KR20210073993A - Stretchable substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스트레쳐블 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트레쳐블 기판의 배선에 관한 것이다.The present invention relates to a stretchable substrate, and more particularly, to a wiring of the stretchable substrate.
스트레쳐블(stretchable) 기판은 베이스를 늘리거나 굽히는 경우에도 소자의 특성을 잃지 않고 작동하며, 외력을 제거하더라도 소자의 특성을 유지할 수 있는 차세대 전자소자이다. 스트레쳐블 기판은 웨어러블 전자소자, 전자피부, 사물인터넷, 차량용 전자소자, 지능형 로봇 등을 구현하기 위한 핵심 부품 소재로 주목 받고 있다. 또한, 스트레쳐블 기판은 스트레쳐블 디스플레이, 스트레쳐블 태양전지, 스트레쳐블 전지/에너지 하베스트 등에 응용될 수 있다.A stretchable substrate is a next-generation electronic device that operates without losing device characteristics even when a base is stretched or bent, and can maintain device characteristics even when external force is removed. Stretchable substrates are attracting attention as a core component material for implementing wearable electronic devices, electronic skin, Internet of Things, electronic devices for vehicles, and intelligent robots. In addition, the stretchable substrate may be applied to a stretchable display, a stretchable solar cell, a stretchable battery/energy harvest, and the like.
스트레쳐블 기판을 구현하기 위하여, 탄력적으로 늘어나는 베이스 및 이와 함께 늘어나는 배선이 필요하다. 탄력적으로 늘어나는 베이스는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PU(polyurethane) 등의 신축 가능한 소재를 이용하여 비교적 용이하게 구현될 수 있으나, 전도성을 가지는 일반적인 전극 소재는 유연함 또는 신축성을 가지는 것이 어려우므로, 베이스와 함께 늘어나는 배선을 구현하기에는 어려움이 있다.In order to implement a stretchable substrate, a base that stretches elastically and a wiring that stretches therewith are required. The elastically stretchable base can be implemented relatively easily using a stretchable material such as PDMS (polydimethylsiloxane) or PU (polyurethane). It is difficult to implement wiring.
도 1은 스트레쳐블 기판의 일 예이다. 도 1을 참조하면, 베이스(10)의 표면을 구불구불한(serpentine) 형태로 가공하거나, 주름진(wrinkled) 형태로 가공한 후, 가공된 표면 상에 배선(20)을 인쇄할 수 있다. 이에 따르면, 베이스(10)의 표면적 증가에 따라 배선(20)의 면적도 늘어나게 되어 집적도가 저하될 수 있다. 또한, 베이스(10)가 늘어남에 따라 배선(20)의 길이도 함께 늘어나며, 이에 따라 저항이 증가할 수 있고, 특정 영역에 응력이 집중될 될 경우 단선의 우려가 있다.1 is an example of a stretchable substrate. Referring to FIG. 1 , after processing the surface of the
한편, 탄성을 가지는 전극 소재를 개발하고자 하는 시도가 있으나, 새로운 소재의 개발에는 비용 및 시간이 다량으로 소요될 수 있다.On the other hand, there are attempts to develop an electrode material having elasticity, but the development of a new material may require a large amount of cost and time.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스트레쳐블 기판을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a stretchable substrate.
본 발명의 한 실시예에 따른 스트레쳐블 기판은 베이스, 상기 베이스 상에 배치된 제1 패드 및 제2 패드, 그리고 상기 제1 패드 및 상기 제2 패드를 연결하는 배선을 포함하고, 상기 배선의 일단은 상기 제1 패드에 연결되고, 상기 배선의 타단은 상기 제2 패드에 연결되며, 상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이는 나선 형상으로 감긴다.A stretchable substrate according to an embodiment of the present invention includes a base, first and second pads disposed on the base, and a wire connecting the first pad and the second pad, and One end is connected to the first pad, the other end of the wire is connected to the second pad, and a spiral wound is formed between one end of the wire and the other end of the wire.
상기 배선의 일단으로부터 상기 배선의 타단으로 갈수록 상기 나선 형상의 직경이 커질 수 있다.The diameter of the spiral shape may increase from one end of the wiring toward the other end of the wiring.
상기 나선 형상의 직경은 30㎛ 내지 1mm이고, 상기 나선형상의 나선 간 간격은 1㎛ 내지 5mm일 수 있다.The diameter of the spiral shape may be 30 μm to 1 mm, and the interval between the spiral spirals may be 1 μm to 5 mm.
