• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.25-34
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• 2018

In this paper, we review the latest technical progress and commercialization of stretchable interconnectors, stretchable strain sensors, and stretchable substrates for stretchable electronics. The development of stretchable electronics can pave a way for new applications such as wearable devices, bio-integrated devices, healthcare and monitoring, and soft robotics. The essential components of stretchable electronic devices are stretchable interconnector and stretchable substrate. Stretchable interconnector should have high stretchability and high electrical conductivity as well as stability under severe mechanical deformation. Therefore several nanocomposite-based materials using CNT, graphene, nanowire, and metal flake have been developed. Geometric engineering such as wavy, serpentine, buckled and mesh structure has been well developed. Stretchable substrate should also pose high stretchability and compatibility with stretchable sensing or interconnecting material. We summarize the recent research results of new materials for stretchable interconnector and substrate as well as strain sensors. The Important challenges in development of the stretchable interconnector and substrate are also briefly discussed.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.129-135
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• 2018

신축성 기판은 신축성 전자소자의 신축성, 공정성, 내구성을 결정하는 매우 중요한 소재로서 신축성 전자소자를 개발함에 있어서 우선적으로 고려해야 된다. 특히 현재 사용되는 신축성 기판은 히스테리시스가 존재하여 센서 및 기타 응용에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 신축성 소재 기판으로 사용되는 PDMS와 Ecoflex를 혼합한 PDMS-Ecoflex 하이브리드 신축성 기판을 제작하여 신축성과 히스테리시스 특성을 향상하고자 하였다. 인장 시험을 통하여 신축성 하이브리드 기판의 기계적 거동을 관찰하였으며, 투과도 측정을 통하여 투과도를 평가하였다. Ecoflex의 함량이 증가할수록 하이브리드 신축성 기판은 더 유연해지며, 탄성계수는 감소한다. 또한 PDMS 기판은 270% 변형률에서 파단이 발생한 반면, PDMS-Ecoflex 하이브리드 기판은 500%의 변형률까지 파단되지 않으며 우수한 신축성을 갖는 것을 알 수 있었다. 반복 인장시험에서 PDMS와 Ecoflex의 혼합비를 2:1로 제작된 기판은 히스테리시스가 발생하였다. 반면 1:1의 혼합비로 제작된 기판의 경우 50%, 100%의 변형률에서는 히스테리시스가 발생하지 않았다. 결론적으로 500% 이상의 신축성을 갖으면서 히스테리시스가 없은 기판을 제작하였다. 기판의 혼합비에 따른 광투과도 측정 결과, Ecoflex 기판의 투과도는 68.6% 이였으나, PDMS-Ecoflex 함량이 2:1, 1:1인 하이브리드 기판의 경우, 각각 78.6%, 75.4%의 투과율을 보이며, 향후 투명 신축성 기판으로서 개발 가능성을 보여주었다.

• 진공이야기
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• 제4권2호
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• pp.15-23
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• 2017

This article reviews technical trend in research of stretchable electrodes for wearable devices, bio-integrated devices, and stretchable electronics. Stretchable electronics is new emerging class of electronics following flexible electronics. One of the most difficult challenges in the development of stretchable electronic is to realize high performance stretchable electrodes with a low resistivity and high strain failure and stretchability against severe strain of the substrate. For this reason, there are many reports on the promising stretchable electrodes including CNT, graphene, Ag nanowire, and composite materials. We outline the recent research for stretchable substrate and stretchable electrode materials to realize highly stretchable electrodes.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.117-123
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• 2015

신축성 디바이스용 강성도 국부변환 기판기술을 개발하기 위해 강성도가 서로 다른 두 polydimethylsiloxane 탄성고분자를 사용하여 섬(island) 구조로 이루어진 강성도 국부변환 신축성 기판을 형성하고 변형 거동을 분석하였다. 기판 기지로는 탄성계수가 0.09 MPa인 Dragon Skin 10을 사용하였으며, 섬 구조의 강성도 국부변환부는 탄성계수가 2.15 MPa인 Sylgard 184를 사용하였다. 신축성 기판의 형상은 길이 6.5 cm, 두께 0.4 cm, 폭 2.5 cm 이었다. Dragon Skin 10 기지에 폭 1 cm, 길이 1~6 cm인 Sylgard 184의 삽입에 의해 신축성 기판의 탄성계수가 0.09 MPa에서 0.13~0.33 MPa로 증가하였다. 길이 4 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 Sylgard 184 강성도 국부변환부를 내재시킴에 따라 신축성 기판의 탄성계수가 0.16~0.2 MPa로 증가하였으며, 길이 2 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 강성도 국부변환부를 내재시킴에 따라 탄성계수가 0.142~0.154 MPa로 증가하였다. 신축성 기판의 변형률이 증가함에 따라 Sylgard 184와 Dragon Skin 10의 강도 차이가 현저히 증가하는데 기인하여 강성도 국부변환부의 변형억제 효과가 향상되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.47-53
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• 2019

