Jung, Soon-Won;Choi, Jeong Seon;Park, Chan Woo;Na, Bock Soon;Lim, Sang Chul;Lee, Sang Seok;Cho, Kyoung Ik;Chu, Hye Yong;Koo, Jae Bon
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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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.
Nam, Hyun Jin;Lim, Ji Yeon;Lee, Chang Hoon;Park, Se-Hoon
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.27
no.3
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pp.49-54
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2020
To attach a stretchable/flexible electrode to something or something to on electrode, conductive adhesives must be stretchable/flexible to suit the properties of the electrode. In particular, conductive adhesive require durability and heat resistance, and unlike conventional adhesives, they should also have conductivity. To this end, Epoxy, which has good strength and adhesion, was selected as an adhesive, and a plasticizer and a reinforcement were mixed instead of a two-liquid material consisting of a conventional theme and a hardener, and a four-liquid material was used to give stretchability/flexibility to high molecules. The conductive filler was selected as silver, a material with low resistance, and for high conductivity, three shapes of Ag particles were used to increase packing density. Conductivity was compared with these developed conductive adhesives and two epoxy-based conductive adhesives being sold in practice, and about 10 times better conductivity results were obtained than products being actually sold. In addition, conductivity, mechanical properties, adhesion and strength were evaluated according to the presence of plasticizers and reinforcement agent. There was also no problem with 60% tensile after 5 minutes of curing at 120℃, and pencil hardness was excellently measured at 6H. As a result of checking the adhesion of electrodes through 3M tape test, all of them showed excellent results regardless of the mixing ratio of binders. After attaching the Cu sheet on top of the electrode through conductive adhesive, the contact resistance was checked and showed excellent performance with 0.3 Ω.
Gold have been used as an electrode materials having a good mechanical flexibility as well as electrical conductivity, however the stretchability of the gold on a flexible substrate is poor because of its small elastic modulus. To overcome this mechanical inferiority, the reinforcing gold is necessary for the stretchable electronics. Among the reinforcing materials having a large elastic modulus, carbon nanotube (CNT) is the best candidate due to its good electrical conductivity and nanoscale diameter. Therefore, similarly to ferroconcrete technology, here we demonstrated gold electrodes mechanically reinforced by inserting fabrics of CNTs into their bodies. Flexibility and stretchability of the electrodes were determined for various densities of CNT fabrics. The roles of CNTs in resisting electrical disconnection of gold electrodes from the mechanical stress were confirmed using field emission scanning electron microscope and optical microscope. The best mechanical stability was achieved at a density of CNT fabrics manufactured by 1.5 ml spraying. The concept of the mechanical reinforced metal electrode by CNT is the first trial for the high stretchable conductive materials, and can be applied as electrodes materials in various flexible and stretchable electronic devices such as transistor, diode, sensor and solar cell and so on.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.104-104
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2014
미래형 전자소자는 높은 성능과 더불어 소형화, 박막화를 거쳐 휘어질 수 있고(flexible), 착용이 가능하며(wearable), 접을 수 있거나(foldable) 늘어날 수 있는(stretchable) 방향으로 발전해 가고 있다. 실리콘, 갈륨비소 등 무기소재를 기반으로 하는 전자소자의 경우 그 성능은 우수하나 딱딱하고 휘어질 수 없는 반면, 유기소재를 기반으로 하는 경우 보다 유연한 구조를 가질 수 있지만 성능이나 신뢰성면에서 아직 개선할 점이 많이 남아있다. 최근에는 성능이 우수한 무기소재를 초박막 형태로 구성하여 이를 휘거나 늘어날 수 있는 기판에 부착하는 형태의 소자들이 많이 개발되고 있으며 이를 통해 박막트랜지스터, LED, CMOS 회로, 태양 전지 및 각종 센서 등이 휘거나 심하게 변형될 수 있는 형태로 진화하였으며, 기존에 구현하기 어려웠던 피부에 부착이 가능한 전자소자, 반구형 구조를 갖는 이미지 센서 등의 구현이 가능하게 되었다. 무기소재 박막을 플렉서블 기판에 부착시키는 데에는 전사 프린팅(transfer printing) 방법이 핵심기술로서 주로 이용된다. 본 튜토리얼은 플렉서블/스트레쳐블 전자소자의 구현을 위한 전사 프린팅 방법을 소개하고, 구체적인 공정 방법과 이를 이용한 독특한 형태 전자소자의 개발에 대해 다루고자 한다.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.60-60
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2010
최근 사람의 피부나 내부 장기처럼 수축과 팽창이 일어나는 부위 등에 이식 가능한 소자 개발에 대한 연구가 많이 보고되었다. 현재 이런 stretchable electronics에 대한 연구는 channel material로서 실리콘이나 유기물, 그리고, 광학 리소그래피가 가능한 micro-electronics 에 국한되어 있다. 우리는 CVD 로 성장된 수십 나노미터의 직경을 갖는 $SnO_2$ 나노선을 슬라이딩 전이하여 실리콘 웨이퍼 상에서 소자화하고 이를 스트레칭이 가능한 PDMS 기판에 전이하여 stretchable nanowire device를 구현하였다. 해당 소자는 윗면과 아랫면 모두 폴리머로 덮여 있고 측정을 위한 전극이 따로 구성되어 있어 소자 특성의 열화가 최소화되게 제작되었으며, 수축과 팽창 시 받는 스트레인 또한 최소화하는 mechanical neutral structure를 갖게 제작되었다. 또한, 소자와 소자 혹은 소자와 전극간의 연결을 S자 형태로 구성하여 기판으로 사용된 PDMS를 수십 % 스트레칭하여도 소자의 전기적 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 이처럼 스트레칭이 가능한 나노선 소자는 구김이나 잡아 늘여지게 되는 다양한 표면위에 간단하게는 논리회로뿐만 아니라 나노선의 장점을 이용한 다양한 센서 및 기능 소자로서 응용이 가능할 것으로 예상된다.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.5