상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이는 상기 베이스의 평면에 대하여 평행한 방향으로 신축가능할 수 있다.A space between one end of the wire and the other end of the wire may be stretchable in a direction parallel to the plane of the base.
상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이는 상기 베이스의 평면에 대하여 수직인 방향으로 반복적으로 멀어진 후 가까워지도록 감길 수 있다.Between one end of the wire and the other end of the wire, the wire may be wound so as to approach it after repeatedly moving away from each other in a direction perpendicular to the plane of the base.
상기 베이스, 상기 제1 패드, 상기 제2 패드 및 상기 배선의 적어도 일부는 실리콘을 포함하는 수지 내에 매립될 수 있다.At least a portion of the base, the first pad, the second pad, and the wiring may be embedded in a resin including silicon.
상기 배선에서 상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이의 양면 중 적어도 한 면에는 절연 필름이 배치될 수 있다.In the wiring, an insulating film may be disposed on at least one surface of both surfaces between one end of the wiring and the other end of the wiring.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판은 제1 절연 필름, 상기 제1 절연 필름 상에 배치된 배선, 그리고 상기 배선 상에 배치된 제2 절연 필름을 포함하고, 상기 제1 절연 필름, 상기 배선 및 상기 제2 절연 필름은 일체로 나선 형상으로 감기며, 상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단은 상기 제1 절연필름 및 상기 제2 절연필름으로부터 노출된다. A stretchable substrate according to another embodiment of the present invention includes a first insulating film, a wiring disposed on the first insulating film, and a second insulating film disposed on the wiring, the first insulating film; The wiring and the second insulating film are integrally wound in a spiral shape, and one end of the wiring and the other end of the wiring are exposed from the first insulating film and the second insulating film.
상기 제1 절연필름, 상기 배선 및 상기 제2 절연 필름의 총 두께는 20 내지 200㎛일 수 있다.A total thickness of the first insulating film, the wiring, and the second insulating film may be 20 μm to 200 μm.
상기 배선의 일단으로부터 상기 배선의 타단으로 갈수록 상기 나선 형상의 직경이 커질 수 있다.The diameter of the spiral shape may increase from one end of the wiring toward the other end of the wiring.
상기 나선 형상의 직경은 30㎛ 내지 1mm이고, 상기 나선형상의 나선 간 간격은 1㎛ 내지 5mm일 수 있다.The diameter of the spiral shape may be 30 μm to 1 mm, and the interval between the spiral spirals may be 1 μm to 5 mm.
상기 나선 형상으로 감긴 상기 제1 절연 필름, 상기 배선 및 상기 제2 절연 필름의 적어도 일부는 실리콘을 포함하는 수지 내에 매립될 수 있다.At least a portion of the first insulating film, the wiring, and the second insulating film wound in the spiral shape may be embedded in a resin including silicon.
본 발명의 실시예에 따르면, 스트레쳐블 기판을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 제작이 용이하고, 내구성이 높으며, 단선의 가능성이 낮은 스트레쳐블 배선을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 변형 한계(strain limiting) 기능을 가지며, 집적도가 높으며, 저항 변화가 적은 스트레쳐블 배선을 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a stretchable substrate may be obtained. In particular, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a stretchable wiring that is easy to manufacture, has high durability, and has a low possibility of disconnection. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a stretchable wiring having a strain limiting function, a high degree of integration, and a small resistance change.
도 1은 스트레쳐블 기판의 일 예이다.
도 2(a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 단면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 스트레쳐블 기판의 신축 시 형상이다.
도 3(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 단면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 스트레쳐블 기판의 신축 시 형상이고, 도 3(c)는 도 3(a)의 스트레쳐블 기판의 압축 시 형상이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 도 3의 실시예에 따른 전극 형성 방법을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 사시도이다.
도 7은 도 6의 스트레쳐블 기판을 평면으로 펼친 상태에서의 단면도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 스트레쳐블 기판의 사시도 및 단면도이다.1 is an example of a stretchable substrate.
FIG. 2(a) is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(b) is a shape when the stretchable substrate of FIG. 2(a) is stretched.
3(a) is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention, FIG. 3(b) is a shape when the stretchable substrate of FIG. 3(a) is stretched and contracted, and FIG. 3(c) is The shape of the stretchable substrate of FIG. 3(a) when compressed.
