[논문]신축성 전자패키지용 강성도 국부변환 신축기판의 계면접착력 향상공정

박동현; 오태성

doi:10.6117/kmeps.2018.25.4.111

신축성 전자패키지용 강성도 국부변환 신축기판의 계면접착력 향상공정
Interfacial Adhesion Enhancement Process of Local Stiffness-variant Stretchable Substrates for Stretchable Electronic Packages 원문보기 논문타임라인

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.25 no.4, 2018년, pp.111 - 118

박동현 (홍익대학교 공과대학 신소재공학과) , 오태성 (홍익대학교 공과대학 신소재공학과)

초록
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강성도가 서로 다른 두 polydimethylsiloxane (PDMS) 탄성고분자와 flexible printed circuit board (FPCB)로 이루어진 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 구조의 강성도 국부변환 신축기판을 개발하기 위해 PDMS와 FPCB를 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 접합한 후 접합공정에 따른 PDMS/FPCB 계면접착력을 분석하였다. 완전 경화된 PDMS에 acrylic-silicone 양면테이프의 silicone 접착제로 접착한 FPCB의 pull 강도는 259 kPa이었으며, pull 시험시 PDMS와 silicone 접착제 사이에서 박리가 발생하였다. 반면에 $60^{\circ}C$에서 15~20분 유지하여 반경화시킨 PDMS에 acrylic-silicone 양면테이프의 silicone 접착제로 FPCB를 접착 후 $60^{\circ}C$에서 12시간 유지하여 PDMS를 완전 경화시키면 pull 강도가 1,007~1,094 kPa로 크게 향상되었으며, pull 시험시 계면 박리가 acrylic-silicone 양면테이프의 acrylic 접착제와 FPCB 사이에서 발생하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to develop a local stiffness-variant stretchable substrate with the soft PDMS/hard PDMS/FPCB configuration consisting of two stiffness-different polydimethylsiloxane (PDMS) parts and flexible printed circuit board, a FPCB was bonded to PDMS using the acrylic-silicone double-sided tape and the interfacial adhesion of the PDMS/FPCB was evaluated. The pull strength of the FPCB, which was bonded to the fully cured PDMS using the silicone adhesive of the double-sided tape, was 259 kPa and the delamination during the pull test occurred at the interface between the PDMS and the silicone adhesive. On the contrary, the bonding process, for which the FPCB was bonded using the silicone adhesive to the PDMS partially cured for 15~20 minutes at $60^{\circ}C$ and then the PDMS was fully cured for 12 hours at $60^{\circ}C$, exhibited the remarkably enhanced pull strength of 1,007~1,094 kPa. With the above mentioned bonding process, the delamination during the pull test was observed at the interface between the FPCB and the acrylic adhesive of the acrylic-silicone double sided tape.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Schematic illustration of the process flow for a locally stiffness-variant stretchable substrate consisting of soft PDMS, hard PDMS, and FPCB: (a) attach the acrylicsilicone double-sided tape to FPCB, (b) attach the FPCB to a partially cured hard PDMS using the silicone adhesive of the double-sided tape, (c) fully cure the hard PDMS, and (d) after placing the FPCB-bonded hard PDMS into a mold, pour and fully cure the soft PDMS.
그림 Fig. 2. Schematic illustration of the stretchable substrate consisting of soft PDMS, hard PDMS, and FPCB after chip bonding.
그림 Fig. 3. Engineering stress-strain (σ-ε) and true stress-strain (σ_t-ε_t) curves of (a) hard PDMS and (b) soft PDMS.
그림 Fig. 4. Images of ink penetration into the delaminated interface between the FPCB and the fully cured hard PDMS, which were bonded together using the double-sided tape, at an applied tensile strain of (a) 3%, (b) 15%, (c) 22%, (d) 24%, (e) 28%, and (f) 30%.
그림 Fig. 5. Pull strength of the FPCB bonded using the double-sided tape to the PDMS fully cured or partially cured for 15~25 minutes and then fully cured after bonding
그림 Fig. 6. Optical images of the (a) FPCB side and (b) PDMS side after the pull test. The FPCB was bonded using the double-sided tape to the PDMS partially cured for 15 minutes before full curing of the PDMS..
그림 Fig. 7. Optical images of the (a) FPCB side and (b) PDMS side after the pull test. The FPCB was bonded using the double-sided tape to the PDMS partially cured for 20 minutes before full curing of the PDMS.
그림 Fig. 8. Optical images of the (a) FPCB side and (b) PDMS side after the pull test. The FPCB was bonded using the double-sided tape to the PDMS partially cured for 25 minutes before full curing of the PDMS.
그림 Fig. 9. Images to illustrate the deformation behavior of the locally stiffness-variant stretchable substrate at an applied strain of (a) 0%, (b) 10%, (c) 20%, and (d) 30%.
그림 Fig. 10. Actual strain of each part of the locally stiffness-variant stretchable substrate as a function of the applied tensile strain.

