[go: up one dir, main page]

JP7503271B2 - Skin-attachable electronic device and method for manufacturing same - Google Patents

Skin-attachable electronic device and method for manufacturing same Download PDF

Info

Publication number
JP7503271B2
JP7503271B2 JP2021532979A JP2021532979A JP7503271B2 JP 7503271 B2 JP7503271 B2 JP 7503271B2 JP 2021532979 A JP2021532979 A JP 2021532979A JP 2021532979 A JP2021532979 A JP 2021532979A JP 7503271 B2 JP7503271 B2 JP 7503271B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
skin
holes
forming
flexible patch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021532979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022513768A (en
Inventor
ジヨン ハン,
ハン-ウル ヨン,
ウンジュ キム,
ジファン キム,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amorepacific Corp
Original Assignee
Amorepacific Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US16/223,541 external-priority patent/US11109796B2/en
Application filed by Amorepacific Corp filed Critical Amorepacific Corp
Publication of JP2022513768A publication Critical patent/JP2022513768A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7503271B2 publication Critical patent/JP7503271B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2018年12月18日付けで出願された米国特許出願第16/223,541号、及び2019年7月2日付けで出願された韓国特許出願第10-2019-0079400号に基づく優先権を主張し、これらの出願内容全体が本出願に参照により援用される。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This application claims priority to U.S. Patent Application No. 16/223,541, filed December 18, 2018, and Korean Patent Application No. 10-2019-0079400, filed July 2, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

実施例は、皮膚に貼り付け可能な電子機器に関する発明であって、より詳しくは、(例えば、活性層を含む)半導体素子及び(例えば、電極及び/又はインターコネクトなどを含む)回路構成要素から構成された、半導体回路ユニット、そして前記半導体回路ユニットが集積される基板として用いられる、皮膚に貼り付け可能なフレキシブルパッチを含む電子機器、及びこれを製造する方法に関する。特に、回路の基板として用いられるフレキシブルパッチは、複数の貫通孔を有しており、高い通気性や強い貼付性を有する。 The embodiment relates to an invention relating to an electronic device that can be attached to the skin, and more specifically, to an electronic device including a semiconductor circuit unit composed of a semiconductor element (including, for example, an active layer) and circuit components (including, for example, electrodes and/or interconnects, etc.), and a flexible patch that can be attached to the skin and is used as a substrate on which the semiconductor circuit unit is integrated, and a method for manufacturing the same. In particular, the flexible patch used as the substrate for the circuit has multiple through holes and has high breathability and strong adhesion.

産業及び経済の発展で生活が豊かになるにつれ、多くの現代人は単に健康な暮らしを営もうとする欲求を超えて、より若くて美しい顔及び身体を維持し続けたいという欲求を持っている。このような現代人の欲求を満たすべく、自分の健康状態、特に皮膚状態を持続的にモニタリングできるようにする(例えば、スキンセンサのような)皮膚適合型電子感知技術(skin-conformable electronic sensing technology)についての関心が高まっている。 As industrial and economic development makes people's lives more affluent, many modern people have a desire to go beyond simply living a healthy life to maintaining a youthful and beautiful face and body. To satisfy this desire, there is growing interest in skin-conformable electronic sensing technology (such as skin sensors) that allows people to continuously monitor their health conditions, especially their skin conditions.

一般的に皮膚の変化、状態などのような皮膚に関する情報を得るためには、スキンセンサを対象者の皮膚に貼り付ける。しかし、皮膚は、身体の最も外側に位置し最大の面積を有する外表面器官であって、化合物人体の恒常性(homeostasis)を保つうえで必須のものである、汗、皮脂分泌物(sebum secretion)、揮発性有機排出物といったような、気孔を基盤とする多様な生物学的行動を行う。皮膚に貼り付けるスキンセンサは、前述した皮膚の生物学的特性を考慮して製作する必要がある。 In general, to obtain information about the skin, such as changes and conditions of the skin, a skin sensor is attached to the skin of a subject. However, the skin is the outermost organ of the body with the largest area, and performs various biological actions based on pores, such as sweat, sebum secretion, and volatile organic emissions, which are essential for maintaining homeostasis of the human body. The skin sensor to be attached to the skin must be manufactured taking into account the biological characteristics of the skin mentioned above.

