특허 개요
본 특허는 늘어나는 전자기기에서 소자가 놓이는 단단한 부분을 입체적으로 배치하는 3차원 아일랜드-인터커넥터 플랫폼입니다. PI 등의 신축 기판을 단단한 아일랜드와 인터커넥터로 패터닝한 뒤, 희생층과 이중 전사 공정을 거쳐 프리스트레치 엘라스토머에 옮기고 응력을 방출해 일부 아일랜드를 공중 부양시킵니다. 서로 다른 평면의 아일랜드는 수직 인터커넥터로 연결되며, 초기 인장에서는 숨겨진 연결부가 평탄화되고 추가 인장에서는 인터커넥터가 신축해 응력을 완화합니다.
- 핵심 기능
단단한 아일랜드에 전자 소자를 집적하고, 인접 아일랜드 사이를 수직 인터커넥터로 전기적으로 연결합니다. 프리스트레치 탄성층의 응력 방출로 3차원 배열을 형성하며, 인장 시 인터커넥터가 변형을 분담해 아일랜드에 전달되는 응력을 줄입니다.
- 차별 강점
기존 동일 평면 아일랜드-인터커넥트 구조는 인터커넥터가 넓은 면적을 차지해 기능부 면적 비가 낮아질 수 있고, 기계적 버클링 방식은 다방향 신축성과 대면적화에 제약이 있습니다. 본 기술은 아일랜드를 서로 다른 평면에 배치하고 수직 인터커넥터를 적용해 기능부 공간 활용과 다방향 변형 대응을 함께 고려한 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 스트레처블 전자소자, 신축성 유기발광 다이오드, 압력 센서, 신축성 배터리 및 태양전지 분야에 활용 가능하며, 입체 배선과 변형 완화 구조가 필요한 소자 설계로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 웨어러블 디스플레이, 스마트 헬스케어 전자 패치, 피부 부착형 센서 및 유연 전자 모듈 제품군으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
3차원 단단한 아일랜드 패턴과 신축 인터커넥터를 대상으로 구조 시뮬레이션 기반 검증을 수행하고, 기존 동일 평면 2차원 어레이 구조와의 차이를 제시했습니다. 실제 전자 소자 집적 후의 전기·광학 성능, 반복 인장 수명 및 장기 신뢰성은 추가 검증이 필요합니다.
- 검증 대상: 3차원 단단한 아일랜드 패턴 및 신축 인터커넥터
- 비교 구조: 기존 동일 평면 2차원 어레이 구조
- 인장 조건: 전체 플랫폼 50% 인장
현재 성과
3차원 어레이 구조에서는 인터커넥터를 내부 공간에 배치하고 기능부 영역으로도 활용할 수 있어 기능부 면적 비를 확보하도록 설계됩니다. 동일 평면에서 인터커넥터가 기능부 면적을 차지하는 구조의 제약을 줄이는 효과를 목표로 합니다.
3차원 단단한 아일랜드 패턴과 신축 인터커넥터를 대상으로 구조 시뮬레이션 기반 검증이 제시되었습니다. 전체 플랫폼 인장 조건에서 구조의 변형 개념을 확인했으며, 실제 소자 집적 상태의 전기·광학 성능은 별도 검증이 필요합니다.
기존 동일 평면 구조는 아일랜드와 인터커넥터가 같은 평면에 배치되어 기능부 면적과 신축성 사이의 설계 제약이 있었습니다. 본 기술은 응력 방출로 아일랜드 일부를 부양하고, 서로 다른 평면의 아일랜드를 수직 인터커넥터로 연결하는 3차원 배열을 구현하는 점이 핵심 차별성입니다.
상용화까지 남은 부분
대면적 공정에서의 전사·희생층 식각·응력 방출 조건 재현성 검증
실제 OLED·센서·배터리 등 전자 소자 집적 후 전기·광학 성능 검증
반복 인장 환경에서의 인터커넥터 피로 수명 및 장기 신뢰성 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
3차원 형상을 갖는 단단한 아일랜드 패턴을 이용한 신축성 전자 소자 플랫폼 및 그 제작 방법
10-2021-0094704 (2021.07.20)
1020230013797 (2023.01.27)
1026220420000 (2024.01.03)
유승협 (한국과학기술원), 김수본 (한국과학기술원), 김태현 (한국과학기술원), 문한얼 (한국과학기술원)
한국과학기술원
한국과학기술원