AI 본문요약
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문제 정의

반면에 PDMS의 강성도가 낮아지면 신축부에서 충분한 탄성변형을 확보할 수는 있으나, 강성도 차이가 크게 나는 PDMS와 FPCB 계면에서 변형 불일치가 크게 증가하여 계면 박리가 심해지는 단점이 있다. 본 연구에서는 PDMS 신축부에서는 충분한 탄성변형이 가능하면서도 PDMS에서 FPCB로 급 격한 강성도 변화를 완화시키기 위해 강성도가 낮은 soft PDMS, 강성도가 높은 hard PDMS와 FPCB로 구성된 3층 구조의 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 강성도 국부변환 신축기판을 구성하였다. 이때 soft PDMS는 base와 curing agent의 배합비를 20 : 1로 제작하였으며, hard PDMS는 10 : 1의 배합비를 사용하여 제작하였다.
본 연구에서는 island-bridge 구조의 강성도 국부변환 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 신축기판을 형성하기 위한 기본연구로서, PDMS와 FPCB를 acrylic-silicone 양면테이 프를 사용하여 접합한 후 PDMS의 반경화 조건에 따른 PDMS/FPCB 계면 접착력을 분석하였다. 이때 강성도가 서로 다른 hard PDMS와 soft PDMS는 silicone 탄성고분 자인 Syglard 184의 base와 curing agent의 혼합비를 각기 10 : 1과 20 : 1로 달리하여 제작하였다.
본 연구에서는 island-bridge 구조의 신축 전자패키지용 강성도 국부변환 신축기판을 형성하기 위한 기본연구로서 PDMS와 FPCB를 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 접합한 후 접합공정에 따른 PDMS/FPCB 계면접착력을 분석하였다.