したがって、長期間の健康状態、又は皮膚状態をモニタリングする高品質のスキンセンサは、貼付性や通気性をいずれも必須要件として有する必要がある。 Therefore, a high-quality skin sensor that monitors long-term health or skin conditions must have both adhesiveness and breathability as essential requirements.

従来のスキンセンサは、低い侵透性(poor permeability)を有する、PI又はPETなどの高分子基板を用いて製造されていたため、皮膚に貼り付けると、皮膚の気孔を塞いで皮膚の生理活動を妨害し、炎症や刺激を誘発するという問題が提起されてきた。スキンセンサと皮膚間の強力な貼り合わせのために化学粘着剤が更に用いられる場合、炎症がさらに酷くなる可能性もある。感染された皮膚はウイルスに対する保護機能を喪失するため、二次感染や合併症が発生することがある。また、皮膚よりも1000倍程度大きい高分子基板の弾性係数(elastic modulus)に起因して、皮膚への貼付力が非常に低いため皮膚に長時間貼り付けできないか、再度貼り付けたとしても貼付効率が非常に落ちるという問題もある。 Conventional skin sensors are manufactured using polymer substrates such as PI or PET, which have low permeability, and problems have been raised that when attached to the skin, they block the pores of the skin, disrupt the physiological activity of the skin, and induce inflammation and irritation. If a chemical adhesive is additionally used to strongly attach the skin sensor to the skin, the inflammation may become even worse. Infected skin loses its protective function against viruses, which can lead to secondary infections and complications. In addition, due to the elastic modulus of the polymer substrate, which is about 1,000 times larger than the skin, there is a problem that the adhesion force to the skin is very low, making it impossible to attach the sensor to the skin for a long time, or even if it is reattached, the adhesion efficiency is very low.

これを克服するために、皮膚の機械的性質と類似したPDMSなどの弾性重合体(elastomer)を基盤に貼付表面がタコの吸盤、又はとかげの足裏のようなマイクロ構造を有するスキンセンサの開発が試みられているが、このようなマイクロ構造は表面上のみに存在する、非貫通型の構造である。このため、製造過程が複雑であり、且つ小型化が難しいという限界がある。 To overcome this, attempts have been made to develop skin sensors that have a microstructure like an octopus's suction cup or a lizard's sole, attached to a base of an elastomer such as PDMS, which has similar mechanical properties to skin. However, these microstructures are non-penetrating structures that exist only on the surface. This means that the manufacturing process is complicated and miniaturization is difficult.

また、このような弾性重合体基盤のスキンセンサを製造するに際して、変形可能であり且つ通常用いられるシリコン基板に比べてフレキシブルであるため、スキンセンサの回路素子を弾性重合体上に集積させ難いという限界がある。 In addition, when manufacturing such an elastic polymer-based skin sensor, there is a limitation in that it is difficult to integrate the circuit elements of the skin sensor on the elastic polymer because it is deformable and more flexible than the silicon substrates that are commonly used.

本発明の一側面によれば、回路構成要素から構成された半導体回路ユニット及び前記半導体回路ユニットが集積される基板として用いられる、皮膚に貼り付け可能なフレキシブルパッチを含む電子機器を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an electronic device that includes a semiconductor circuit unit composed of circuit components and a flexible patch that can be attached to the skin and is used as a substrate on which the semiconductor circuit unit is integrated.

また、前記電子機器を製造する方法を提供することができる。 It is also possible to provide a method for manufacturing the electronic device.

本発明の一側面に係る皮膚に貼り付け可能な電子機器は、半導体回路ユニット - 該半導体回路ユニットは電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む回路素子;そして絶縁層、及び活性層を含む半導体素子を含む;及び複数の貫通孔を含む、皮膚に貼り付け可能になるように構成されたフレキシブルパッチを含み、前記絶縁層は、前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔を含む。 An electronic device that can be attached to the skin according to one aspect of the present invention includes a semiconductor circuit unit - the semiconductor circuit unit includes a circuit element including one or more of an electrode and an interconnect; and an insulating layer, and a semiconductor element including an active layer; and a flexible patch configured to be attached to the skin, the flexible patch including a plurality of through holes, the insulating layer including a plurality of through holes corresponding to the plurality of through holes of the flexible patch.

