KR20220122196A

KR20220122196A - 전자기판

Info

Publication number: KR20220122196A
Application number: KR1020210026518A
Authority: KR
Inventors: 박흔; 김갑영; 이상영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-02
Also published as: US20240138058A1; WO2022182186A1; US20240237199A9; US12538417B2

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전자기판은 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하는 베이스, 상기 베이스의 상기 제2면 상에 배치되는 전자부품, 그리고 상기 베이스의 상기 제2면 상에 배치되며, 상기 전자부품에 연결되는 배선을 포함하고, 상기 베이스는 상기 제1면과 상기 제2면 사이를 관통하는 복수의 개구 영역 및 유연 소재를 포함하는 프레임 영역을 포함하고, 상기 전자부품 및 상기 배선은 상기 프레임 영역에 배치된다.

Description

전자기판{ELECTRONIC SUBSTRATE}

본 발명은 전자기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신축성 전자기판에 관한 것이다.

신축성 전자기판은 베이스를 늘리거나 굽히는 경우에도 소자의 특성을 잃지 않고 작동하며, 외력을 제거하더라도 소자의 특성을 유지할 수 있는 차세대 전자소자이다. 신축성 전자기판은 인체 등의 곡면에 부착될 수 있으며, 이에 따라 의료용 전자패치, 웨어러블 전자패치 등에 적용될 수 있다.

신축성 전자기판을 구현하기 위하여, 탄력적으로 늘어나는 베이스 및 베이스에 배치되는 배선과 전자부품이 필요하다. 베이스가 늘어나는 경우, 베이스에 배치되는 배선이 단선되거나, 베이스에 배치되는 전자부품이 파손될 수 있다. 이에 따르면, 신축성 전자기판의 내구성 및 신뢰성이 낮아질 수 있다.

한편, 신축성 전자기판이 피부에 적용되는 경우, 피부가 공기와 차단되며, 장시간 부착 시 자극으로 인한 피부 손상이 우려될 수 있다. 특히, 신축성 전자기판이 상처에 적용되는 의료용 전자패치인 경우, 통기성이 필수적으로 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 통기성이 있는 신축성 전자기판을 제공하는 것이다.

상기 프레임 영역은 상기 복수의 개구 영역을 둘러싸도록 배치되는 테두리 영역 및 상기 복수의 개구 영역 사이에 배치되는 아일랜드 영역을 포함하며, 상기 전자부품은 상기 아일랜드 영역에 배치되고, 상기 배선은 상기 테두리 영역에 배치될 수 있다.

상기 제1면에 배치되는 접착층을 더 포함할 수 있다.

상기 유연 소재는 실리콘계 엘라스토머, 우레탄계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 올레핀계 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 전자부품은 센서, 커패시터, 레지스터, 인덕터, 트랜지스터, 안테나, 다이오드, 배터리 및 통신모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 아일랜드 영역 및 상기 전자부품 사이에 배치되는 플렉서블 기판을 더 포함하고, 상기 플렉서블 기판의 영률은 상기 아일랜드 영역의 영률보다 클 수 있다.

상기 플렉서블 기판에 배치되고, 상기 전자부품과 연결되는 회로패턴을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 개구 영역은 원 형상 또는 다각 형상일 수 있다.

상기 배선은 소정의 패턴으로 반복되는 곡선 형상일 수 있다.

상기 배선은 유연 재료 및 금속을 포함하는 유연 전극을 포함할 수 있다.

상기 복수의 개구 영역 중 하나의 폭은 상기 테두리 영역의 폭보다 크고, 상기 아일랜드 영역의 폭보다 작을 수 있다.

상기 테두리 영역의 폭은 10㎛ 이상이고 1mm 이하일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 통기성이 있는 신축성 회로 기판을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 배선의 단선 가능성이 낮고, 내구성과 신뢰성이 높은 신축성 전자기판을 얻을 수 있다. 이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 전자기판은 신축 가능할 뿐만 아니라, 접힘, 굽힘, 비틀림 등의 변형 시에도 기계적, 전기적 특성이 유지되므로, 높은 스트레인이 필요한 부착 부위에도 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판의 상면도이다.
도 3은 도 1의 A-A' 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판에 적용되는 베이스의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판에 포함되는 배선을 예시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 전자기판의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 전자기판의 상면도이다.
도 8은 도 6의 B-B' 방향의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 기판의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자기판에 적용되는 베이스의 다양한 형상을 예시한다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전자기판을 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

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.