제안 방법

이때 Fig. 1(a)와 같이 acrylic-silicone 양면테이프의 acrylic adhesive 면을 사용하여 양면테이프를 FPCB에 접착시켰다. Hard PDMS로 Sylgard 184의 base와 curing agent의 혼합비를 10 : 1이 되도록 혼합하여 60°C에서 15~25분 유지하여 반경화 시킨 후 그 위에 Fig.
(d)와 같이 hard PDMS/ FPCB를 40 mm×18 mm 크기로 잘라 패트리 디쉬 바닥에 놓고 그 위에 Sylgard 184의 base와 curing agent를 20 : 1 의 비율로 혼합한 액상 soft PDMS를 부은 후 60°C에서 12시간 동안 완전 경화시켜, Fig. 2와 같은 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 강성도 국부변환 신축기판을 제작하였다.
5의 pull 강도와 Figs. 6~8의 pull 시험 파단면의 광학사진을 바탕으로 공정의 편의성을 고려하여 반경화 시간 15분과 20분의 두 공정조건중에서 PDMS의 점도가 높 아져 FPCB를 부착시키기 용이한 20분 반경화 조건으로 hard PDMS/FPCB 기판을 제작하고 이를 soft PDMS 내에 embedding하여 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 구조의 강성도 국부변환 신축기판을 제작하였다. Fig.
FPCB에 접착한 acrylic-silicone 양면테이프의 silicone 접착제 부위를 반경화된 PDMS에 부착시키고 60°C에서 12시간 유지하여 PDMS를 완전 경화시킨 후 hard PDMS-양면테이프-FPCB 시편의 pull 시험을 진행하였다.
Hard PDMS에 부착된 FPCB에 대한 pull 테스트로 PDMS의 반경화 조건에 따른 hard PDMS와 acrylicsilicone 양면테이프의 silicone 접착제 사이의 접착력을 측정하였다. 이를 위해 반경화 조건을 달리하며 hard PDMS 에 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 1 cm × 1 cm 크기의 FPCB를 접착한 후 그 위에 1 cm × 1 cm 크기의 스틸 블록을 상업용 강력접착제를 사용하여 접착시켰다.
1에 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 강성도 국부변환 신축기판의 제작공정 모식도를 나타내었다. PDMS는 표면 에너지가 매우 낮아서 다른 물질과의 접착력이 약하기 때문에^2,20) 한 면에는 acrylic adhesive, 다른 한 면에는 silicone adhesive가 도포된 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 hard PDMS와 FPCB를 접착시켰다. 이때 Fig.
이에 비해 Hard PDMS는 FPCB가 부착된 중심축 부위는 상대적으로 인장변형이 적게 발생하는 반면에 중심축에서 벗어난 양 측면부는 상적으로 많이 늘어나 soft PDMS와의 계면이 오목한 형상을 나타내었다. Soft PDMS/hard PDMS/FPCB 구조의강 성도 국부변환 신축기판이 인장시 칩이 접속되는 FPCB 부위에서 변형률이 얼마나 효과적으로 억제되는지 분석 하기 위해 신축기판 각 부위의 실제 변형률을 측정하여 Fig. 10에 나타내었다. 각 인가 인장변형률에 대해 soft PDMS 부분은 인가 인장변형률과 동일한 인장변형률까지 늘어난 반면에 hard PDMS의 중심축 부분은 인가 변 형률이 10%일 때 3.
반경화 공정을 이용한 hard PDMS/FPCB 접합공정을 개발하기 전에 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 FPCB를 완전 경화된 hard PDMS에 접착한 후 30% 인장에 따른 계면박리 여부를 관찰하였다. 이때 hard PDMS/ FPCB의 계면박리 여부를 육안으로 쉽게 관찰하기 위하여 계면 부위에 검은색 잉크를 도포하여 박리가 일어날 경우 검은색 잉크가 계면으로 스며들도록 하였다.
반경화 공정을 이용한 hard PDMS/FPCB 접합공정을 개발하기 전에 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 FPCB를 완전 경화된 hard PDMS에 접착한 후 30% 인장에 따른 계면박리 여부를 관찰하였다. 이때 hard PDMS/ FPCB의 계면박리 여부를 육안으로 쉽게 관찰하기 위하여 계면 부위에 검은색 잉크를 도포하여 박리가 일어날 경우 검은색 잉크가 계면으로 스며들도록 하였다. Fig.
본 연구에서는 PDMS 신축부에서는 충분한 탄성변형이 가능하면서도 PDMS에서 FPCB로 급 격한 강성도 변화를 완화시키기 위해 강성도가 낮은 soft PDMS, 강성도가 높은 hard PDMS와 FPCB로 구성된 3층 구조의 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 강성도 국부변환 신축기판을 구성하였다. 이때 soft PDMS는 base와 curing agent의 배합비를 20 : 1로 제작하였으며, hard PDMS는 10 : 1의 배합비를 사용하여 제작하였다.
본 연구에서는 island-bridge 구조의 강성도 국부변환 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 신축기판을 형성하기 위한 기본연구로서, PDMS와 FPCB를 acrylic-silicone 양면테이 프를 사용하여 접합한 후 PDMS의 반경화 조건에 따른 PDMS/FPCB 계면 접착력을 분석하였다. 이때 강성도가 서로 다른 hard PDMS와 soft PDMS는 silicone 탄성고분 자인 Syglard 184의 base와 curing agent의 혼합비를 각기 10 : 1과 20 : 1로 달리하여 제작하였다. 혼합비에 따른 교차결합의 정도 차이에 기인하여 hard PDMS는 1.
이를 위해 반경화 조건을 달리하며 hard PDMS 에 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 1 cm × 1 cm 크기의 FPCB를 접착한 후 그 위에 1 cm × 1 cm 크기의 스틸 블록을 상업용 강력접착제를 사용하여 접착시켰다.
이와 같은 결과를 바탕으로 완전 경화된 PDMS의 표면이 매우 안정하여 silicone 접착제를 사용하여도 silicone 접착제에 대한 접착력이 약하다는 것을 확인하였다. 이를 해결하기 위해 반경화된 PDMS에 silicone 접착제를 장입하여 silicone 접착제와 반경화된 PDMS를 entangle 시킨 후 PDMS를 경화하는 공정 아이디어를 도출하였다. 반면에 FPCB에 부착된 양면테이프의 silicone 접착제를 경화를 전혀 시키지 않은 액상 PDMS에 넣으면 silicone 접착제와 PDMS 사이의 entanglement를 극대화할 수 있으나 양면테이프가 부착된 FPCB가 액상 PDMS 내로 가라앉아 버리는 문제가 발생하였다.
그런 다음 hard PDMS를 고정하고 FPCB에 접착된 스틸 블록을 잡아당겨 hard PDMS에서 FPCB를 떼어내는데 필요한 하중을 측정 후 이를 1 cm × 1 cm 면적으로 나누어 pull 강도로 환산하였다. 이와 같은 pull 시험결과 최적 조건으로 판단된 반경화 20분의 조건으로 제작한 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 신축기판을 30% 연신율 범위에서 인장하며 soft PDMS와 hard PDMS 및 hard PDMS와 FPCB 사이의 박리 여부를 관찰하였다.

