion 23 are deformed by about 6% The tensile strain is suppressed to 1% or less in the PMDS portion 232 having the highest stiffness with the elastic modulus of 1700 kPa.

이러한 인장변형 억제효과는 발명자의 선행특허인 '강성도 경사형 신축성기판'보다 상대적으로 높게 평가되었다. 이는 본 발명의 신축성 기판이 낮은 강성도의 고분자층 내부에 국부적으로 높은 강성도의 고분자층을 형성하기 때문에 기존 강성도 경사형 신축성 기판에 비해 외력에 의한 응력전달이 상대적으로 낮은 것으로 평가될 수 있다.
This tensile strain inhibiting effect was evaluated to be relatively higher than that of the inventor's prior patent, "Stiffness gradient type stretch substrate". Since the stretchable substrate of the present invention forms a polymer layer having a high stiffness locally within a polymer layer having a low stiffness, it can be evaluated that the stress transmission due to an external force is relatively low as compared with the existing stiffness gradient type stretch substrate.

본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판은 기존 기술에 의한 강성도 경사형 신축성 기판과 비교하여 굽힘 신축변형에 대한 신뢰성이 우수하며 더 심한 굽힘변형을 가할 수 있어 활용도가 크다.The stiffness local conversion flexible substrate according to the present invention is superior in reliability against bending stretch deformation and has a higher degree of bending deformation than the stiffness gradient type stretch substrate according to the prior art.

도 4는 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판과 기존 기술에 의한 강성도 경사형 신축성 기판의 굽힙변형 전후의 모식도이다.FIG. 4 is a schematic view of a stiffness local conversion flexible substrate according to the present invention and a conventional stiffness gradient flexible substrate before and after bending deformation.

본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판은 동일한 굽힘에 의해 강성도가 높은 기판부위에 발생하는 응력이 훨씬 낮아 굽힘 신축변형 신뢰성이 향상된다. 따라서, 굽혔다 폈다 하는 동작을 많이 반복하더라도 신축성 기판에서 강성도가 다른 기판 부위들 간의 계면박리를 방지할 수 있다.The stiffness local conversion / stretchable substrate according to the present invention has a much lower stress generated at the portion of the substrate having high rigidity due to the same bending, thereby improving the bending stretch deformation reliability. Therefore, even if the operation of bending and spreading is repeated a lot, interfacial peeling between substrate portions having different stiffness from the stretchable substrate can be prevented.

굽힘변형에 의해 신축성 기판에서 강성도가 높은 기판부위에 발생하는 응력은 수학식 1과 같다. The stress generated in the portion of the substrate having high rigidity in the flexible substrate by the bending deformation is expressed by Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서 E는 강성도가 높은 고분자 층의 탄성계수, Ro는 굽힘곡률 반경이며, d는 신축성 기판의 전체 두께이다. In Equation (1), E is the modulus of elasticity of the high-stiffness polymer layer, Ro is the radius of curvature of curvature, and d is the total thickness of the stretchable substrate.

일반적으로 Ro와 d 이므로 수학식 1은 수학식 2와 같이 표현할 수 있다. In general, since R o and d, Equation (1) can be expressed as Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2에서와 같이 신축성 기판의 굽힘에 의해 강성도가 다른 기판의 각 부위에 발생하는 응력은 그 기판부위의 탄성계수 E와 신축성 기판의 전체 두께 d에 비례하며, 굽힘곡률 반경 Ro에 반비례한다. As shown in Equation 2, the stress generated at each portion of the substrate having different stiffness by bending the flexible substrate is proportional to the elastic modulus E of the substrate portion and the total thickness d of the flexible substrate, and is inversely proportional to the bending radius of curvature R o .