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.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

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.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

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.

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.

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.

본 발명의 실시예에 따른 신축성 전자기판은 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 신축성 전자기판은 웨어러블 전자소자, 전자피부, 피부 부착용 전자소자, 사물인터넷, 차량용 전자소자, 지능형 로봇, 헬스케어 전자소자, 신축형 디스플레이, 신축형 태양전지, 신축형 전지/에너지 하베스트 등에 다양하게 적용될 수 있다.

본 명세서에서 "신축"은 깨지지 않고(unbreakable), 구부러지며(bendable), 둘둘 말 수 있고(rollable), 접을 수 있고(folderable), 휘어질 수 있는 유연한 특성과 함께 스트레처블(stretchable) 특성을 더 가질 수 있다. 이에 따르면, 신축성 전자기판의 베이스는 곡면으로 구현될 수 있으며, 외력에 의하여 적어도 한 방향으로 늘어날 수 있고, 외력이 제거된 경우 원래의 상태로 복원될 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판의 상면도이며, 도 3은 도 1의 A-A' 방향의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 전자기판에 적용되는 베이스의 상면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신축성 전자기판(10)은 베이스(100), 전자부품(200) 및 배선(300)을 포함한다. 여기서, 전자부품(200)은 센서, 커패시터, 레지스터, 인덕터, 트랜지스터, 안테나, 다이오드, 배터리, LED 및 통신모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 센서는, 예를 들어 온도센서, 가속도센서, UV센서, pH센서, 스트레인센서, 전기화학센서 등일 수 있다.

여기서, 베이스(100)는 제1면(100A) 및 제1면(100A)의 반대면인 제2면(100B)을 포함하고, 전자부품(200)은 베이스(100)의 제2면(100B) 상에 배치된다. 그리고, 배선(300)은 베이스(100)의 제2면(100B) 상에 배치되며, 전자부품(200)에 연결된다.

여기서, 베이스(100)는 외력에 의하여 굽혀지거나, 외력에 의하여 적어도 한 방향으로 늘어날 수 있다. 즉, 베이스(100)는 신축 가능한 베이스일 수 있으며, 본 명세서에서 베이스는 플렉서블 베이스, 유연 베이스, 연성 베이스, 신축성 베이스, 신장 베이스, 탄성 베이스 등과 혼용될 수 있다. 베이스(100)는 외력이 제거된 경우 원래의 상태로 복원될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 베이스(100)는 유연 소재를 포함할 수 있다. 여기서, 유연 소재는 소정의 탄성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유연 소재는 실리콘계 엘라스토머, 우레탄계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 올레핀계 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유연 소재는, 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiiloxane, PDMS), Silbione^TM, Ecoflex^TM, 폴리우레탄(Polyurethane, PU), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR), 스티렌 부타디엔 스티렌 고무(Styrene Butadiene Styrene rubber, SBS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무(Styrene-ethylene-butylene-styrene rubber, SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 고무(Styrene-isoprene-styrene rubber, SIS), 에틸렌-프로필렌 고무(polyethylene-co-propylene elastomer, POE) 및 에틸렌 프로필렌 다이엔 고무(Ethylene propylene diene rubber, EPDM) 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 베이스(100)는 이러한 유연 소재를 경화하여 얻어질 수 있다.