대상 데이터

강성도 국부변환 신축기판의 신축부 재료로는 상용 PDMS인 Dow Corning사의 Sylgard 184를 사용하였으며 칩을 실장하기 위한 섬 부위는 FPCB를 사용하였다. PDMS 는 base와 curing agent의 배합비를 바꾸어줌으로써 강성도를 변화시키는 것이 가능하다고 보고되었다.

성능/효과

5N으로 증가한다고 보고되었다.²¹⁾ 반면에 완전 교차결합된 BR을 중간층으로 삽입하면 peel 하중이 0.06 N 밖에 되지 않는다고 발표되었다.²¹⁾ 이와 같은 보고는 본 연구에서 완전 경화된 PDMS와 silicone 접착제간의 계면에서는 교차결합이 형성되지 않아 pull 강도가 259 kPa인데 비해 반경화된 PDMS에 silicone 접착제를 부착시키고 PDMS를 경화시키면 이들 사이의 교차결합 발생에 의해 pull 강도가 1,007~1,094 kPa로 크게 향상되는 결과와 잘 일치하는 것으로 판단된다.
06 N 밖에 되지 않는다고 발표되었다.²¹⁾ 이와 같은 보고는 본 연구에서 완전 경화된 PDMS와 silicone 접착제간의 계면에서는 교차결합이 형성되지 않아 pull 강도가 259 kPa인데 비해 반경화된 PDMS에 silicone 접착제를 부착시키고 PDMS를 경화시키면 이들 사이의 교차결합 발생에 의해 pull 강도가 1,007~1,094 kPa로 크게 향상되는 결과와 잘 일치하는 것으로 판단된다. 에폭시 접착제를 사용하여 접합한 PDMS와 PI 사이의 peel 강도는 0.
²⁸⁾ 본 연구에서는 PDMS의 반경화공정을 사용하여 silicone 접착제로 접합한 PDMS/PI 계면의 pull 강도를 4배 정도 향상시키는 것이 가능하였는데, 이는 MPTMS 처리에 의한 계면접착력 향상 정도에 버금가는 수준으로 판단된다.²⁸⁾따라서 본 연구에서 수립한 PDMS의 반경화공정과 silicone 접착제를 이용한 PDMS/PI 계면접착력 향상방안이 기존에 보고된 연구들과 비교시 공정이 간단하면서도 계면접착력의 향상도 우수한 새로운 방안으로 판단된다.
072 N/mm에 비교시 약 4~6배 높다.²⁸⁾ 본 연구에서는 PDMS의 반경화공정을 사용하여 silicone 접착제로 접합한 PDMS/PI 계면의 pull 강도를 4배 정도 향상시키는 것이 가능하였는데, 이는 MPTMS 처리에 의한 계면접착력 향상 정도에 버금가는 수준으로 판단된다.²⁸⁾따라서 본 연구에서 수립한 PDMS의 반경화공정과 silicone 접착제를 이용한 PDMS/PI 계면접착력 향상방안이 기존에 보고된 연구들과 비교시 공정이 간단하면서도 계면접착력의 향상도 우수한 새로운 방안으로 판단된다.
^3,27)공칭탄성계수와 진탄성계수의 차이가 없는 금속과는 달리 hard PDMS나 soft PDMS에서 공칭탄성계수 E와 진탄성계수 E_t 가 크게 차이가 나는 이유는 PDMS는 탄성변형률이 금속에 비해 훨씬 커서 탄성변형중 순간 단면적과 초기 단면적의 차이가 크게 발생하는데 기인한다.³⁾FPCB의 공칭탄성계수는 hard PDMS나 soft PDMS에 비해 훨씬 높은 1.85 GPa로 측정 되었으며, 진탄성계수도 공칭탄성계수와 같은 값을 나타내었다.
PDMS 는 base와 curing agent의 배합비를 바꾸어줌으로써 강성도를 변화시키는 것이 가능하다고 보고되었다.³⁾강성도가 낮은 PDMS와 강성도가 높은 FPCB를 접합하여 PDMS/FPCB 신축기판을 형성시 PDMS의 강성도를 높일수록 FPCB와 강성도 차이가 작아져서 PDMS/FPCB 계면 박리가 쉽게 발생하지 않을 수 있는 반면에 PDMS의 신축변형이 잘 일어나지 않게 된다. 반면에 PDMS의 강성도가 낮아지면 신축부에서 충분한 탄성변형을 확보할 수는 있으나, 강성도 차이가 크게 나는 PDMS와 FPCB 계면에서 변형 불일치가 크게 증가하여 계면 박리가 심해지는 단점이 있다.