강성도 국부변환 기판과 강성도 경사형 기판에서 강성도가 제일 약한 기판부위의 두께가 1, 중간 강성도의 기판 부위 두께를 1/2, 강성도가 제일 강한 기판부위의 두께를 1/4이라고 한다면, 동일한 굽힘반경 Ro로 신축굽힘을 주었을 때 강성도 국부변환 기판에서 발생하는 응력이 강성도 경사형 기판에 비해 4/7배로 낮아진다. Assuming that the thickness of the substrate portion having the lowest stiffness is 1, the thickness of the substrate portion having the intermediate stiffness is 1/2, and the thickness of the substrate portion having the highest stiffness is 1/4 in the stiffness local conversion substrate and the stiffness gradient substrate, The stress generated in the stiffness local conversion substrate is reduced to 4/7 times that of the stiffness gradient substrate.

굽힙신축 변형시 발생하는 응력은 강성도가 서로 다른 기판부위간의 계면에서 지탱하여 주어야 하며, 굽힘신축 변형에 의한 응력이 임계값 이상으로 높아지면 계면박리에 의한 기판의 파손이 발생한다. The stress generated in bending flexural deformation should be supported at the interface between the substrate portions having different stiffness. If the stress due to the bending stretching deformation becomes higher than the threshold value, the substrate is broken due to the interface delamination.

강성도 국부변환 기판에서는 강성도가 서로 다른 기판부위들의 계면이 위/아래 접합부뿐만 아니라 측면 접합부에서도 이루어지는 반면에 강성도 경사형 기판에서는 강성도가 서로 다른 기판부위들의 계면이 단지 위/아래 접합부에서만 이루어진다. In the stiffness local conversion substrate, the interfaces of the substrate portions having different stiffnesses are formed not only at the upper and lower bonding portions but also at the side bonding portions. On the other hand, in the stiffness type substrate, the interfaces of the substrate portions having different stiffness are formed only at the upper and lower bonding portions.

따라서 본 발명에 의한 강성도 국부변환 기판이 기존 기술에 의한 강성도 경사형 기판에 비해 굽힘신축변형에 의해 발생하는 응력이 훨씬 낮을 뿐만 아니라 이 응력을 지탱할 수 있는 접합계면의 면적이 훨씬 넓기 때문에 굽힘신축변형에 대한 신뢰성이 월등히 높아지게 된다. Therefore, the stiffness local conversion substrate according to the present invention has a much lower stress caused by the bending stretching deformation than the stiffness gradient substrate according to the conventional technique, and the area of the bonding interface that can sustain this stress is much larger. The reliability of the system is greatly increased.

또한, 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판은 훨씬 더 심한 굽힘변형을 인가할 수 있어 신축성 기판의 활용도가 넓어진다.In addition, the stiffness local conversion flexible substrate according to the present invention can apply even more severe bending deformation, thereby widening the utilization of the flexible substrate.

수학식 2에서 굽힘변형에 의해 신축성 기판에 발생하는 응력은 기판의 전체 두께가 두꺼울수록 그리고 굽힘곡률반경 Ro가 작을수록 증가한다. 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판은 기존 기술에 의한 강성도 경사형 신축성 기판과 비교하여 전체두께 d가 작으므로 기판계면위 박리를 방지하면서도 굽힘곡률반경 Ro를 더 작게, 즉 더 심한 굽힘신축변형을 일으키는 것이 가능하게 된다. The stress generated in the flexible substrate by the bending deformation in Equation (2) increases as the entire thickness of the substrate is thicker and the bending radius of curvature R o is smaller. Since the total thickness d is smaller than that of the stiffness gradient type stretch substrate according to the present invention, the stiffness local conversion and stretch substrate according to the present invention can prevent the peeling on the substrate interface while reducing the bending radius R o to a smaller value, Quot ;. < / RTI >

따라서, 기존기술에 의한 강성도 경사형 신축성 기판에서 제약을 받았던 심한 굽힘(bending)이 요구되는 용도에 본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판을 사용하는 것이 가능하다.
Therefore, it is possible to use the stiffness local conversion flexible substrate according to the present invention for applications requiring severe bending, which was constrained in the stiffness gradient type stretchable substrate by the conventional technique.

