KR20210096914A - Stretchable substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스트레처블 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트레처블 기판의 베이스에 관한 것이다.The present invention relates to a stretchable substrate, and more particularly, to a base of the stretchable substrate.
스트레처블(stretchable) 기판은 베이스를 늘리거나 굽히는 경우에도 소자의 특성을 잃지 않고 작동하며, 외력을 제거하더라도 소자의 특성을 유지할 수 있는 차세대 전자소자이다. 스트레처블 기판은 웨어러블 전자소자, 전자피부, 사물인터넷, 차량용 전자소자, 지능형 로봇 등을 구현하기 위한 핵심 부품 소재로 주목 받고 있다. 또한, 스트레처블 기판은 스트레처블 디스플레이, 스트레처블 태양전지, 스트레처블 전지/에너지 하베스트 등에 응용될 수 있다.A stretchable substrate is a next-generation electronic device that operates without losing device characteristics even when the base is stretched or bent, and can maintain device characteristics even when external force is removed. Stretchable substrates are attracting attention as a key 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.
스트레처블 기판을 구현하기 위하여, 탄력적으로 늘어나는 베이스 및 베이스 상에 배치되는 배선이 필요하다. 탄력적으로 늘어나는 베이스는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PU(polyurethane) 등의 신축 가능한 소재를 이용하여 구현될 수 있다. In order to implement a stretchable substrate, a base that is elastically stretched and a wiring disposed on the base are required. The elastically stretchable base may be implemented using a stretchable material such as polydimethylsiloxane (PDMS) or polyurethane (PU).
스트레처블 기판이 웨어러블 전자소자에 적용되는 경우, 스트레처블 기판은 피부에 직접 부착될 수 있다. 이때, 피부와 스트레처블 기판 간 통기성이 원활하지 않을 경우 피부의 땀 등이 외부로 배출되지 않고 스트레처블 기판 내에 머물게 되며, 이에 따라 사용자가 이물감 및 불편함을 느낄 수 있다. When the stretchable substrate is applied to a wearable electronic device, the stretchable substrate may be directly attached to the skin. At this time, if the air permeability between the skin and the stretchable substrate is not smooth, sweat from the skin is not discharged to the outside and stays in the stretchable substrate, and thus the user may feel a foreign body feeling and discomfort.
피부와 스트레처블 기판 간 통기성을 높이기 위하여, 다공성 베이스의 적용이 시도되고 있으나, 스트레처블 기판이 반복적으로 연신되는 경우 다공성 베이스가 찢어지거나, 다공성 베이스와 전극 간 접합이 약해져 전극이 손상될 수 있다.In order to increase the air permeability between the skin and the stretchable substrate, the application of a porous base has been attempted. However, if the stretchable substrate is repeatedly stretched, the porous base may be torn, or the porous base and the electrode may be weakened and the electrode may be damaged. there is.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 통기성을 가지며 전극이 안전하게 보호되는 스트레처블 기판을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a stretchable substrate having air permeability and safely protecting electrodes.
본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 기판은 스트레처블 베이스, 그리고 상기 스트레처블 베이스 상에 배치된 배선을 포함하고, 상기 스트레처블 베이스는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역의 기공률은 상기 제2 영역의 기공률보다 크고, 상기 배선은 상기 제2 영역 상에 배치된다.A stretchable substrate according to an embodiment of the present invention includes a stretchable base and a wiring disposed on the stretchable base, wherein the stretchable base includes a first region and a second region, A porosity of the first region is greater than a porosity of the second region, and the wiring is disposed on the second region.
상기 제1 영역의 기공률은 20 내지 60%일 수 있다. The porosity of the first region may be 20 to 60%.
상기 제1 영역의 기공의 평균 직경은 10 내지 100㎛일 수 있다.The average diameter of the pores of the first region may be 10 to 100㎛.
상기 스트레처블 베이스는 탄성 베이스를 포함하고, 상기 제1 영역의 경도는 상기 제2 영역의 경도보다 낮을 수 있다.The stretchable base may include an elastic base, and the hardness of the first region may be lower than that of the second region.