一実施例において、前記複数の貫通孔は、円形の貫通孔を含み、前記複数の貫通孔間の間隔は60μm未満であってよい。 In one embodiment, the plurality of through holes may include circular through holes, and the spacing between the plurality of through holes may be less than 60 μm.

一実施例において、前記複数の貫通孔は、亜鈴状の貫通孔を更に含んでよい。 In one embodiment, the plurality of through holes may further include dumbbell-shaped through holes.

一実施例において、前記複数の貫通孔は、第1直径を有する第1貫通孔及び第2直径を有する第2貫通孔の組み合わせを含んでよい。ここで、前記第1直径は、第2直径よりも大きく、前記第2貫通孔は、第1貫通孔の周囲に位置してよい。 In one embodiment, the plurality of through holes may include a combination of a first through hole having a first diameter and a second through hole having a second diameter, where the first diameter is greater than the second diameter, and the second through holes may be located around the first through hole.

一実施例において、前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔と前記絶縁層の複数の貫通孔とが平面上マッチングするように、前記フレキシブルパッチが前記活性層上に配置されてよい。 In one embodiment, the flexible patch may be positioned on the active layer such that the multiple through holes of the flexible patch and the multiple through holes of the insulating layer match in a plane.

一実施例において、前記活性層は、AlN又はGaNを含む物質からなってよい。 In one embodiment, the active layer may be made of a material including AlN or GaN.

一実施例において、前記回路素子は、第1電極及び前記第1電極の向かい側に位置した第2電極を含んでよい。ここで、前記第1電極は、一つ以上の第1バーを含み、前記第2電極は、一つ以上の第2バーを含み、前記第1バーは、該第1バーの平面がジグザグ(zigzAg)形態であって、前記第2電極に向かって延び、前記第2バーは、該第2バーの平面がジグザグ形態であって、前記第1電極に向かって延びる。 In one embodiment, the circuit element may include a first electrode and a second electrode located opposite the first electrode. Here, the first electrode includes one or more first bars, the second electrode includes one or more second bars, the first bars extend toward the second electrode with a zigzag shape in the plane of the first bar, and the second bars extend toward the first electrode with a zigzag shape in the plane of the second bar.

一実施例において、前記第1バー又は第2バーのジグザグ形態は、バーの延び方向が変わる地点に位置したヒンジパターンを含んでよい。 In one embodiment, the zigzag shape of the first or second bar may include a hinge pattern located at a point where the extension direction of the bar changes.

一実施例において、前記フレキシブルパッチは、第1弾性係数を有する第1フレキシブル層及び第2弾性係数を有する第2フレキシブル層を含んでよい。ここで、前記第1弾性係数は、第2弾性係数よりも低い値であってよい。 In one embodiment, the flexible patch may include a first flexible layer having a first elastic modulus and a second flexible layer having a second elastic modulus, where the first elastic modulus may be lower than the second elastic modulus.

一実施例において、前記第1フレキシブル層の厚さt 及び第2フレキシブル層の厚さt は、次の数学式に基づいて決められる。 In one embodiment, the thickness t1 of the first flexible layer and the thickness t2 of the second flexible layer are determined according to the following mathematical formula:

[数学式]

Figure 0007503271000001
[Mathematical formula]
Figure 0007503271000001

前記式中、tはフレキシブルパッチの厚さ、E は第1フレキシブル層の弾性係数、E は第2フレキシブル層の弾性係数、Rは皮膚に貼り付けられたフレキシブルパッチの曲率、γdSkinは皮膚の接触表面の分散成分、γdPatchはパッチの接触表面の分散成分を示し、γpSkinは皮膚の接触表面の極性成分、γpPatchはパッチの接触表面の極性成分を示す。 In the above formula, t is the thickness of the flexible patch, E1 is the elastic modulus of the first flexible layer, E2 is the elastic modulus of the second flexible layer, R is the curvature of the flexible patch attached to the skin, γdSkin is the dispersion component of the contact surface of the skin, γdPatch is the dispersion component of the contact surface of the patch, γpSkin is the polar component of the contact surface of the skin, and γpPatch is the polar component of the contact surface of the patch.