Polydimethylsiloxane (PDMS)를 베이스 기판으로 사용하고 이보다 강성도가 높은 polytetrafluoroethylene(PTFE)를 island 기판으로 사용한 soft PDMS/hard PDMS/PTFE 구조의 강성도 경사형 신축 패키지를 형성하고, 이의 신축변형에 따른 저항특성을 분석하였다. PDMS/PTFE 기판패드에 50 ㎛ 직경의 칩 범프들을 anisotropic conductive paste를 사용하여 실장한 플립칩 접속부는 96 mΩ의 평균 접속저항을 나타내었다. Soft PDMS/hard PDMS/PTFE 구조의 신축 패키지를 30% 변형률로 인장시 PTFE의 변형률이 1%로 억제되었으며, PTFE 기판에 형성한 회로저항의 중가는 1%로 무시할 정도였다. 0~30% 범위의 신축변형 싸이클을 2,500회 반복시 회로저항이 1.7% 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.389.2-389.2
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• 2014

Polydimethylsiloxane (PDMS) based electronic devices are widely used for various applications in large area electronics, biomedical wearable interfaces and implantable circuitry where flexibility and/or stretchability are required. A few fabrication methods of electronic devices directly on PDMS substrate have been reported. However, it is well known that micro-cracks appear in the metal layer and in the lithography pattern on a PDMS substrate. To solve the above problems, a few studies for fabrication of stiff platform on PDMS substrate have been reported. Thin-film islands of a stiff region are fabricated on an elastomeric substrate, and electronic devices are fabricated on these stiff islands. When the substrate is stretched, the deformation is mainly accommodated by the substrate, and the stiff islands and electronic devices experience relatively small strains. Here, we report a new method to achieve stiff islands structures on an elastomeric substrate at a various thickness, as the platform for stretchable electronic devices. The stiff islands were defined by conventional photolithography on a stress-free elastomeric substrate. This technique can provide a practical strategy for realizing large-area stretchable electronic circuits, for various applications such as stretchable display or wearable electronic systems.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제27권1호
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• pp.5-8
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• 2018

In this paper, plasma treatment effects on a ploy(dimethyl siloxane) substrate were analyzed for the applications of stretchable silver nanowire (Ag NWs) electrodes. The oxygen plasma treated sample shows the best performance compared to nitrogen treated and untreated samples. The lowest sheet resistance and reasonable stretching capability was achieved up to 20% strain condition without open circuit fail for the oxygen plasma treated sample.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.91-98
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• 2015

신축성 전자패키징에 응용하기 위해 강성도가 서로 다른 polydimethylsiloxane 탄성고분자인 Sylgard 184와 Dragon Skin 10을 사용하여 섬(island) 구조가 삽입된 강성도 국부변환 신축성 기판을 형성한 후, 강성도 국부변환부의 폭에 따른 기판의 탄성계수를 분석하였다. 기판 기지로는 탄성계수가 0.09 MPa인 Dragon Skin 10을 사용하였으며, 기판 기지 내에 삽입되는 강성도 국부변환부는 탄성계수가 2.15 MPa인 Sylgard 184로 형성하였다. 신축성 기판의 형상은 길이 6.5 cm, 두께 0.4 cm, 폭 2.5 cm이었으며, 중앙부에 길이 4 cm, 두께 0.2 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 강성도 국부변환부를 삽입하였다. 폭 0.5 cm의 Sylgard 184를 Dragon Skin 10에 삽입함에 따라 기판의 탄성계수가 0.09 MPa에서 0.16 MPa로 증가하였다. Sylgard 184의 폭을 1.0 cm 및 1.5 cm으로 증가시킴에 따라 기판의 탄성계수가 0.18 MPa와 0.2 MPa로 증가하였으며, Sylgard 184 강성도 국부변환부의 폭에 따른 기판 탄성계수의 변화는 등변형률의 Voigt 구조와 등응력의 Reuss 구조를 조합하여 예측한 값과 잘 일치하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권3호
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• pp.27-34
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• 2017

Polydimethylsiloxane (PDMS) 신축기판과 Au 박막 사이의 중간층으로서 parylene F의 적용 가능성을 분석하고, Au 박막의 스퍼터링 중에 발생하는 PDMS 기판의 swelling이 Au 박막의 신축변형-저항 특성에 미치는 영향을 분석하였다. Parylene F 중간층 없이 PDMS 기판에 스퍼터링한 150 nm 두께의 Au 박막은 $11.7{\Omega}$의 초기저항을 나타내었으며, 12.5%의 인장변형률에서 저항의 overflow가 발생하였다. 반면에 150 nm 두께의 parylene F 중간층을 갖는 Au 박막의 초기저항은 $1.21{\Omega}$이었으며 30% 인장변형률에서 저항이 $246{\Omega}$으로 저항증가비가 현저히 낮아졌다. PDMS 기판의 swelling이 발생함에 따라 30% 인장변형률에서 Au 박막의 저항이 $14.4{\Omega}$으로 크게 저하되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.351.1-351.1
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• 2016

While conventional electronic devices have been fabricated on the rigid and brittle Si based wafer as a semiconducting substrate, future devices are increasingly finding applications where flexibility and stretchability are further integrated to enable emerging and wearable devices. To achieve high flexibility and stretchability, various approaches are investigated such as polymer based conducting composite, thin metal films on the polymer substrate, and structural modifications for stretchable electronics. In spite of many efforts, it is still a challenge to identify a solution that offers both high stretchability and superior electrical properties. In this paper, we introduce a highly stretchable entangled-mesh graphene showing a potential to address such requirements as stretchability and good electrical performance. Entangle-mesh graphene was synthesized by CVD graphene on the Cu foil. To analyze the mechanical properties of entangled-mesh graphene, endurance and stretching tester have been used.