상기 제2 영역은 소정 범위 이내에서 연신될 수 있다.The second region may be elongated within a predetermined range.
상기 제2 영역 내에는 연신 제한 구조물이 몰딩될 수 있다.An elongation limiting structure may be molded in the second region.
상기 연신 제한 구조물은 화이버 매트 또는 메쉬 필름일 수 있다.The stretch limiting structure may be a fiber mat or a mesh film.
본 발명의 실시예에 따르면, 스트레처블 기판을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 통기성이 우수하며, 사용자의 착용감이 좋은 스트레처블 기판을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제작이 용이하고, 내구성이 높으며, 단선의 가능성이 낮은 스트레처블 기판을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 변형 한계(strain limiting) 기능을 가지는 스트레처블 기판을 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a stretchable substrate may be obtained. In particular, according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a stretchable substrate having excellent breathability and good wearability of the user. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a stretchable substrate that is easy to manufacture, has high durability, and has a low possibility of disconnection. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a stretchable substrate having a strain limiting function.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 기판의 상면도이다.
도 3는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 베이스의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레처블 베이스의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 베이스의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 베이스를 제작하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a top view of a stretchable substrate according to an embodiment of the present invention.
3 is a top view of a stretchable base according to an embodiment of the present invention.
4 is a top view of a stretchable base according to another embodiment of the present invention.
5 is a top view of a stretchable base according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of manufacturing a stretchable base according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment 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 for distinguishing 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 스트레처블 기판은 베이스를 늘리거나 굽히는 경우에도 소자의 특성을 잃지 않고 작동하며, 외력을 제거하더라도 소자의 특성을 유지할 수 있는 소자이며, 신축형 전자소자, 스트레처블(stretchable) 전자소자, 유연(flexible) 전자소자 등과 혼용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 기판은 웨어러블 전자소자, 전자피부, 피부 부착용 전자소자, 사물인터넷, 차량용 전자소자, 지능형 로봇, 스트레처블 디스플레이, 스트레처블 태양전지, 스트레처블 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. A stretchable substrate according to an embodiment of the present invention is a wearable electronic device, an electronic skin, an electronic device for skin attachment, the Internet of Things, an electronic device for a vehicle, an intelligent robot, a stretchable display, a stretchable solar cell, a stretchable battery / It can be variously applied to energy harvesting and the like.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 기판의 상면도이다. 도 3는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레처블 베이스의 상면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레처블 베이스의 상면도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 베이스의 상면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 베이스를 제작하는 방법을 설명하는 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view of the stretchable substrate according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a top view of the stretchable base according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a top view of the stretchable base according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is another embodiment of the present invention It is a top view of the stretchable base according to, Figure 6 is a view for explaining a method of manufacturing a stretchable base according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 스트레처블 기판(100)은 스트레처블 베이스(110) 및 스트레처블 베이스(110) 상에 배치된 배선(130)을 포함한다. 1 to 2 , the stretchable substrate 100 includes a