本発明の他の一側面に係る皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、第1基板上に犠牲層を形成するステップ;前記犠牲層上に半導体素子及び回路素子を含む半導体回路ユニットを形成するステップ;複数の貫通孔を含むフレキシブルパッチを前記半導体回路上に貼り合わせるステップ;及び前記半導体回路ユニット及びフレキシブルパッチを含む電子機器を製造するために前記犠牲層をエッチングするステップを含んでよい。 A method for manufacturing an electronic device that can be attached to the skin according to another aspect of the present invention may include the steps of forming a sacrificial layer on a first substrate; forming a semiconductor circuit unit including a semiconductor element and a circuit element on the sacrificial layer; attaching a flexible patch including a plurality of through holes onto the semiconductor circuit; and etching the sacrificial layer to manufacture an electronic device including the semiconductor circuit unit and the flexible patch.

一実施例において、前記半導体回路ユニットを形成するステップは、回路素子を前記犠牲層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む;絶縁層を前記回路素子上に形成するステップ - 該絶縁層は前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔を有するように形成される;及び活性層を前記絶縁層上に形成するステップ;を含んでよい。 In one embodiment, the step of forming the semiconductor circuit unit may include the steps of forming a circuit element on the sacrificial layer, the circuit element including one or more of an electrode and an interconnect; forming an insulating layer on the circuit element, the insulating layer being formed to have a plurality of through holes corresponding to the plurality of through holes of the flexible patch; and forming an active layer on the insulating layer.

一実施例において、前記活性層を形成するステップは、第2基板上に活性層を形成するステップ;前記活性層上にストレッサ層を形成するステップ;前記ストレッサ層にテープを配置するステップ;前記テープを利用して前記第2基板から前記活性層及びストレッサ層を剥離するステップ;剥離された活性層及びストレッサ層を前記絶縁層上に転写するステップ - 剥離された活性層が前記絶縁層上に転写される;及び前記テープを利用して前記活性層から前記ストレッサ層を剥離するステップを含んでよい。 In one embodiment, the step of forming the active layer may include the steps of: forming an active layer on a second substrate; forming a stressor layer on the active layer; placing tape on the stressor layer; peeling the active layer and stressor layer from the second substrate using the tape; transferring the peeled active layer and stressor layer onto the insulating layer - the peeled active layer is transferred onto the insulating layer; and peeling the stressor layer from the active layer using the tape.

一実施例において、前記ストレッサ層は複数の層からなり、
前記ストレッサ層を形成するステップは、蒸発(evaporating)によって前記活性層上に第1ストレッサ層を形成するステップ;スパッタリング蒸着によって前記第1ストレッサ層上に第2ストレッサ層を形成するステップ;及びスパッタリング蒸着によって前記第2ストレッサ層上に第3ストレッサ層を形成するステップを含んでよい。
In one embodiment, the stressor layer comprises a plurality of layers,
The step of forming the stressor layer may include the steps of forming a first stressor layer on the active layer by evaporation; forming a second stressor layer on the first stressor layer by sputtering deposition; and forming a third stressor layer on the second stressor layer by sputtering deposition.

一実施例において、前記第2ストレッサ層は、Alを含む物質からなり、前記第3ストレッサ層は、Niを含む物質からなってよい。 In one embodiment, the second stressor layer may be made of a material containing Al, and the third stressor layer may be made of a material containing Ni.

一実施例において、前記第1ストレッサ層は、Ni又はAgNiを含む物質からなってよい。 In one embodiment, the first stressor layer may be made of a material containing Ni or AgNi.

一実施例において、前記貼り合わせるステップは、前記フレキシブルパッチ及び半導体回路ユニット間に圧力を加えるステップを更に含んでよい。 In one embodiment, the bonding step may further include a step of applying pressure between the flexible patch and the semiconductor circuit unit.