이에 따르면, 베이스(100)가 외력에 따라 탄력적으로 신축될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 베이스(100)는 제1면(100A) 및 제2면(100B) 사이를 관통하는 복수의 개구 영역(110) 및 유연 소재를 포함하는 프레임 영역(120)을 포함하며, 전자부품(200) 및 배선(300)은 프레임 영역(120) 상에 배치된다. 이때, 복수의 개구 영역(110)은 소정의 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 개구 영역(110)은 일정하게 형성되는 복수의 원형상 또는 복수의 다각형상일 수 있다. 예를 들어, 복수의 개구 영역(110)은 허니컴 형상일 수 있다. 이때, 각 개구 영역(110)의 폭(110W)은 100㎛ 이상 10mm 이하, 바람직하게는 200㎛ 이상 5mm 이하, 더욱 바람직하게는 300㎛ 이상 3mm 이하일 수 있다. 여기서, 각 개구 영역(110)의 폭(110W)은 각 개구 영역(110)의 최대 폭일 수 있다. 이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 전자기판(10)을 피부에 부착할 경우, 통기성이 확보되어 피부 자극을 최소화할 수 있으며, 부착면의 곡률에 관계없이 다양한 방향 및 길이로 신축이 가능하고, 높은 스트레인이 요구되는 부위(예, 팔꿈치)에도 부착이 가능하다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 프레임 영역(120)은 복수의 개구 영역(110)을 둘러싸도록 배치되는 테두리 영역(122) 및 복수의 개구 영역(110) 사이에 배치되는 아일랜드 영역(124)을 포함하며, 전자부품(200)은 아일랜드 영역(124)에 배치되고, 배선(300)은 테두리 영역(122)에 배치될 수 있다. 이때, 아일랜드 영역(124)은 복수의 개구(110) 중 일부가 채워진 형상일 수 있다. 즉, 아일랜드 영역(124)은 개구 영역(122)이 형성되지 않은 영역이다. 이때, 각 개구 영역(110)의 폭(110W)은 테두리 영역(122)의 폭(122W)보다 크고, 아일랜드 영역(124)의 폭(124W)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 테두리 영역(122)의 폭(122W)은 10㎛ 이상 1mm 이하, 바람직하게는 100㎛ 이상 1mm 이하일 수 있다. 그리고, 테두리 영역(122) 및 아일랜드 영역(124)은 일체로 형성될 수 있다.

이에 따르면, 베이스(100)의 신축 시 아일랜드 영역(124)은 테두리 영역(122)에 비하여 상대적으로 적게 늘어날 수 있다. 즉, 베이스(100)의 신축 시 테두리 영역(122)에 인장 스트레스가 집중되므로, 아일랜드 영역(124)에는 상대적으로 적은 인장 스트레스가 가해질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 전자부품(200)이 아일랜드 영역(124)에 배치되면, 전자부품(200)에 가해지는 스트레스가 최소화될 수 있으므로, 전자부품(200)은 전기적인 안정성을 가질 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따라, 테두리 영역(122)에 배선(300)이 배치될 경우, 베이스(100)의 신축 시 인장 스트레스의 일부를 테두리 영역(122)이 흡수하므로, 배선(300)에 직접 가해지는 인장 스트레스를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 배선(300)이 끊어지는 문제를 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 배선(300)은 직선 또는 소정의 패턴으로 반복되는 곡선 형상일 수 있다. 더욱 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 배선(300)은 제1 패드(300a), 제2 패드(300b), 그리고 제1 패드(300a)와 제2 패드(300b)를 연결하는 연결부(300c)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 패드(300a) 및 제2 패드(300b)는 연결부(300c)와 동일한 소재로 이루어지거나, 연결부(300c)와 상이하지만 전도성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 제1 패드(300a) 및 제2 패드(300b)는 제1 패드(300a) 및 제2 패드(300b) 상에 배치된 소자와 연결되거나, 비아와 연결될 수 있다. 연결부(300c)는 반복되는 곡선 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반복되는 곡선 패턴은 구불구불하게 휘어진 패턴 등일 수 있다. 예를 들어, 연결부(300c)는 제1 방향을 따라 반복적으로 연결되는 복수의 패턴 형상(300c1, 300c2, 300c2)을 가지며, 각 패턴은 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 소정의 곡률로 왕복하여 연결되는 형상일 수 있다. 여기서, 제1 방향과 제2 방향 간 내각은 1° 내지 90°, 바람직하게는 10° 내지 90°, 더욱 바람직하게는 20° 내지 90°, 더욱 바람직하게는 30° 내지 90°, 더욱 바람직하게는 45° 내지 90°일 수 있다. 이에 따르면, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 베이스(100)를 당기는 외력이 가해질 경우, 연결부(300c)는 단선되지 않고 외력이 가해지는 방향으로 베이스(100)와 함께 늘어날 수 있다.

이에 따르면, 테두리 영역(122)의 신축에 따라 배선(300)도 함께 늘어나므로, 배선(300)이 단선될 가능성을 줄일 수 있다.

이때, 배선(300)은 유연 재료 및 금속을 포함하는 유연 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 유연 재료는 소정의 탄성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있으며, 금속은 구리, 금, 은, 니켈 등의 전도성 금속을 포함할 수 있다. 또는, 배선(300)은 EGaIn, GaInSn 등의 액체 금속을 포함할 수도 있다. 이에 따르면, 배선(300)도 신축 가능하므로, 테두리 영역(122)의 신축에 따라 배선(300)도 함께 늘어날 수 있다.