3에 base와 curing agent의 혼합비 10 : 1과 20 : 1로 형성한 hard PDMS와 soft PDMS의 공칭응력-공칭변형률 (σ − ε) 곡선과 진응력-진변형률(σ_t − ε_t) 곡선을 나타내었다.³⁾ 이 결과에서 base와 curing agent의 혼합비 10 : 1인 hard PDMS는 시편이 파단될 때까지 인장하였으며, base 와 curing agent의 혼합비 20 : 1인 soft PDMS는 공칭변형률 100%에서 인장시험을 멈추었다. 전체 변형률 구간의 공칭응력-공칭변형률 곡선에서 구한 hard PDMS와 soft PDMS의 공칭탄성계수 E는 각기 1.
이때 hard PDMS/ FPCB의 계면박리 여부를 육안으로 쉽게 관찰하기 위하여 계면 부위에 검은색 잉크를 도포하여 박리가 일어날 경우 검은색 잉크가 계면으로 스며들도록 하였다. Fig. 4 에 나타낸 것과 같이 3%의 인장변형률에서부터 hard PDMS와 FPCB 계면의 박리가 시작되어 잉크가 일부 그 사이로 스며들었으며, 30%까지 인장변형률을 증가시킴에 따라 박리된 영역이 점차 증가하는 것이 관찰되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 완전 경화된 PDMS의 표면이 매우 안정하여 silicone 접착제를 사용하여도 silicone 접착제에 대한 접착력이 약하다는 것을 확인하였다.
072 N/mm로 향상된다고 보고되어²⁸⁾ PDMS를 다른 폴리머에 접합시 에폭시 접착제보다 silicone 접착제가 더 효과적임을 알 수 있다. PI 필름에 액상 PDMS을 스핀코팅하고 경화시킨 PI/ PDMS 계면의 peel 강도는 0.01 N/mm로 silicone 접착제를 사용하여 PI를 고상 PDMS에 접합한 계면의 peel 강도 0.072 N/mm 보다 낮아 silicone 접착제가 PDMS와 PI의 접합에 효과적인 방법임을 뒷받침한다.²⁸⁾ 에폭시 접착제를 사용하여 접합한 PDMS/PI 계면의 경우 PDMS 표면 또는 PDMS와 PI 표면에 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTMS)를 액상이나 기상 deposition 처리하면 peel 강도가 0.
10에 나타내었다. 각 인가 인장변형률에 대해 soft PDMS 부분은 인가 인장변형률과 동일한 인장변형률까지 늘어난 반면에 hard PDMS의 중심축 부분은 인가 변 형률이 10%일 때 3.5% 인장되었으며 인가 변형률이 20% 일 때는 6.2% 인장되었고 30% 인가변형률에서는 8.6%만 인장되었다. 반면 hard PDMS의 양 측면부는 10%, 20%, 30%의 인가변형률에서 실제 인장된 변형률은 각기 4.
9에 20분 반경화 조건으로 제작한 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 강성도 국부변환 신축기판을 30% 변형률까지 인장시키며 관찰한 사진을 나타내었다. 변형률 30%까지 인장시에도 soft PDMS와 hard PDMS 및 FPCB와 PDMS 사이에 박리가 일어나지 않고 안정적으로 잘 접합되어 있는 것이 관찰되었다. 인장시험시 soft PDMS 부분은 인가 인장률과 동일하게 늘어나며 변형되었다.
83 MPa의 진탄성계수를 나타내었다. 완전 경화된 PDMS에 silicone 접착제를 사용하여 부착한 FPCB의 pull 강도는 259 kPa 이었는데, PDMS를 15~20분 반경화 시킨 다음 silicone 접착제를 사용하여 FPCB를 부착하고 PDMS를 경화시킴에 따라 silicone 접착제가 반경화 PDMS와 entangle 되는 anchoring 효과와 더불어 반경화 PDMS의 분자사슬과 silicone 접착제의 분자사슬간의 가교반응에 기인하여 pull 강도가 1,007~1,094 kPa로 크게 향상되었다. 이와 같은 반경화 PDMS를 이용한 접합공정에 의해 PDMS와 silicone 접착제 사이의 접합력이 FPCB와 acrylic 접착제 사이의 접합력보다 더 높아졌다.