배선(130)은 제1 패드(132) 및 제2 패드(134), 그리고 제1 패드(132) 및 제2 패드(134)를 연결하는 연결부(136)를 포함한다. The
여기서, 스트레처블 베이스(110)는 외력에 의하여 굽혀지거나, 외력에 의하여 적어도 한 방향으로 늘어날 수 있다. 즉, 스트레처블 베이스(110)는 신축 가능한 베이스일 수 있으며, 본 명세서에서 스트레처블 베이스(110)는 플렉시블 베이스, 유연 베이스, 연성 베이스, 신축성 베이스, 신장 베이스, 탄성 베이스 등과 혼용될 수 있다. 스트레처블 베이스(110)는 외력이 제거된 경우 원래의 상태로 복원될 수 있다. 이를 위하여, 스트레처블 베이스(110)는 소정의 탄성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스트레처블 베이스(110)는 PU(polyurethane) 및 PDMS(polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 스트레처블 베이스(110)가 외력에 따라 탄력적으로 신축될 수 있다.Here, the
한편, 제1 패드(132) 및 제2 패드(134)는 스트레처블 베이스(110) 상에 배치되며, 제1 패드(132) 및 제2 패드(134)는 연결부(136)와 동일한 소재로 이루어지거나, 연결부(136)와 상이하지만 전도성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 제1 패드(132) 및 제2 패드(134) 상에는 반도체 소자가 배치되며, 반도체 소자와 연결될 수 있다. 또는, 제1 패드(132) 및 제2 패드(134)는 스트레처블 베이스(10) 상의 부품소자와 전기적으로 연결되거나, 외부 전원과 연결될 수도 있다. 이때, 제1 패드(132) 및 제2 패드(134)는 스트레처블 베이스(110)의 굽힘 또는 신축과 함께 굽혀지거나 늘어날 수 있다.Meanwhile, the
제1 패드(132), 제2 패드(134) 및 연결부(136)는 폴리이미드(PI)층 및 폴리이미드(PI)층 상에 배치된 금속(metal)층을 포함할 수 있다. 금속(metal)층은 Au, Cu, Pt 및 Ag 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 폴리이미드(PI)층은 제2 스트레처블 베이스(120)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 이에 따르면, 금속(metal)층과 스트레처블 베이스(110) 간의 접착력을 높일 수 있다. The
한편, 연결부(136)는 반복되는 곡선 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반복되는 곡선 패턴은 구불구불하게 휘어진 사행 패턴 등일 수 있다. 이에 따르면, 배선(130)이 스트레처블 배선이 될 수 있으며, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 스트레처블 기판(110)의 신축과 함께 연결부(136)도 신축될 수 있다. Meanwhile, the
또는, 연결부(136)는 제1 패드(132) 및 제2 패드(134) 사이에서 나선 형상으로 감길 수도 있다. 여기서, 나선 형상은 소정 방향, 예를 들어 스트레처블 베이스(110)의 평면 방향에 평행한 방향, 즉 제1 패드(132)로부터 제2 패드(134)를 향하는 방향, 또는 제2 패드(134)로부터 제1 패드(132)를 향하는 방향으로 소정의 곡률로 반복하여 회전하며 연장되는 3차원 형상을 의미할 수 있다. 나선 형상은 스파이럴 형상, 헬리컬 형상 등과 혼용될 수 있다. 이때, 나선 형상의 직경은 30㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 50㎛ 내지 500㎛, 더욱 바람직하게는 100㎛ 내지 300㎛이고, 나선형상의 나선 간 간격은 1㎛ 내지 5mm, 바람직하게는 100㎛ 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 300㎛ 내지 2mm일 수 있다. Alternatively, the
이에 따르면, 스트레처블 베이스(110)의 굽힘 또는 신축에 따라 배선(130)도 제약 없이 굽혀지거나 신축될 수 있으며, 배선(130)의 집적도가 높아질 수 있으므로, 스트레처블 기판(100)의 전체적인 크기를 소형화할 수 있다. 특히, 배선(130)이 탄성을 가지지 않는 무기물로 이루어지는 경우에도, 나선 형상으로 인하여 스트레처블 베이스(110)와 함께 굽혀지거나 신축될 수 있으므로, 배선(130)의 소재의 제약을 받지 않을 수 있다. 또한, 스트레처블 베이스(110)의 굽힘 또는 신축에 따라 배선(130)도 함께 굽혀지거나 신축되더라도 배선(130)의 실제 길이가 늘어나는 것은 아니므로, 저항 변화가 최소화될 수 있고, 신뢰성 있는 스트레처블 기판을 얻을 수 있다. According to this, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 기판(100)은 피부에 부착되는 애플리케이션에 적용될 수 있다. 스트레처블 기판(100)이 피부에 부착되는 경우, 피부로부터 배출되는 땀으로 인하여 스트레처블 기판(100)이 수분을 머금게 될 수 있으며, 이로 인하여 사용자가 이물감 및 불편함을 느낄 수 있고, 스트레처블 기판(100)과 피부 간의 접착력이 떨어질 수 있다. Meanwhile, the stretchable substrate 100 according to an embodiment of the present invention may be applied to an application attached to the skin. When the stretchable substrate 100 is attached to the skin, the stretchable substrate 100 may hold moisture due to sweat discharged from the skin, and this may cause the user to feel a foreign body feeling and discomfort. Adhesion between the retractable substrate 100 and the skin may be reduced.