그리고, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 베이스(100)의 제1면(100A)에는 접착층(400)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 전자기판(10)은 피부 등의 부착면에 직접 부착될 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이, 베이스(100)가 복수의 개구 영역(110)을 포함하는 경우, 접착층(400)은 프레임 영역(120)에만 적용되므로, 접착층(400)과 피부가 접촉하는 면적을 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 피부에 가해지는 자극을 최소화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 전자기판의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 전자기판의 상면도이며, 도 8은 도 6의 B-B' 방향의 단면도이다. 도 1 내지 도 5에서 설명한 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 아일랜드 영역(124) 및 전자부품(200) 사이에는 플렉서블 기판(500)이 더 배치될 수 있다. 여기서, 플렉서블 기판(500)의 영률은 아일랜드 영역(124)의 영률보다 클 수 있다. 여기서, 영률은 탄성을 가진 어떤 물체가 변형력(stress)에 대해 상대적 길이가 어떻게 변화하는지를 나타내는 계수로, 탄성률(elastic modulus)이라고도 한다. 영률은 물체에 가해진 힘에 비례하고, 길이 방향의 변형률(strain)에 반비례한다. 이에 따라, 플렉서블 기판(500)과 아일랜드 영역(124)에 동일한 힘이 가해진 경우, 플렉서블 기판(500)의 변형률이 아일랜드 영역(124)의 변형률보다 작을 수 있다. 본 명세서에서, 변형력(stress)은 외력, 응력 등과 혼용될 수 있고, 변형률(strain)은 연신 등과 혼용될 수 있다.

예를 들어, 플렉서블 기판(500)은 PET(polyethylene terephthalate), PI(polyimide), PES(polyethersulfone) 및 PEN(polyethylent naphthalate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이, 아일랜드 영역(124) 상에 아일랜드 영역(124)보다 영률이 큰 플렉서블 기판(500)을 배치하고, 플렉서블 기판(500) 상에 전자부품(200)을 배치할 경우, 인장 스트레스는 영률이 상대적으로 낮은 아일랜드 영역(124)에 집중되며, 영률이 상대적으로 높은 플렉서블 기판(500)은 변형되지 않는다. 이에 따라, 플렉서블 기판(500) 상에 배치된 전자부품(200)에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있으며, 전자부품(200)의 안정적인 구동이 가능하다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 플렉서블 기판(500)은 회로패턴을 포함할 수 있으며, 회로패턴은 플렉서블 기판(500) 상에 배치된 전자부품(200)과 연결될 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 기판(500)의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 플렉서블 기판(500)은 폴리머층(510), 폴리머층(510)의 일부 상에 배치된 금속층(520), 그리고 폴리머층(510) 및 금속층(520)을 몰딩하는 몰딩층(530)을 포함한다.

여기서, 몰딩층(530)은 실리콘(silicon, Si)을 포함하는 탄성 베이스일 수 있다. 예를 들어, 몰딩층(530)는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함할 수 있다. 또는, 몰딩층(530)은 폴리우레탄(polyurethane)을 포함할 수도 있다.

폴리머층(510)의 영률(Young's modulus)은 몰딩층(530)의 영률보다 클 수 있다. 이를 위하여, 폴리머층(510)은 몰딩층(530)보다 영률이 높은 화이버 매트 또는 메쉬 필름을 포함할 수 있다. 이때, 화이버 매트 및 메쉬 필름 중 적어도 하나는 폴리이미드(polyimide, PI) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 폴리머층(510)의 일부 상에 금속층(520)이 배치될 수 있다. 여기서, 금속층(520)은 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 회로 패턴의 기능을 할 수 있다. 이를 위하여, 금속층(520)은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 폴리머층(510) 상에서 패드 및 연결부의 형상으로 패터닝될 수 있다. 이를 위하여, 금속층(520) 및 폴리머층(510)은 함께 패터닝될 수 있다.

금속층(520)은 몰딩층(530)에 비하여 폴리머층(510)과 접착력이 높다. 이에 따라, 금속층(520)은 폴리머층(510)을 통하여 몰딩층(530)과 접합될 수 있다.

또한, 금속층(520)이 몰딩층(530)보다 영률이 높은 폴리머층(510) 상에 배치될 경우, 몰딩층(530)에 외력이 가해지더라도, 금속층(520)은 폴리머층(510)의 영률에 따라 폴리머층(510)과 함께 연신되므로, 금속층(520)이 단선될 가능성을 줄일 수 있다.