이에 비해 인가변형률 30%에도 FPCB는 전혀 변형이 발생되지 않았다. 이와 같은 결과로부터 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 강성도 국부변환 신축기판이 칩이 실장되는 부위에서는 신축변형이 억제 되어야 하는 island-bridge 구조의 신축 전자패키지 구성에 매우 적합하다는 것을 알 수 있다.
8과 같이 25분 반경화 조건의 시편에서는 FPCB 면에서 회백색의 불투명한 양면테이프가 관찰되어 PDMS와 양면테이프의 silicone adhesive가 떨어진 것이 관찰되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 반경화 조건 15분과 20분의 조건으로 처리한 PDMS와 silicone 접착제 사이의 접착력이 FPCB와 아크릴 접착제 간의 접착력보다 더 높아졌음을 알 수 있다.
4 에 나타낸 것과 같이 3%의 인장변형률에서부터 hard PDMS와 FPCB 계면의 박리가 시작되어 잉크가 일부 그 사이로 스며들었으며, 30%까지 인장변형률을 증가시킴에 따라 박리된 영역이 점차 증가하는 것이 관찰되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 완전 경화된 PDMS의 표면이 매우 안정하여 silicone 접착제를 사용하여도 silicone 접착제에 대한 접착력이 약하다는 것을 확인하였다. 이를 해결하기 위해 반경화된 PDMS에 silicone 접착제를 장입하여 silicone 접착제와 반경화된 PDMS를 entangle 시킨 후 PDMS를 경화하는 공정 아이디어를 도출하였다.
³⁾ 이 결과에서 base와 curing agent의 혼합비 10 : 1인 hard PDMS는 시편이 파단될 때까지 인장하였으며, base 와 curing agent의 혼합비 20 : 1인 soft PDMS는 공칭변형률 100%에서 인장시험을 멈추었다. 전체 변형률 구간의 공칭응력-공칭변형률 곡선에서 구한 hard PDMS와 soft PDMS의 공칭탄성계수 E는 각기 1.74 MPa과 0.28 MPa, 진응력-진변형률 곡선에서 구한 hard PDMS는 hard PDMS와 soft PDMS의 진탄성계수 E_t 는 각기 3.57 MPa과 0.83 MPa로 측정되었으며, 이와 같은 hard PDMS와 soft PDMS의 탄성계수 차이는 curing agent에 의한 교차결합의 정도에 기인한다.^3,27)공칭탄성계수와 진탄성계수의 차이가 없는 금속과는 달리 hard PDMS나 soft PDMS에서 공칭탄성계수 E와 진탄성계수 E_t 가 크게 차이가 나는 이유는 PDMS는 탄성변형률이 금속에 비해 훨씬 커서 탄성변형중 순간 단면적과 초기 단면적의 차이가 크게 발생하는데 기인한다.
이때 강성도가 서로 다른 hard PDMS와 soft PDMS는 silicone 탄성고분 자인 Syglard 184의 base와 curing agent의 혼합비를 각기 10 : 1과 20 : 1로 달리하여 제작하였다. 혼합비에 따른 교차결합의 정도 차이에 기인하여 hard PDMS는 1.74 MPa 의 공칭탄성계수와 3.57 MPa의 진탄성계수를 나타내었으며, soft PDMS는 이보다 낮은 0.28 MPa의 공칭탄성계수와 0.83 MPa의 진탄성계수를 나타내었다. 완전 경화된 PDMS에 silicone 접착제를 사용하여 부착한 FPCB의 pull 강도는 259 kPa 이었는데, PDMS를 15~20분 반경화 시킨 다음 silicone 접착제를 사용하여 FPCB를 부착하고 PDMS를 경화시킴에 따라 silicone 접착제가 반경화 PDMS와 entangle 되는 anchoring 효과와 더불어 반경화 PDMS의 분자사슬과 silicone 접착제의 분자사슬간의 가교반응에 기인하여 pull 강도가 1,007~1,094 kPa로 크게 향상되었다.