4(a) and 4(b) show a method of forming an electrode according to the embodiment of FIG. 3 .
5 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view in a state in which the stretchable substrate of FIG. 6 is unfolded in a plane.
8 to 9 are perspective and cross-sectional views of another stretchable substrate of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected among the embodiments. It can be combined and substituted for use.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or one or more) of A and (and) B, C", it is combined with A, B, C It may include one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above) or under (below)" of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.
본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판은 베이스를 늘리거나 굽히는 경우에도 소자의 특성을 잃지 않고 작동하며, 외력을 제거하더라도 소자의 특성을 유지할 수 있는 소자이며, 신축형 전자소자, 스트레쳐블(stretchable) 전자소자, 유연(flexible) 전자소자 등과 혼용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판은 웨어러블 전자소자, 전자피부, 사물인터넷, 차량용 전자소자, 지능형 로봇, 스트레쳐블 디스플레이, 스트레쳐블 태양전지, 스트레쳐블 전지/에너지 하베스트 등에 다양하게 적용될 수 있다.The stretchable substrate according to an embodiment of the present invention operates without losing the characteristics of the device even when the base is stretched or bent, and is a device capable of maintaining the characteristics of the device even when external force is removed, and is a stretchable electronic device, a stretchable substrate It may be used interchangeably with a (stretchable) electronic device, a flexible (flexible) electronic device, and the like. The stretchable substrate according to an embodiment of the present invention is variously used in a wearable electronic device, electronic skin, Internet of Things, vehicle electronic device, intelligent robot, stretchable display, stretchable solar cell, stretchable battery/energy harvest, etc. can be applied.
도 2(a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 단면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 스트레쳐블 기판의 신축 시 형상이다. 도 3(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 단면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 스트레쳐블 기판의 신축 시 형상이고, 도 3(c)는 도 3(a)의 스트레쳐블 기판의 압축 시 형상이다. 도 4(a) 및 도 4(b)는 도 3의 실시예에 따른 전극 형성 방법을 나타낸다. FIG. 2(a) is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(b) is a shape when the stretchable substrate of FIG. 2(a) is stretched. 3(a) is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention, FIG. 3(b) is a shape when the stretchable substrate of FIG. 3(a) is stretched and contracted, and FIG. 3(c) is The shape of the stretchable substrate of FIG. 3(a) when compressed. 4(a) and 4(b) show a method of forming an electrode according to the embodiment of FIG. 3 .
도 2(a) 및 도 3(a)를 참조하면, 스트레쳐블 기판(100)은 베이스(110), 베이스(110) 상에 배치된 제1 패드(120) 및 제2 패드(130), 그리고 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)를 연결하는 배선(140)을 포함한다. Referring to FIGS. 2A and 3A , the
여기서, 베이스(110)는 외력에 의하여 굽혀지거나, 외력에 의하여 적어도 한 방향으로 늘어날 수 있다. 즉, 베이스(110)는 신축 가능한 베이스일 수 있으며, 본 명세서에서 베이스(110)는 플렉시블 베이스, 유연 베이스, 연성 베이스, 신축성 베이스, 신장 베이스, 탄성 베이스 등과 혼용될 수 있다. 베이스(110)는 외력이 제거된 경우 원래의 상태로 복원될 수 있다. 이를 위하여, 베이스(110)는 소정의 탄성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)는 PET(polyethylene terephthalate), PI(polyimide), PU(polyurethane), PPy(polypyrrole) 및 PDMS(polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 베이스(110)가 외력에 따라 탄력적으로 신축될 수 있다.Here, the