이에, 스트레처블 기판(100)의 스트레처블 베이스(110)에 기공을 형성하여 통기성을 부여할 수 있으나, 스트레처블 기판(100)을 과도하게 연신할 경우 기공에 응력이 집중되어 스트레처블 베이스가 쉽게 찢어질 수 있으며, 배선이 손상될 가능성이 크다. Accordingly, air permeability can be imparted by forming pores in the
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 스트레처블 기판(100)의 스트레처블 베이스(110)의 영역을 구분하고자 한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the region of the
도 1 및 도 3 내지 도 5를 참조하면, 스트레처블 베이스(110)는 제1 영역(112) 및 제2 영역(114)을 포함하며, 제1 영역(110)의 기공률은 제2 영역(114)의 기공률보다 크고, 배선(1300)은 제2 영역(114) 상에 배치될 수 있다. 1 and 3 to 5 , the
여기서, 제1 영역(112) 및 제2 영역(114)은 일체로 형성된 탄성 베이스일 수 있다. 여기서, 탄성 베이스는 PU(polyurethane) 및 PDMS(polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 영역(110)은 기공률이 20 내지 60%, 바람직하게는 25 내지 55%, 더욱 바람직하게는 30 내지 50%이고, 기공의 평균 직경(d)이 10 내지 100㎛일 수 있다. 여기서, 기공률은 제1 영역(112)의 전체 부피에 대하여 기공의 부피의 백분율을 의미할 수 있다. 일반적으로, 피부로부터 배출되는 땀의 평균 입자 직경은 10㎛ 이하일 수 있고, 물방울의 평균 입자 직경은 100㎛ 이상일 수 있다. 제1 영역(112)의 기공률 및 기공의 평균 직경(d)이 이상의 수치 범위를 만족시키는 경우, 피부로부터 배출되는 땀이 제1 영역(112)의 기공으로 분산될 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 물방울이 제1 영역(112)의 기공으로 침투하는 것을 방지할 수 있으므로, 사용자의 이물감 및 불편감을 최소화할 수 있고, 피부와의 접착력도 유지할 수 있다. Here, the
이때, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112)의 기공은 탄성 베이스 내에 폴리머 비드를 임프린팅한 후 경화시키고, 폴리머 비드를 녹이는 방법으로 형성될 수 있다. 또는, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112)의 기공은 블록 코폴리머(block copolymer)의 컨셉을 이용하여 형성될 수도 있다. 또는, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112)의 기공은 나노임프린팅 기술을 이용하여 형성될 수도 있다. 또는, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112)의 기공은 발포 기술을 이용하여 형성될 수도 있다.In this case, the pores of the
또는, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112)의 기공은 도 6에 도시된 방법에 의하여 형성될 수도 있다. 도 6(a)에서 도시된 바와 같이, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112) 및 제2 영역(114)의 위치, 기공 사이즈 및 기공률 등을 고려한 몰드를 미리 준비할 수 있다. 몰드는 제1 영역(112) 내 기공에 대응하는 패턴을 가질 수 있다. 이러한 몰드는 금형으로 제작되거나, 3D 프린터로 제작되거나, 리소그래피를 이용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 상에 포토레지스트를 코팅한 후 기공이 형성되는 영역이 노출되는 1차 포토마스크를 올리고, 1차 포토리소그래피를 시행할 수 있다. 이를 오스모스탬프로 복사한 이후 다시 포토레지스트를 코팅하고, 1차 포토마스크에 반대되는 2차 포토마스크를 올리고 2차 포토리소그래피를 시행할 수 있다. 이에 따라, 도 6(a)에 도시된 몰드가 제작될 수 있다. Alternatively, the pores of the
그리고, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 미리 준비된 몰드에 탄성 베이스의 원재료, 예를 들어 PU(polyurethane) 및 PDMS(polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 채우면, 제2 영역(114)에 기공이 형성되지 않고, 제1 영역(112)에 기공이 형성된 스트레처블 베이스(110)를 얻을 수 있다. And, as shown in FIG. 6( b ), when a pre-prepared mold is filled with a raw material of an elastic base, for example, at least one of PU (polyurethane) and PDMS (polydimethylsiloxane), pores are formed in the