본 발명에 따른 강성도 국부변환 신축성 기판은 도 5와 같이 상기 강성도 국부변환부(23)에 구비한 회로배선(13)과 전자부품(12)들에서도 인장변형률이 파괴변형률 이하로 매우 낮게 유지되기 때문에, 물결무늬 형태의 회로배선(13) 뿐만 아니라 도 5의 예시에서와 같이 직선 형태의 회로배선(13)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하게 된다.5, since the tensile strain of the circuit wiring 13 and the electronic components 12 provided in the stiffness local conversion portion 23 is kept at a very low level below the breaking strain It is possible to form not only the wavy pattern circuit wiring 13 but also the straight type circuit wiring 13 as in the example of Fig. 5 to provide the stretchable electronic device package 41. Fig.

본 실시예에서는 도 5의 예시와 같이 인장변형이 억제되는 강성도 국부변환부(23)가 신축성 기판(21)의 일단의 모서리까지 구비되는 형태가 바람직한데, 이와 같이 함으로써 강성도 국부변환부(23)에 형성한 회로배선(13)과 외부 배선의 연결이 강성도 국부변환부(23)에서 용이하게 이루어질 수 있게 된다. 5, it is preferable that the stiffness local conversion unit 23 is provided up to the edge of one end of the flexible substrate 21. By doing so, the stiffness local conversion unit 23, The connection of the circuit wiring 13 and the external wiring formed in the stiffness local conversion unit 23 can be easily performed.

본 실시예와는 달리 탄성계수가 50 kPa인 낮은 강성도의 PDMS로만 구성한 신축성 기판(11)을 사용한 패키지에서는 회로배선(13)과 전자부품(12)에도 신축성 기판(11)과 동일한 심한 인장변형이 발생하기 때문에 신축성이 없는 회로배선(13)과 전자부품(12)의 파단이 발생하게 된다. 또한 본 실시예와는 달리 탄성계수가 1700 kPa인 높은 강성도의 PDMS로만 구성한 기판(11)을 사용한 패키지에서는 기판(11)의 신축성이 떨어져 신축성 전자 패키지에서 요구되는 신축 특성을 만족시킬 수 없게 된다.
In the package using the elastic substrate 11 composed only of the PDMS having the low stiffness with the elastic modulus of 50 kPa unlike the present embodiment, the same severe strain deformation as that of the elastic substrate 11 is applied to the circuit wiring 13 and the electronic component 12 So that breakage of the circuit wiring 13 and the electronic component 12 which are not stretchable occurs. Also, unlike the present embodiment, in the package using the substrate 11 composed only of the PDMS having the high stiffness with the elastic modulus of 1700 kPa, the stretchability of the substrate 11 deteriorates and the stretch characteristics required in the stretchable electronic package can not be satisfied.

본 실시예에서는 베이스 기판(22)의 표면 높이와 강성도 국부변환부(23)의 표면 높이가 같은 형태이었으며, 이와 더불어 본 발명에서는 도 6(a)에서와 같이 강성도 국부변환부(23)의 표면이 베이스 기판(22)의 표면보다 더 높은 강성도 국부변환 신축성 기판(21)도 가능하며, 도 6(b)에서와 같이 강성도 국부변환부(23)의 표면이 베이스 기판(22)의 표면보다 더 낮은 강성도 국부변환 신축성 기판(21)도 가능하다.
In this embodiment, the surface height of the base substrate 22 and the surface height of the stiffness local conversion unit 23 have the same shape. In addition, in the present invention, the surface of the stiffness local conversion unit 23 A stiffness local conversion and stretch substrate 21 higher than the surface of the base substrate 22 is also possible and the surface of the stiffness local conversion portion 23 is more likely to be higher than the surface of the base substrate 22 as shown in Fig. A low stiffness local conversion flexible substrate 21 is also possible.