一実施例において、皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、貼り合わせの前に前記半導体回路ユニット及びフレキシブルパッチをプラズマ処理(plasma treatment)するステップを更に含んでよい。 In one embodiment, the method for manufacturing an electronic device that can be attached to the skin may further include a step of subjecting the semiconductor circuit unit and the flexible patch to a plasma treatment before bonding.

一実施例において、前記貼り合わせるステップは、前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔と前記絶縁層の複数の貫通孔とが平面上マッチングするように、前記フレキシブルパッチが前記活性層上に配置されてよい。 In one embodiment, the bonding step may include placing the flexible patch on the active layer such that the multiple through holes of the flexible patch and the multiple through holes of the insulating layer match in a plane.

一実施例において、前記犠牲層は、Ni、Cr、Al、及びこれらの組み合わせのうちのいずれか一つの物質からなってよい。 In one embodiment, the sacrificial layer may be made of any one of Ni, Cr, Al, and combinations thereof.

一実施例において、前記半導体回路ユニットを形成するステップは、活性層を前記犠牲層上に形成するステップ;絶縁層を前記活性層上に形成するステップ;及び回路素子を前記絶縁層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含んでよい。 In one embodiment, the step of forming the semiconductor circuit unit includes the steps of: forming an active layer on the sacrificial layer; forming an insulating layer on the active layer; and forming circuit elements on the insulating layer, the circuit elements may include one or more of electrodes and interconnects.

本発明のまた他の一側面に係る皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、第1基板上に犠牲層を形成するステップ;回路素子及び半導体素子を含む半導体回路ユニットを前記犠牲層上に形成するステップ;フレキシブルパッチ層を前記半導体回路ユニット上に形成するステップ;複数の貫通孔を形成させる溝を含む型をフレキシブルパッチ層に接触するステップ - 該溝を除く型部分は前記フレキシブルパッチ層を貫通する;及び電子機器を製造するために前記犠牲層をエッチングするステップを含んでよい。 According to another aspect of the present invention, a method for manufacturing an electronic device that can be attached to the skin may include the steps of forming a sacrificial layer on a first substrate; forming a semiconductor circuit unit including a circuit element and a semiconductor element on the sacrificial layer; forming a flexible patch layer on the semiconductor circuit unit; contacting a mold including grooves for forming a plurality of through holes with the flexible patch layer - the mold portion excluding the grooves penetrates the flexible patch layer; and etching the sacrificial layer to manufacture the electronic device.

一実施例において、前記半導体回路ユニットを前記犠牲層上に形成するステップは、回路素子を前記犠牲層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む;絶縁層を前記回路素子上に形成するステップ - 該絶縁層は前記型によって形成されたフレキシブルパッチ層の複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔を含む;及び活性層を前記絶縁層上に形成するステップを含んでよい。 In one embodiment, forming the semiconductor circuit unit on the sacrificial layer may include forming a circuit element on the sacrificial layer, the circuit element including one or more of an electrode and an interconnect; forming an insulating layer on the circuit element, the insulating layer including a plurality of through holes corresponding to the plurality of through holes of the flexible patch layer formed by the mold; and forming an active layer on the insulating layer.

一実施例において、前記半導体回路ユニットを前記犠牲層上に形成するステップは、活性層を前記犠牲層上に形成するステップ;絶縁層を前記活性層上に形成するステップ - 該絶縁層は前記型によって形成されたフレキシブルパッチ層の複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔を含む;及び回路素子を前記絶縁層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む;を含んでよい。 In one embodiment, forming the semiconductor circuit unit on the sacrificial layer may include forming an active layer on the sacrificial layer; forming an insulating layer on the active layer, the insulating layer including a plurality of through holes corresponding to the plurality of through holes of the flexible patch layer formed by the mold; and forming a circuit element on the insulating layer, the circuit element including one or more of an electrode and an interconnect.

一実施例において、皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、活性層を形成する前に、ポリアミド層を前記犠牲層上に形成するステップ;及び前記型をフレキシブルパッチ層に接触した後に、前記ポリアミド層を除去するステップを更に含んでよい。 In one embodiment, the method for manufacturing a skin-attachable electronic device may further include forming a polyamide layer on the sacrificial layer before forming the active layer; and removing the polyamide layer after contacting the mold with the flexible patch layer.