이에 따르면, 도 3에 예시된 스트레처블 베이스(110)를 얻을 수 있으며, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)에 배선(130)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 피부 등으로부터 배출되는 땀이 제1 영역(112)의 기공을 통하여 외부로 배출될 수 있으며, 외부의 물방울 등은 기공으로 침투하지 못하므로, 사용자의 이물감 및 불편감을 최소화할 수 있고, 배선(130)이 피부로부터 배출되는 땀 등에 의하여 기능이 저하되는 문제를 막을 수 있다. Accordingly, the
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)은 제1 영역(112)보다 경도가 높도록 제작될 수 있다. 이에 따르면, 스트레처블 기판(110)이 반복적으로 신축되거나 뒤틀리는 경우에도 배선(130)이 배치된 제2 영역(114)에 미치는 응력은 낮을 수 있으며, 이에 따라 배선(130)이 보호될 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the
이를 위하여, 도 6에서 예시한 방법으로 스트레처블 베이스(110)를 제작할 때, 몰드 내 제2 영역(114)에 대응하는 부분에 채워지는 원재료에 경화제를 추가할 수 있다. To this end, when manufacturing the
또는, 스트레처블 베이스(110)의 제1 영역(112)은 다공성의 탄성 베이스이고, 제2 영역(114)은 소정 범위 이내에서 연신되는 연신 제한(strain-limiting) 베이스로 제작될 수도 있다. 소정 범위는 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)의 폭의 20 내지 30%일 수 있다. 즉, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)은 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)의 폭의 20 내지 30%까지 늘어나되, 그 이상으로는 늘어나지 않을 수 있다. 예를 들어, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)의 폭이 1cm인 경우, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)의 폭과 평행한 방향으로 양측으로 외력을 가할 때, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)는 1.2 내지 1.3cm까지 연신되고, 그 이상으로는 연신되지 않을 수 있다.Alternatively, the
이에 따르면, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)은 스트레처블 기판(100)이 과도하게 연신되는 것을 방지할 수 있으므로, 배선(130)의 손상을 방지할 수 있다. Accordingly, the
스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)의 연신 제한을 위하여, 스트레처블 베이스(110)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 탄성 베이스 내에 몰딩된 연신 제어 구조물(116)을 포함할 수 있다. 이때, 연신 제어 구조물(116)은 탄성 베이스보다 영률(Young's modulus)이 높은 화이버 매트 또는 메쉬 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화이버 매트를 이루는 화이버의 직경은 0.3 내지 1㎛일 수 있다. 메쉬 필름은 레이저 패터닝 등을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 화이버 매트 및 메쉬 필름 중 적어도 하나는 폴리이미드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이, 영률이 상대적으로 낮은 탄성 베이스 내에 영률이 상대적으로 높은 연신 제어 구조물(116)이 몰딩되는 경우, 스트레처블 베이스(110)의 제2 영역(114)의 연신율은 영률이 상대적으로 높은 연신 제어 구조물(116)에 의하여 제어될 수 있다. 이를 위하여, 도 6(a)에 예시된 몰드 내 제2 영역(114)에 대응하는 부분에 연신 제어 구조물(116)을 미리 배치한 후, 탄성 베이스의 원재료를 채울 수 있다. In order to limit the elongation of the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트레처블 기판의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view of a stretchable substrate according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is another embodiment of the present invention It is a cross-sectional view of the stretchable substrate according to the
도 6 내지 도 8을 참조하면, 스트레처블 베이스(110) 및 배선(130) 중 적어도 일부는 실리콘을 포함하는 수지(140) 내에 매립될 수 있다. 여기서, 실리콘을 포함하는 수지(140)는 PDMS를 포함할 수 있다. 이때, 실리콘을 포함하는 수지(140)의 두께(T)는 배선(130)의 두께(t)의 1.5 내지 2.5배, 바람직하게는 1.7 내지 2.3배, 더욱 바람직하게는 1.8 내지 2.1배일 수 있다. 예를 들어, 배선(130)의 두께(t)는 약 100㎛이고, 실리콘을 포함하는 수지(T)의 두께는 약 200㎛일 수 있다. 이에 따르면, 스트레처블 기판(100)의 반복된 굽힘 또는 신축에도 배선(130)이 절단되거나 파손되는 문제를 방지하고, 배선(130)을 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 실리콘을 포함하는 수지(140)는 탄성을 가지므로 스트레처블 기판(100)의 굽힘 또는 신축과 함께 굽혀지거나 신축될 수 있다. 6 to 8 , at least a portion of the