본 발명에 의해 도 7과 같이 강성도 국부변환부(23)에 회로배선(13)을 형성하고 전자부품(12)들을 실장한 후 그 위에 고분자로 엔캡슐레이션(51)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구성하는 것도 가능하다. 이때 외부에서 작용하는 하중이 상기 앤캡슐레이션(61)에 직접 인가되지 않도록 하기 위해 상기 앤캡슐레이션(61)의 크기를 강성도 국부변환부(23)의 크기와 같거나 또는 작게 구성할 수 있다.
According to the present invention, the circuit wiring 13 is formed in the stiffness local conversion portion 23 as shown in Fig. 7, the electronic components 12 are mounted, and the encapsulation 51 is formed thereon with the polymer, (41). The size of the encapsulation 61 may be equal to or less than the size of the stiffness local conversion unit 23 in order to prevent an externally applied load from being directly applied to the encapsulation 61. [

본 발명에 의해 도 8과 같이 강성도 국부변환부(23)에 회로배선(13)을 형성하고 전자부품(12)들을 실장한 후 베이스 기판(22)을 이루는 낮은 강성도의 고분자로 신축성 기판(21) 전체에 엔캡슐레이션(61)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구성하는 것도 가능하다.
8, the circuit wiring 13 is formed in the stiffness local conversion portion 23 and the flexible substrate 21 is formed of a polymer having a low stiffness and constituting the base substrate 22 after the electronic components 12 are mounted. It is also possible to construct the stretchable electronic device package 41 by forming the encapsulation 61 as a whole.

본 발명에서는 이와 더불어 도 9에서와 같이 신축성 기판(21)과 마찬가지로 국부적으로 높은 강성도의 고분자로 형성된 강성도 국부변환부(23)가 구비된 엔캡슐레이션(61)을 사용하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구성하는 것도 가능하다.
9, the encapsulation 61 provided with the stiffness local conversion unit 23 formed of a polymer having a locally high stiffness in the same manner as the stretchable substrate 21 is used to form the flexible electronic component package 41 ) Can also be configured.

본 실시예에서는 강성도 국부변환부(23)가 강성도가 서로 다른 2개의 고분자 부(231,232)로 이루어졌으며, 이와 더불어 본 발명에서는 베이스 기판(22)보다 높은 강성도의 고분자로 이루어진 1개의 고분자 부를 사용하여 강성도 국부변환부(23)를 형성함으로써 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 구성하는 것도 가능하다. In the present embodiment, the stiffness local conversion unit 23 is composed of two polymer units 231 and 232 having different stiffnesses. In addition, in the present invention, one polymer unit having a stiffness higher than that of the base substrate 22 is used It is also possible to construct the stiffness local conversion / stretch substrate 21 by forming the stiffness local conversion portion 23.

본 실시예에서는 강성도 국부변환부(23)가 강성도가 서로 다른 중간 강성도 부(231)와 높은 강성도 부(232)의 2개의 고분자 부로 이루어졌으며, 이와 더불어 본 발명에서는 강성도가 서로 다른 고분자 부들을 3개 또는 그 이상 사용하여 강성도 국부변환부(23)를 형성함으로써 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 구성하는 것도 가능하다.
In the present embodiment, the stiffness local conversion unit 23 is composed of two polymer units, ie, an intermediate stiffness unit 231 having a different stiffness and a high stiffness unit 232. In addition, in the present invention, the polymer units having different stiffnesses are referred to as 3 It is also possible to construct the stiffness local conversion / stretch substrate 21 by forming the stiffness local conversion portion 23 by using the stiffness local conversion portion 23 or more.

본 실시예에서는 베이스 기판(22)을 구성하는 낮은 강성도의 고분자와 더불어 강성도 국부변환부(23)를 구성하는 중간 강성도의 고분자 부(231)와 높은 강성도의 고분자 부(232)의 소재로서 서로 다른 강성도를 갖는 PDMS들를 사용하여 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 구비하였으며, 이와 더불어 본 발명에서는 PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론과 같이 서로 다른 강성도를 갖는 고분자들 중에서 베이스 기판(22)을 구성하는 낮은 강성도의 고분자 부 및 강성도 국부변환부(23)를 구성하는 중간 강성도의 고분자 부(231)와 높은 강성도의 고분자 부(232)의 소재들을 선택하여 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 구성하는 것도 가능하다. In this embodiment, in addition to the polymer having a low stiffness constituting the base substrate 22, the polymer portion 231 having an intermediate stiffness and the polymer portion 232 having a high stiffness are made of different materials The PDMS having the stiffness is used to provide the stiffness local conversion flexible substrate 21. In the present invention, the PDMS includes PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether Among the polymers having different stiffnesses such as sphons and teflons, the polymer part having low stiffness constituting the base substrate 22 and the polymer part 231 having intermediate stiffness constituting the stiffness local conversion part 23, and the polymer having high stiffness It is also possible to construct the stiffness local conversion / stretchable substrate 21 by selecting the materials of the portion 232.