一実施例において、前記活性層を形成するステップは、転写構造物を利用して前記活性層を前記ポリアミド層上に形成するステップを含んでよい。 In one embodiment, forming the active layer may include forming the active layer on the polyamide layer using a transfer structure.

一実施例において、皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、前記活性層の幅が前記型によって形成される貫通孔の幅よりも小さくなるように活性層をパターニングするステップを更に含んでよい。 In one embodiment, the method for manufacturing a skin-attachable electronic device may further include a step of patterning the active layer such that the width of the active layer is smaller than the width of the through-hole formed by the mold.

一実施例において、前記複数の溝を含む型をフレキシブルパッチ層に接触するステップは、前記フレキシブルパッチ層を加熱するステップを含んでよい。 In one embodiment, the step of contacting the mold containing the plurality of grooves with the flexible patch layer may include the step of heating the flexible patch layer.

一実施例において、前記型の表面には、複数の円形貫通孔及び複数の亜鈴状の貫通孔、並びにこれらの組み合わせを形成可能な溝が形成されてよい。 In one embodiment, the surface of the mold may be formed with grooves that can form multiple circular through holes and multiple dumbbell-shaped through holes, as well as combinations thereof.

一実施例において、前記型の表面には、複数の円形貫通孔及び複数の亜鈴状の貫通孔を形成可能な溝が形成されてよい。 In one embodiment, the surface of the mold may be formed with grooves that can form multiple circular through holes and multiple dumbbell-shaped through holes.

一実施例において、皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、貫通する型の整列のために一つ以上の配列キー(alignment key)を形成するステップを更に含んでよい。ここで、前記配列キーは高さを有するように構成され、前記型は、前記配列キーの平面に対応する一つ以上のキー穴を更に含む。 In one embodiment, the method for manufacturing a skin-attachable electronic device may further include forming one or more alignment keys for alignment of the through-die, where the alignment keys are configured to have a height, and the die further includes one or more key holes corresponding to the plane of the alignment keys.

一実施例において、前記貫通孔を形成する溝の幅は、60μm未満であってよい。 In one embodiment, the width of the groove forming the through hole may be less than 60 μm.

一実施例において、前記フレキシブルパッチ層を形成するステップは、第3弾性係数を有する第3フレキシブル層を前記半導体回路ユニット上に形成するステップ;及び第4弾性係数を有する第4フレキシブル層を前記第3フレキシブル層上に形成するステップを含んでよい。ここで、前記第4弾性係数は、前記第3弾性係数よりも低い値を有する。 In one embodiment, the step of forming the flexible patch layer may include the steps of: forming a third flexible layer having a third elastic modulus on the semiconductor circuit unit; and forming a fourth flexible layer having a fourth elastic modulus on the third flexible layer, where the fourth elastic modulus has a value lower than the third elastic modulus.

本発明の一側面に係る電子機器の製造方法では、皮膚に貼り付け可能になるように構成されたフレキシブルパッチ上に電極、インターコネクトなどのような多様な回路素子及び半導体素子を含む半導体回路ユニットを貼り合わせて電子機器を製造することができる。 In one aspect of the present invention, a method for manufacturing an electronic device can be used to manufacture an electronic device by attaching a semiconductor circuit unit including various circuit elements and semiconductor elements such as electrodes and interconnects onto a flexible patch configured to be attached to the skin.

特に、フレキシブルパッチ上に回路素子及び半導体素子が配置された電子機器を製造することができる。皮膚表面に貼り付けられるパッチはフレキシブルでなければならない。本発明は、半導体回路を逆順に集積するリバース工程を通じて回路素子及び/又は半導体素子をフレキシブルパッチ上に直接集積する場合に発生する問題を解決することができる。 In particular, electronic devices can be manufactured in which circuit elements and semiconductor elements are arranged on a flexible patch. The patch that is attached to the skin surface must be flexible. The present invention can solve problems that arise when directly integrating circuit elements and/or semiconductor elements on a flexible patch through a reverse process that integrates the semiconductor circuit in reverse order.