한편, 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)는 베이스(110) 상에 배치되며, 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)는 배선(140)과 동일한 소재로 이루어지거나, 배선(140)과 상이하지만 전도성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 제1 패드(120) 및 제2 패드(130) 상에는 반도체 소자가 배치되며, 반도체 소자와 와이어링 또는 솔더링될 수 있다. 또는, 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)는 베이스(110) 상의 부품소자와 전기적으로 연결되거나, 외부 전원과 연결될 수도 있다. 이때, 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)는 베이스(110)의 굽힘 또는 신축과 함께 굽혀지거나 늘어나야 한다. 이를 위하여, 베이스(110)의 표면의 적어도 일부는 도 1에 도시한 바와 같이 웨이비(wavy) 구조를 가지거나, 베이스(110)는 다공성 구조를 가질 수 있다. 베이스(110)의 표면의 적어도 일부가 웨이비(wavy) 구조를 가지는 경우 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)도 이에 대응하는 웨이비 구조를 가진다면, 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)가 베이스(110)와 함께 굽혀지거나 늘어나더라도 패드의 특성을 유지할 수 있다. 이때, 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)의 두께는 표피 깊이(skin depth)를 가질 수 있다. 또는, 베이스(110)가 다공성 구조를 가지는 경우, 베이스(110)의 공극 내에도 패드를 이루는 소재가 패터닝될 수 있으므로, 베이스(110)의 굽힘 또는 신축 시에도 단선의 염려 없이 제1 패드(120) 및 제2 패드(130)의 특성이 유지될 수 있다.Meanwhile, the
본 발명의 실시예에 따르면, 배선(140)의 일단은 제1 패드(120)에 연결되고, 배선(140)의 타단은 제2 패드(130)에 연결된다. 그리고, 배선(140)의 일단 및 배선(140)의 타단 사이는 나선형상으로 감긴다. 여기서, 배선(140)은 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 배선(140)은 은나노와이어(Ag nanowire, AgNW), 은나노구조체, AgNW/PU 복합전극, 그래핀, PEDOT:PSS, 나노 두께의 Ag 단일 박막 전극, 탄소나노튜브, 구리나노와이어, 구리나노구조체 등으로 이루어질 수 있다. 배선(140)은 전극 또는 전극 배선 등과 혼용될 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, one end of the
여기서, 나선 형상은 소정 방향, 예를 들어 베이스(110)의 평면 방향에 평행한 방향(A), 즉 제1 패드(120)로부터 제2 패드(130)를 향하는 방향, 또는 제2 패드(130)로부터 제1 패드(120)를 향하는 방향으로 소정의 곡률로 반복하여 회전하며 연장되는 3차원 형상을 의미할 수 있다. 나선 형상은 스파이럴 형상, 헬리컬 형상 등과 혼용될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 배선(140)의 일단 및 타단 사이는 베이스(110)의 평면에 대하여 수직인 방향(B)으로 반복적으로 멀어진 후 가까워지도록 감길 수 있다. 또한, 배선(140)의 일단 및 타단 사이는 도 2(b) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 베이스(110)의 평면에 대하여 평행한 방향(A)으로 신축될 수 있다. 이때, 나선 형상의 직경(D)은 30㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 50㎛ 내지 500㎛, 더욱 바람직하게는 100㎛ 내지 300㎛이고, 나선형상의 나선 간 간격(H)은 1㎛ 내지 5mm, 바람직하게는 100㎛ 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 300㎛ 내지 2mm일 수 있다. Here, the spiral shape has a predetermined direction, for example, a direction A parallel to the plane direction of the
이에 따르면, 베이스(110)의 굽힘 또는 신축에 따라 배선(140)도 제약 없이 굽혀지거나 신축될 수 있으며, 배선(140)의 집적도가 높아질 수 있으므로, 스트레쳐블 기판(100)의 전체적인 크기를 소형화할 수 있다. 특히, 배선(140)이 탄성을 가지지 않는 무기물로 이루어지는 경우에도, 나선 형상으로 인하여 베이스(110)와 함께 굽혀지거나 신축될 수 있으므로, 배선(140)의 소재의 제약을 받지 않을 수 있다. 또한, 베이스(110)의 굽힘 또는 신축에 따라 배선(140)도 함께 굽혀지거나 신축되더라도 배선(140)의 실제 길이가 늘어나는 것은 아니므로, 저항 변화가 최소화될 수 있고, 신뢰성 있는 스트레쳐블 기판을 얻을 수 있다. According to this, the
한편, 도 3(a)를 참조하면, 배선(140)의 일단으로부터 배선(140)의 타단으로 갈수록 나선 형상의 직경(D)이 커질 수 있다. 예를 들어, 배선(140)의 일단으로부터 배선(140)의 타단을 향하는 방향으로 순차적으로 연결되는 제1 턴(141), 제2 턴(142) 및 제3 턴(143)에서 제2 턴(142)의 직경(d2)이 제1 턴(141)의 직경(d1)보다 크고, 제3 턴(143)의 직경(d3)이 제2 턴(142)의 직경(d2)보다 클 수 있다. 바람직하게는 제2 턴(142)의 직경(d2)이 제1 턴(141)을 수용할 만큼 크고, 제3 턴(143)의 직경(d3)이 제2 턴(142)의 직경을 수용할 만큼 클 수 있다. 이에 따르면, 직경이 큰 턴이 직경이 작은 이웃 턴과 겹쳐지며 감길 수 있으므로, 제1 패드(120)와 제2 패드(130) 간 거리가 좁은 경우에도 본 발명의 실시예에 따른 배선을 적용하는 것이 가능하며, 도 3(c)와 같이 베이스(110)가 외력에 의하여 압축 또는 수축될 경우 베이스(110)의 압축 또는 수축에 따라 배선(140)도 함께 겹쳐질 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 3A , the diameter D of the spiral shape may increase from one end of the
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 좁은 기판 면적 상에서도 집적도가 높은 배선을 구현할 수 있으며, 베이스(110)의 굽힘 또는 신축 방향에 제약을 받지 않는 스트레쳐블 기판을 얻을 수 있다.That is, according to the embodiment of the present invention, wiring with a high degree of integration can be implemented even on a narrow substrate area, and a stretchable substrate that is not restricted by the bending or stretching direction of the base 110 can be obtained.