본 발명에서는 또한 PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론 중에서 한가지 고분자 재료를 선택하여, 상기 고분자 재료에 대해 고분자 기지와 경화제의 배합비를 조절하여 강성도를 변화시켜 낮은 강성도의 고분자로 이루어지는 베이스 기판(22)과 높은 강성도의 고분자들로 이루어지는 강성도 국부변환부(23)를 형성함으로써 강성도 국부변환 신축성 기판(21)을 구성하는 것도 가능하다.
In the present invention, it is also possible to select one polymer material among PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone and Teflon, The base substrate 22 made of a polymer having a low stiffness and the stiffness local conversion portion 23 made of a polymer having a high stiffness are formed by changing the stiffness of the stiffness local conversion flexible substrate 21 It is possible.

본 발명에서는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어진 회로배선(13)을 구비하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구성하는 것이 가능하다. In the present invention, gold (Au), copper (Cu), tin (Sn), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), platinum (Pt) (13) made of a single layer or a multilayer by combining a metal having a composition containing any one or more of chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten It is possible to constitute the stretchable electronic device package 41.

본 발명에서는 고분자에 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 함유시켜 전도성을 부여한 회로배선(13)을 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다.
In the present invention, a circuit wiring (13) having conductivity imparted by containing any one or two or more of carbon nanotubes, metal powder, nano metal powder, graphene, and conductive ceramic powder in a polymer is applied to the stiffness local conversion flexible substrate It is possible to provide the flexible electronic device package 41 by forming it.

본 발명에서는 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하여 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 회로배선(13)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다. In the present invention, the circuit wiring 13 is formed on the stiffness local conversion flexible substrate 21 using one or more of carbon nanotube, metal powder, nano metal powder, graphene, and conductive ceramic powder, It is possible to provide the package 41.

본 발명에서는 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상으로 회로배선(13)을 형성하고 상기 회로배선에 고분자를 함침시켜 신축성을 향상시킨 신축성 회로배선(13)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다. In the present invention, a circuit wiring 13 is formed of one or more of carbon nanotubes, metal powder, nano metal powder, graphene, and conductive ceramic powder, and a stretchable circuit It is possible to provide the flexible electronic element package 41 by forming the wiring 13.

본 발명에서는 상기 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상으로 형성한 회로배선(13)에 신축성을 향상시키기 위해 함침시키는 고분자로는 PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론 중에서 한 가지 또는 두 가지 이상을 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. In the present invention, the polymer impregnated into the circuit wiring 13 formed of any one or more of the carbon nanotube, metal powder, nano metal powder, graphene, and conductive ceramic powder may be PDMS, poly It is possible to use one or more of urethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone and Teflon.

본 발명에서는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 금속박막으로 일차 회로배선(13)을 형성하고 상기 일차 금속박막 회로배선 위에 고분자에 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 함유시켜 전도성을 부여한 이차 회로배선(13)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다. In the present invention, the primary circuit wiring 13 is formed as a metal thin film on the stiffness local conversion flexible substrate 21, and a carbon nanotube, a metal powder, a nano metal powder, a graphene, a conductive ceramic powder It is possible to provide the flexible electronic device package 41 by forming the secondary circuit wiring 13 containing any one or two or more of the flexible electronic device package 41 and imparting conductivity thereto.