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pp.121-127
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2021
Reverse offset printing is considering as an emerging technology for printed electronics owing to its environmentally friendliness and cost-effectiveness. In reverse offset printing, selecting the materials for cliché and blanket is critical because of its minimum resolution, registration errors, aspect ratio of reliefs, pattern area, and reusability. Various materials such as silicon, quartz, glass, electroplated nickel plates, and imprinted polymers on rigid substrates can be used for the reverse offset printing of cliché. However, when new structures are designed for specific applications, new clichés need to re-fabricated each time employing multiple time-consuming and costly processes. Therefore, by modifying the blanket materials containing the printing ink, several new structures can be easily created using the same cliché. In this study, we investigated various elastomeric materials and evaluated their applicability for designing a highly stretchable blanket with controlled elastic deformation to implement tunable reverse offset printing.
Skin-compatible electronics have evolved to achieve both conformality and stretchability for stable contact with deformable biological skin. While existing research has largely concentrated on alternative materials, the potential of Parylene-based thin-film electrodes for stretchable on-skin applications remains relatively untapped. This study proposes an engineering strategy to achieve stretchability using the Parylene thin-film electrode. Unlike the conventional Parylene thin-film electrode, we introduce morphological adaptability via controlled microscale slits in the Parylene electrode structure. The slits-containing device enables unprecedented stretchability while maintaining critical electrical insulation properties during mechanical deformation. Finally, the demonstration on human skin shows the mechanical adaptability of these Parylene-based bioelectrodes while their electrical characteristics remain stable during various stretching conditions. Owing to the ultra-thinness of the Parylene coating, the wearable bioelectrode not only achieves stretchability but also conforms to the skin. Our findings broaden the practical use of Parylene thin-film bioelectrodes.
신축성 및 웨어러블 전자소자 응용을 위하여 엘라스토머 기판 상에 박막 트랜지스터를 제작하여 그 전기적 특성을 확인하였다. 제작된 트랜지스터의 신축성 향상을 위하여 엘라스토머 기판 상에 일반적인 포토리소그래피 공정과 습식식각 공정을 이용하여 국부적 단단한 폴리이미드 영역을 형성하여 사용하였다. 트랜지스터 특성 확인 결과 약 30 % 이상의 신축에서도 정상적인 트랜지스터 동작이 가능함을 확인하였다.
Flexible devices have been developed from their rigid, heavy origins to become bendable, stretchable and portable. Such a paper displays, e-skin, textile electronics are emerging research areas and became a mainstream of overall industry. Thin film transistors, diodes and sensors built on plastic sheets, textile and other unconventional substrates have a potential applications in wearable displays, biomedical devices and electronic system. In this review, we describe current trends in technologies for flexible/wearable electronics.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.423.1-423.1
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2016
Polyvinylidene fluoride (PVDF) has drawn much attention due to its many advantages. PVDF shows high mechanical strength and flexibility, thermal stability, and good piezoelectricity enabling its application to various fields such as sensors, actuators, and energy transducers. Further studies have been conducted on PVDF in the form of thin films. The thin films exhibit different ionic conductivity according to the number of pores within the film, letting these films to be applied as electrolytes or separators of batteries. Porous PVDF membranes are also easily processed, usually made by using electrospinning. However, a large portion of researches were conducted using PVDF membranes produced by far field electrospinning, which is not a well-controlled experimental method. In this paper, we use near field electrospinning (NFES) process for more controlled, small-scaled, mesh type PVDF structures of nano to micro fibers fabricated by controlling process parameters and investigate the properties of such membranous structures. These membranes vary according to geometrical shape, pore density, and fiber thickness. We then measured the mechanical strength and piezoelectric characteristic of the structures. With various geometries in the fiber structures and various scales in the fibers, these types of structures can potentially lead to broader applications for stretchable electronics and dielectric electro active polymers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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