이때, 배선(140)을 이루는 턴(turn)의 겹쳐짐으로 인한 쇼트를 방지하기 위하여, 배선(140)의 양면 중 적어도 한 면에는 절연 필름(미도시)이 배치되거나, 배선(140)의 표면은 절연처리될 수도 있다. 이에 따르면, 배선(140)의 나선 형상을 이루는 제1 턴(141)이 제2 턴(142)의 직경 내에 수용되거나, 제2 턴(142)이 제3 턴(143)의 직경 내에 수용되어 턴이 겹쳐지더라도, 배선(140)의 성능을 유지할 수 있다. At this time, in order to prevent a short circuit due to overlapping of turns forming the
도 3(a) 내지 도 3(c)의 실시예에 따른 배선은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 배선(140)을 이루는 소재의 2차원 평면을 나선 형상으로 절단하는 방법으로 제작될 수 있다. 또는, 도 3(a) 내지 도 3(c)의 실시예에 따른 배선은 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 배선(140)을 이루는 소재의 필름을 감은 후 열성형하는 방법으로 제작될 수도 있다. The wiring according to the embodiment of FIGS. 3 (a) to 3 (c) is to be manufactured by a method of cutting the two-dimensional plane of the material constituting the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention.
도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 베이스(110), 제1 패드(120), 제2 패드(130) 및 배선(140)의 적어도 일부는 실리콘을 포함하는 수지(500) 내에 매립될 수 있다. 여기서, 실리콘을 포함하는 수지(500)는 PDMS를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 스트레쳐블 기판(100)의 반복된 굽힘 또는 신축에도 배선(140)이 절단되거나 파손되는 문제를 방지하고, 배선(140)을 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 실리콘을 포함하는 수지(500)는 탄성을 가지므로 스트레쳐블 기판(100)의 굽힘 또는 신축과 함께 굽혀지거나 신축될 수 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B , at least a portion of the
도시되지 않았으나, 실리콘을 포함하는 수지(500)는 베이스(110)와 동일한 소재이며, 일체일 수도 있다. Although not shown, the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 사시도이고, 도 7은 도 6의 스트레쳐블 기판을 평면으로 펼친 상태에서의 단면도이며, 도 8 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 스트레쳐블 기판의 사시도 및 단면도이다. 도 2 내지 도 5에서 설명한 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다. 6 is a perspective view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view in a state in which the stretchable substrate of FIG. 6 is unfolded in a plane, and FIGS. 8 to 9 are another view of the present invention It is a perspective view and a cross-sectional view of another stretchable substrate. Duplicate descriptions of the same contents as those described with reference to FIGS. 2 to 5 will be omitted.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 스트레쳐블 기판(600)은 제1 절연필름(610), 제1 절연필름(610) 상에 배치된 배선(620) 및 배선(620) 상에 배치된 제2 절연필름(630)을 포함하고, 제1 절연필름(610), 배선(620) 및 제2 절연필름(630)은 일체로 나선형상으로 감길 수 있다. 여기서, 제1 절연필름(610) 및 제2 절연필름(630)은 외력에 의하여 굽혀지거나, 외력에 의하여 적어도 한 방향으로 늘어나는 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 절연필름(610) 및 제2 절연필름(620)은 PET(polyethylene terephthalate), PI(polyimide), PU(polyurethane), PPy(polypyrrole) 및 PDMS(polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 낮은 굽힘 또는 신축 시에도 배선(620)의 단선 또는 쇼트를 방지할 수 있다. 6 to 7 , the