본 발명에서는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 금속박막으로 일차 회로배선(13)을 형성하고 그 위에 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하여 이차 회로배선(13)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다. In the present invention, the primary circuit wiring 13 is formed of a metal thin film on the stiffness local conversion flexible substrate 21, and one or more of carbon nanotubes, metal powders, nano metal powders, graphenes, and conductive ceramic powders It is possible to form the secondary circuit wiring 13 using the flexible electronic component package 41. [

본 발명에서는 강성도 국부변환 신축성 기판(21)에 금속박막으로 일차 회로배선(13)을 형성하고 그 위에 탄소나노튜브, 금속분말, 나노 금속분말, 그래핀, 전도성 세라믹 분말들 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하여 이차 회로배선(13)을 형성하고 상기 이차 회로배선 내에 신축성 고분자를 함침시켜 신축성을 향상시킨 신축성 회로배선(13)을 형성하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다. In the present invention, the primary circuit wiring 13 is formed of a metal thin film on the stiffness local conversion flexible substrate 21, and one or more of carbon nanotubes, metal powders, nano metal powders, graphenes, and conductive ceramic powders It is possible to provide the flexible electronic component package 41 by forming the secondary circuit wiring 13 by using the flexible circuit wiring 13 and the flexible circuit wiring 13 in which the elasticity polymer is impregnated in the secondary circuit wiring to improve the stretchability.

상기와 같이 회로배선(13)을 구비하기 위해 사용하는 금속분말 또는 나노 금속분말로는 금(Au), 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 사용하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구비하는 것이 가능하다.
The metal powder or nano metal powder used for providing the circuit wiring 13 may be at least one selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ag, Al, Ni, A metal having a composition containing at least one of platinum (Pt), iron (Fe), chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W) ) Can be provided.

본 발명에서는 도 7과 같이 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), PDMS, 폴리우레탄, 폴리이미드, FR4, 에폭시, 페놀, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론 중에서 한가지 또는 두가지 이상의 고분자 재료를 조합하여 엔캡슐레이션(61)을 구비하여 신축성 전자소자 패키지(41)를 구성하는 것이 가능하다.
In the present invention, as shown in FIG. 7, one or two or more polymeric materials selected from the group consisting of epoxy molding compound (EMC), PDMS, polyurethane, polyimide, FR4, epoxy, phenol, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, It is possible to construct the flexible electronic device package 41 by including the encapsulation 61 in combination.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

11. 신축성 기판
12. 전자부품
13. 회로배선
21. 강성도 국부변환 신축성 기판
22. 베이스 기판
23. 강성도 국부변환부
231. 중간 강성도 고분자부
232. 높은 강성도 고분자부
31. 강성도 국부변환부 형성용 에칭부
41. 강성도 국부변환 신축성 패키지
51. 엔캡슐레이션
81. 강성도 국부변환부가 구비된 엔캡슐레이션11. Flexible substrate
12. Electronic components
13. Circuit Wiring
21. Stiffness local conversion flexible substrate
22. Base substrate
23. Stiffness Local Transformation Unit
231. Intermediate stiffness polymer section
232. High Stiffness Polymer Part
31. An etching part for forming a stiffness local conversion part
41. Stiffness Local Conversion Stretch Package
51. Encapsulation
81. Encapsulation with stiffness local conversion section

Claims (1)

(a) 고분자로 베이스 기판을 형성하는 단계;
(b) 상기 베이스 기판을 국부적으로 에칭을 하여 강성도 국부변환부 형성용 에칭부를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 강성도 국부변환부 형성용 에칭부에 상기 고분자보다 상대적으로 높은 강성도의 고분자를 채워 강성도 국부변환부를 구비하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 강성도 국부변환 신축성 기판의 제조방법.
(a) forming a base substrate with a polymer;
(b) locally etching the base substrate to form an etching portion for forming a stiffness local conversion portion; And
(c) filling the etching portion for forming the stiffness local conversion portion with a polymer having a stiffness relatively higher than that of the polymer, and providing a stiffness local conversion portion;
Wherein the stiffness local conversion / stretchable substrate is made of a metal.
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