후속연구

마이크로 유동 채널 기술분야에서 표면 활성화, 중간층 삽입이나 표면개질법을 이용한 PDMS와 다른 플라스틱 재료간의 접착력 향상에 대한 보고들은 peel 시험, 전단 강도 시험, scratch 시험을 사용하여 평가된 결과들이기 때문에21-26) 본 연구에서 사용한 pull 시험과 직접적인 비교는 어려우나 서로 정성적인 비교는 가능할 것이다.
이와 같은 반경화 PDMS를 이용한 접합공정에 의해 PDMS와 silicone 접착제 사이의 접합력이 FPCB와 acrylic 접착제 사이의 접합력보다 더 높아졌다. 이와 같은 결과 들을 바탕으로 본 연구에서 수립한 PDMS의 반경화공정과 silicone 접착제를 이용한 PDMS/PI 접합공정이 간단하면서도 계면접착력의 향상도 우수한 새로운 방안으로 제안할 수 있다. Soft PDMS/hard PDMS/FPCB 구조의 강성도 국부변환 신축기판을 30% 변형률로 인장시에도 island-bridge 구조의 신축성 패키지에서 island 역할을 하는 FPCB에서는 변형이 발생하지 않았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	신축성 전자소자란?	신축성 전자소자는 유연성과 더불어 신축성을 지니고 있어 굽히고, 접고, 비틀고, 잡아당기고 누르는 동작에 순응한 탄성변형과 함께 전기적으로 안정된 작동이 가능한 제품이다. 1-14) 신축성 전자소자의 응용예로는 대면적 순응형 디스플레이 (large-area conformable display), 전자 눈 (electronic eyes)이나 벤딩 엑츄에이터와 같이 삼차원 굴 곡 전자소자, 신축성 LED, 신축성 태양전지, 삽입형transient electronics, 헬스 모니터링 시스템, 인공 센싱피 부 (synthetic sensitive skins), 스킨패치형 센서, 생의학 전 극, 스마트 의류를 들 수 있다.
	신축성 반도체가 활용되지 못한 이유는?	신축성 전자소자용 신축 전자패키지를 구성하는 주요 요소로는 신축기판, 신축배선과 신축성 반도체를 들 수 있는데, 이중에서 신축 전자패키지의 구현에 가장 걸림돌이 되는 요소가 신축성 반도체이다. 1,2) 반도체 자체가 신축성을 갖기 위해서는 유기물 반도체가 개발되어야 하나, 이제까지 연구된 유기물 반도체들의 전기적 특성이 열등하기 때문에 이들을 사용하여 전자패키지를 구성하는 것이 매우 어려운 실정이다. 1,17) 이와 같은 신축성 전 자부품의 기술수준을 감안할 때 island-bridge 구조의 신축 전자패키지가 현실적인 대안으로 인식되고 있다.
	신축성 전자소자는 어디에 사용될 수 있는가?	신축성 전자소자는 유연성과 더불어 신축성을 지니고 있어 굽히고, 접고, 비틀고, 잡아당기고 누르는 동작에 순응한 탄성변형과 함께 전기적으로 안정된 작동이 가능한 제품이다. 1-14) 신축성 전자소자의 응용예로는 대면적 순응형 디스플레이 (large-area conformable display), 전자 눈 (electronic eyes)이나 벤딩 엑츄에이터와 같이 삼차원 굴 곡 전자소자, 신축성 LED, 신축성 태양전지, 삽입형transient electronics, 헬스 모니터링 시스템, 인공 센싱피 부 (synthetic sensitive skins), 스킨패치형 센서, 생의학 전 극, 스마트 의류를 들 수 있다. 1-16)

참고문헌 (28)
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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