그리고, 배선(620)의 일단 및 배선(620)의 타단은 제1 절연필름(610) 및 제2 절연필름(630)으로부터 노출될 수 있다. 이에 따라, 배선(620)의 일단 및 배선(620)의 타단은 전극 단자 또는 패드(미도시) 등에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 6의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판(600)은 단독의 전자소자일 수도 있고, 도 2 내지 도 5의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판의 배선(140)일 수도 있다. In addition, one end of the
도 6의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판(600)을 제작하기 위하여, 제1 절연필름(610), 배선(620) 및 제2 절연필름(630)이 순차적으로 배치된 2차원 형상의 평면을 도 4(a)에 도시된 방법과 같이 나선 형상으로 절단할 수 있다. 또는, 도 6의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판(600)을 제작하기 위하여, 제1 절연필름(610), 배선(620) 및 제2 절연필름(630)이 순차적으로 배치된 2차원 형상의 필름을 감은 후 열성형할 수도 있다. In order to manufacture the
이때, 제1 절연필름(610), 배선(620) 및 제2 절연필름(630)의 총 두께(T)는 20 내지 200㎛일 수 있으며, 나선 형상의 직경(D)은 30㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 50㎛ 내지 500㎛, 더욱 바람직하게는 100㎛ 내지 300㎛이고, 나선형상의 나선 간 간격(H)은 1㎛ 내지 5mm, 바람직하게는 100㎛ 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 300㎛ 내지 2mm일 수 있다. 이에 따르면, 스트레쳐블 기판(600)의 제작이 용이하고, 배선(620)의 집적도가 높아질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판은 굽힘 강도 및 방향과 신축 강도의 제약이 없이 다양한 애플리케이션에 적용될 수 있다. At this time, the total thickness (T) of the first insulating
한편, 도 8을 참조하면, 스트레쳐블 기판(600)의 일단으로부터 타단으로 갈수록 나선 형상의 직경(D)이 커질 수 있다. 예를 들어, 스트레쳐블 기판(600)의 일단으로부터 타단을 향하는 방향으로 순차적으로 연결되는 제1 턴(601), 제2 턴(602) 및 제3 턴(603)에서 제2 턴(602)의 직경이 제1 턴(601)의 직경보다 크고, 제3 턴(603)의 직경이 제2 턴(602)의 직경보다 클 수 있다. 바람직하게는 제2 턴(602)의 직경이 제1 턴(601)을 수용할 만큼 크고, 제3 턴(603)의 직경이 제2 턴(602)의 직경을 수용할 만큼 클 수 있다. 이에 따르면, 집적도가 높고 굽힘 또는 신축 방향에 제약을 받지 않는 스트레쳐블 기판을 얻을 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8 , the diameter D of the spiral shape may increase from one end to the other end of the
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 기판(600)은 실리콘을 포함하는 수지(900) 내에 매립될 수도 있다. 여기서, 실리콘을 포함하는 수지(900)는 PDMS를 포함할 수 있다. 실리콘을 포함하는 수지(900)는 탄성을 가지므로 스트레쳐블 기판(600)의 굽힘 또는 신축과 함께 굽혀지거나 신축될 수 있다. 즉, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 스트레쳐블 기판(600)이 매립된 수지(900)의 양 측면에 힘이 작용할 경우, 수지(900)와 함께 스트레쳐블 기판(600)이 신축될 수 있다. Referring to FIG. 9 , the
이에 따르면, 스트레쳐블 기판(600)의 반복된 굽힘 또는 신축에도 불구하고 절단되거나 파손되는 문제를 방지하고, 스트레쳐블 기판(600)을 외부로부터 보호할 수 있다. Accordingly, the problem of being cut or damaged despite repeated bending or stretching of the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.
Claims (12)
상기 베이스 상에 배치된 제1 패드 및 제2 패드, 그리고
상기 제1 패드 및 상기 제2 패드를 연결하는 배선을 포함하고,
상기 배선의 일단은 상기 제1 패드에 연결되고, 상기 배선의 타단은 상기 제2 패드에 연결되며,
상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이는 나선 형상으로 감긴 스트레쳐블 기판. Base,
a first pad and a second pad disposed on the base, and
a wire connecting the first pad and the second pad;
One end of the wire is connected to the first pad, and the other end of the wire is connected to the second pad,
A stretchable substrate wound in a spiral shape between one end of the wiring and the other end of the wiring.