도시되지 않았으나, 실리콘을 포함하는 수지(140)는 스트레처블 베이스(110)의 탄성 베이스와 동일한 소재이며, 일체일 수도 있다. Although not shown, the
한편, 도 8 내지 도 9를 참조하면, 배선(130) 및 실리콘을 포함하는 수지(140)는 다층으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 스트레처블 베이스(110) 상에 배선(130-1) 및 이를 몰딩하는 실리콘을 포함하는 수지(140-1)가 배치되고, 다시 배선(130-2) 및 이를 몰딩하는 실리콘을 포함하는 수지(140-2)가 배치될 수 있다. 이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 다른 층 내에 배치된 배선들(130-1, 130-2)은 비아(160)를 통하여 연결될 수 있으며, 배선(130) 상에는 칩이 배치될 수도 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 8 to 9 , the
이에 따르면, 스트레처블 기판(100)에는 복잡한 구조의 배선이 가능하며, 스트레처블 기판(100)은 피부에 부착되어 센싱하는 기능뿐만 아니라, 트랜스미터 등의 역할을 할 수도 있다. 이에 따라, 센싱된 정보를 처리하고 송신하기 위한 구조물이 사용자의 피부에 부착될 필요가 없으므로, 사용자의 편의성을 높일 수 있다.Accordingly, wiring of a complex structure is possible on the stretchable substrate 100 , and the stretchable substrate 100 is attached to the skin to perform a sensing function as well as a transmitter and the like. Accordingly, since a structure for processing and transmitting sensed information does not need to be attached to the user's skin, user convenience can be improved.
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 (7)
상기 스트레처블 베이스 상에 배치된 배선을 포함하고,
상기 스트레처블 베이스는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역의 기공률은 상기 제2 영역의 기공률보다 크고,
상기 배선은 상기 제2 영역 상에 배치된 스트레처블 기판. stretchable base, and
and a wiring disposed on the stretchable base,
The stretchable base includes a first area and a second area,
The porosity of the first region is greater than the porosity of the second region,
The wiring is a stretchable substrate disposed on the second region.
상기 제1 영역의 기공률은 20 내지 60%인 스트레처블 기판. According to claim 1,
The stretchable substrate having a porosity of 20 to 60% in the first region.
상기 제1 영역의 기공의 평균 직경은 10 내지 100㎛인 스트레처블 기판.According to claim 1,
The average diameter of the pores of the first region is 10 to 100㎛ stretchable substrate.
상기 스트레처블 베이스는 탄성 베이스를 포함하고,
상기 제1 영역의 경도는 상기 제2 영역의 경도보다 낮은 스트레처블 기판.According to claim 1,
The stretchable base includes an elastic base,
The hardness of the first region is lower than the hardness of the second region.
상기 제2 영역은 소정 범위 이내에서 연신되는 스트레처블 기판. According to claim 1,
The second region is a stretchable substrate that is stretched within a predetermined range.
상기 제2 영역 내에는 연신 제한 구조물이 몰딩된 스트레처블 기판. 6. The method of claim 5,
A stretchable substrate having an elongation limiting structure molded in the second region.
상기 연신 제한 구조물은 화이버 매트 또는 메쉬 필름인 스트레처블 기판. 7. The method of claim 6,
The stretch limiting structure is a fiber mat or a mesh film stretchable substrate.
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