이때, 금속층(520)은 폴리머층(510)의 일부 상에 배치된다. 즉, 폴리머층(510)은 양 면에 몰딩층(530)이 배치된 제1 영역 및 양 면 중 한 면에 몰딩층(530)이 배치되고 다른 면에 금속층(520)이 배치된 제2 영역을 포함한다. 본 명세서에서, 제1 영역은 연신 제어 영역이라 지칭되고, 제2 영역은 회로 배선 영역이라 지칭될 수 있다. 이에 따르면, 폴리머층(510)의 일부는 금속층(520)과 몰딩층(530) 간의 접합 기능과 몰딩층(530)의 연신 제어 기능을 수행하며, 폴리머층(510)의 다른 일부는 몰딩층(530)의 연신 제어 기능을 수행할 수 있다.

도시된 바와 같이, 금속층(520)은 플렉서블 기판(500)의 표면에 배치된 전자부품(200)과 연결될 수 있다. 이를 위하여, 몰딩층(530)에는 금속층(520)과 전자부품(200)을 전기적으로 연결하기 위한 비아(via)가 형성될 수 있다. 금속층(520)은 배선(300)의 적어도 일부일 수 있다.

여기서, 금속층(520)이 폴리머층(510) 상에 배치되는 것으로 예시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 몰딩층(530) 내에 금속층(520) 단독으로 배치될 수도 있다. 금속층(520)은 회로패턴의 기능을 하며, 이는 피부와 전자부품(200) 사이를 직접 또는 간접 연결할 수 있고, 플렉서블 기판(500) 상에 복수의 전자부품(200)이 배치된 경우, 이들 전자부품(200) 사이를 전기적으로 연결할 수도 있다.

도시되지 않았으나, 전자부품(200)은 배선(300)과 함께 프레임 영역(120)의 상면에서 몰딩될 수도 있다. 예를 들어, 전자부품(200)은 배선(300)과 함께 실리콘에 의하여 몰딩될 수 있다. 이에 따르면, 전자부품(200) 및 배선(300)은 습기, 먼지 등의 외부 자극으로부터 보호될 수 있다.

한편, 이상에서는 단층의 회로 기판을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예가 이로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 신축성 회로 기판은 다층으로 이루어질 수도 있다.

이상에서는 베이스(100)가 허니컴 형상인 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자기판에 적용되는 베이스의 다양한 형상을 예시한다.

도 10(a)를 참조하면, 베이스(100)에 형성되는 복수의 개구 영역(110)은 삼각 형상이고, 아일랜드 영역(124)도 개구 영역(110)의 형상과 동일한 삼각 형상일 수 있다.

또는, 도 10(b)를 참조하면, 베이스(100)에 형성되는 복수의 개구 영역(110)은 사각 형상이고, 아일랜드 영역(124)도 개구 영역(110)의 형상과 동일한 사각 형상일 수 있다.

또는, 도 10(c)를 참조하면, 베이스(100)에 형성되는 복수의 개구 영역(110)은 육각 형상이고, 아일랜드 영역(124)도 개구 영역(110)의 형상과 동일한 육각 형상일 수 있다.

또는, 도 10(d)를 참조하면, 베이스(100)에 형성되는 복수의 개구 영역(110)은 원형상일 수 있다.

이때, 하나의 베이스(100) 내에 형성된 복수의 개구 영역(110)은 모두 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이에 따르면, 제작이 용이할 뿐만 아니라, 베이스(100)의 전체 영역에서 균일한 통기성을 가질 수 있다.

특히, 개구 영역(110)이 원형상 또는 육각 이상의 다각형상일 경우, 베이스(100)에 다양한 방향 및 강도의 인장 스트레스가 가해지더라도, 힘이 균형있게 배분될 수 있으며, 베이스(100)가 변형되거나 비틀리는 문제를 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전자기판을 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베이스(100)를 마련한다(S1100). 한 예로, 베이스(100)는 벌집 형상 또는 원 형상의 기둥이 있는 금속 몰드에 액체 상태의 유연 소재를 채운 후 열 또는 UV를 이용하여 경화시키고, 경화된 유연 소재를 금속 몰드로부터 분리시키는 방법으로 제작될 수 있다. 다른 예로, 베이스(100)는 유연 소재 시트를 벌집 형상 또는 원 형상의 기둥이 있는 펀치로 가압하는 방법으로 제작될 수 있다. 또 다른 예로, 베이스(100)는 UV 경화가 가능한 유연 소재(예, PDMS)를 이용하여 벌집 형상 또는 원 형상의 포토마스크를 통해 선택적으로 경화하는 방법으로 제작될 수 있다. 또 다른 예로, 베이스(100)는 유연 소재 시트 상에 금속 또는 포토레지스트를 이용하여 마스킹한 후, 식각하는 방법으로 제작될 수 있다. 이때, 아일랜드 영역(124)에 대응하는 영역은 개구되지 않도록 금속 몰드, 펀치, 포토마스크, 또는 포토레지스트가 제작될 수 있다. 또는, 금속 몰드, 펀치, 포토마스크, 또는 포토레지스트를 이용하여 균일한 패턴으로 복수의 개구 영역을 만든 후, 아일랜드 영역(124)에 대응하는 개구를 유연 소재로 채우고 경화시킬 수도 있다.