상기 배선의 일단으로부터 상기 배선의 타단으로 갈수록 상기 나선 형상의 직경이 커지는 스트레쳐블 기판.According to claim 1,
A stretchable substrate in which the diameter of the spiral shape increases from one end of the wiring to the other end of the wiring.
상기 나선 형상의 직경은 30㎛ 내지 1mm이고, 상기 나선형상의 나선 간 간격은 1㎛ 내지 5mm인 스트레쳐블 기판. According to claim 1,
A diameter of the spiral shape is 30 μm to 1 mm, and an interval between the spiral spirals is 1 μm to 5 mm.
상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이는 상기 베이스의 평면에 대하여 평행한 방향으로 신축가능한 스트레쳐블 기판. According to claim 1,
A stretchable substrate that is stretchable and stretchable in a direction parallel to the plane of the base between one end of the wiring and the other end of the wiring.
상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이는 상기 베이스의 평면에 대하여 수직인 방향으로 반복적으로 멀어진 후 가까워지도록 감기는 스트레쳐블 기판. According to claim 1,
A stretchable substrate in which one end of the wiring and the other end of the wiring are repeatedly moved away from each other in a direction perpendicular to the plane of the base and then wound so as to become closer.
상기 베이스, 상기 제1 패드, 상기 제2 패드 및 상기 배선의 적어도 일부는 실리콘을 포함하는 수지 내에 매립되는 스트레쳐블 기판. According to claim 1,
At least a portion of the base, the first pad, the second pad, and the wiring is embedded in a resin containing silicon.
상기 배선에서 상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단 사이의 양면 중 적어도 한 면에는 절연 필름이 배치된 스트레쳐블 기판. According to claim 1,
In the wiring, an insulating film is disposed on at least one surface of both surfaces between one end of the wiring and the other end of the wiring.
상기 제1 절연 필름 상에 배치된 배선, 그리고
상기 배선 상에 배치된 제2 절연 필름을 포함하고,
상기 제1 절연 필름, 상기 배선 및 상기 제2 절연 필름은 일체로 나선 형상으로 감기며,
상기 배선의 일단 및 상기 배선의 타단은 상기 제1 절연필름 및 상기 제2 절연필름으로부터 노출된 스트레쳐블 기판. a first insulating film;
wiring disposed on the first insulating film, and
a second insulating film disposed on the wiring;
The first insulating film, the wiring, and the second insulating film are integrally wound in a spiral shape,
One end of the wiring and the other end of the wiring are exposed from the first insulating film and the second insulating film.
상기 제1 절연필름, 상기 배선 및 상기 제2 절연 필름의 총 두께는 20 내지 200㎛인 스트레쳐블 기판. 9. The method of claim 8,
A total thickness of the first insulating film, the wiring, and the second insulating film is 20 to 200 μm.
상기 배선의 일단으로부터 상기 배선의 타단으로 갈수록 상기 나선 형상의 직경이 커지는 스트레쳐블 기판.9. The method of claim 8,
A stretchable substrate in which the diameter of the spiral shape increases from one end of the wiring to the other end of the wiring.
상기 나선 형상의 직경은 30㎛ 내지 1mm이고, 상기 나선형상의 나선 간 간격은 1㎛ 내지 5mm인 스트레쳐블 기판. 9. The method of claim 8,
A diameter of the spiral shape is 30 μm to 1 mm, and an interval between the spiral spirals is 1 μm to 5 mm.
상기 나선 형상으로 감긴 상기 제1 절연 필름, 상기 배선 및 상기 제2 절연 필름의 적어도 일부는 실리콘을 포함하는 수지 내에 매립되는 스트레쳐블 기판.9. The method of claim 8,
At least a portion of the first insulating film, the wiring, and the second insulating film wound in the spiral shape is embedded in a resin containing silicon.
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---|---|---|---|
KR1020190164872A KR20210073993A (en) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Stretchable substrate |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118555756A (en) * | 2024-07-29 | 2024-08-27 | 苏州东山精密制造股份有限公司 | Stretch-resistant flexible circuit board with constant decomposition of tensile force and manufacturing method thereof |
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2019
- 2019-12-11 KR KR1020190164872A patent/KR20210073993A/en active Pending
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