다음으로, 베이스(100) 상에 배선(300)을 형성한다(S1110). 전술한 바와 같이, 배선(300)은 베이스(100)의 테두리 영역(122)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 배선(300)은 유연 재료 및 금속 파우더의 혼합물을 디스펜싱하거나 스프레이하는 방법으로 형성될 수 있다.

다음으로, 베이스(100) 상에 전자부품(200)을 탑재하고, 전자부품(200)을 배선(300)과 연결한다(S1120). 전술한 바와 같이, 전자부품(200)은 베이스(100)의 아일랜드 영역(124)에 배치될 수 있다. 이때, 전자부품(200)은 아일랜드 영역(124)에 직접 배치되거나, 플렉시블 기판(500)을 통하여 아일랜드 영역(124)에 배치될 수 있다. 이때, 전자부품(200)은 접착제를 통하여 아일랜드 영역(124)에 접착될 수 있다.

다음으로, 베이스(100)의 양면 중 전자부품(200)과 배선(300)이 형성된 면의 반대면에 접착층(400)을 형성한다(S1130). 여기서, 접착층(400)은 접착 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, Silbione^TM, Ecoflex^TM 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자기판은 의료용 전자패치 또는 웨어러블 전자패치 등에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 전자기판은 통기가 필요한 상처 부위에 적용 가능하며, 상처 회복 상태를 모니터링하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

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.

10: 전자기판
100: 베이스
110: 개구 영역
120: 프레임 영역
122: 테두리 영역
124: 아일랜드 영역
200: 전자부품
300: 배선
400: 접착층
500: 플렉서블 기판

Claims

제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하는 베이스,
상기 베이스의 상기 제2면 상에 배치되는 전자부품, 그리고
상기 베이스의 상기 제2면 상에 배치되며, 상기 전자부품에 연결되는 배선을 포함하고,
상기 베이스는 상기 제1면과 상기 제2면 사이를 관통하는 복수의 개구 영역 및 유연 소재를 포함하는 프레임 영역을 포함하고,
상기 전자부품 및 상기 배선은 상기 프레임 영역에 배치되는 전자기판.
제1항에 있어서,
상기 프레임 영역은 상기 복수의 개구 영역을 둘러싸도록 배치되는 테두리 영역 및 상기 복수의 개구 영역 사이에 배치되는 아일랜드 영역을 포함하며,
상기 전자부품은 상기 아일랜드 영역에 배치되고, 상기 배선은 상기 테두리 영역에 배치되는 전자기판.
제1항에 있어서,
상기 제1면에 배치되는 접착층을 더 포함하는 전자기판.
제1항에 있어서,
상기 유연 소재는 실리콘계 엘라스토머, 우레탄계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 올레핀계 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함하는 전자기판.
제1항에 있어서,
상기 전자부품은 센서, 커패시터, 레지스터, 인덕터, 트랜지스터, 안테나, 다이오드, 배터리 및 통신모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아일랜드 영역 및 상기 전자부품 사이에 배치되는 플렉서블 기판을 더 포함하고, 상기 플렉서블 기판의 영률은 상기 아일랜드 영역의 영률보다 큰 전자기판.
제6항에 있어서,
상기 플렉서블 기판에 배치되고, 상기 전자부품과 연결되는 회로패턴을 더 포함하는 전자기판.
제1항에 있어서,
상기 배선은 소정의 패턴으로 반복되는 곡선 형상인 전자기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배선은 유연 재료 및 금속을 포함하는 유연 전극을 포함하는 전자기판.
제1항에 있어서,
상기 복수의 개구 영역 중 하나의 폭은 상기 테두리 영역의 폭보다 크고, 상기 아일랜드 영역의 폭보다 작은 전자기판.