このような電子機器のフレキシブルパッチは、複数の貫通孔を含むことで、高い通気性や強い貼付性を有し得る。これにより、電子機器が皮膚に貼り付けられても皮膚状態に影響を及ぼさない。 Such flexible patches for electronic devices can have high breathability and strong adhesion by including multiple through holes. This means that even when the electronic device is attached to the skin, it does not affect the skin condition.

また、前記複数の貫通孔は、フレキシブルパッチ上に配置される半導体回路の機能を極大化するために異なる大きさを有するように構成されてよい。 The multiple through holes may also be configured to have different sizes to maximize the functionality of the semiconductor circuit disposed on the flexible patch.

一実施例において、電子機器の半導体素子が圧電物質を含む場合、電子機器は皮膚に貼り付けられて皮膚の変形及び/又は弾力情報を得ることができるスキンセンサとして活用され得る。変形を感知する圧電物質は相対的に大きさの大きい貫通孔上に配置され、スキンセンサが皮膚の生理学的挙動による皮膚変形情報をより効率的に得ることができる。 In one embodiment, when the semiconductor element of the electronic device includes a piezoelectric material, the electronic device can be used as a skin sensor that can be attached to the skin to obtain deformation and/or elasticity information of the skin. The piezoelectric material that senses deformation is placed on a relatively large through hole, allowing the skin sensor to more efficiently obtain skin deformation information due to the physiological behavior of the skin.

他の一実施例において、電子機器の半導体素子が光に応答するように構成された場合、電子機器は、皮膚表面に対する光学センサ、又はイメージセンサとして活用され得る。 In another embodiment, if the semiconductor elements of the electronic device are configured to respond to light, the electronic device can be used as an optical sensor or image sensor for the skin surface.

また他の一実施例において、電子機器の半導体素子が水分に応答するように構成された場合、電子機器は、皮膚の水分損失を測定する水分センサとして活用され得る。 In yet another embodiment, if the semiconductor element of the electronic device is configured to respond to moisture, the electronic device can be used as a moisture sensor to measure moisture loss in the skin.

本発明又は従来技術の実施例の技術的解決策をより明確に説明するために、実施例に関する説明で必要な図面を下記に簡単に紹介する。一つ以上の図面で示された類似の要素を識別するために同じ図面番号が用いられる。下記の図面は本明細書の実施例を説明する目的から例示したものであるに過ぎず、本発明を限定する目的から例示したものではないと理解されるべきである。また、説明の明瞭性のために下記の図面で誇張、省略などの多様な変形が適用された一部の要素が示されることがある。
本発明の実施例に係る、被験者の皮膚に貼り付けられた電子機器を概略的に示す図である。 本発明の実施例に係る、被験者の皮膚に貼り付けられた電子機器を概略的に示す図である。 本発明の実施例に係る、被験者の皮膚に貼り付けられた電子機器を概略的に示す図である。 本発明の一実施例に係る、スキンセンサの動作原理を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、スキンセンサの動作原理を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、スキンセンサの動作原理を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、スキンセンサによって測定された、経時的な皮膚変形率を示すグラフである。 本発明の第1実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第1実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第1実施例に係る、スキンセンサ1の製造過程で活性層が形成された半導体構造物の準備過程を示す断面図である。 本発明の第1実施例に係る、スキンセンサ1の製造過程で活性層が形成された半導体構造物の準備過程を示す断面図である。 本発明の第1実施例に係る、スキンセンサ1の製造過程で活性層が形成された半導体構造物の準備過程を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る、オーセチック特性を有するように構成された電極及び/又はインターコネクト構造を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、オーセチック特性を有するように構成された電極及び/又はインターコネクト構造を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、オーセチック特性を有するように構成された電極及び/又はインターコネクト構造を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、オーセチック特性を有するように構成された電極及び/又はインターコネクト構造を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、オーセチック特性を有するように構成された電極及び/又はインターコネクト構造を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、転写構造物を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、フレキシブルパッチ30の製造過程を概略的に示した図である。 本発明の実施例に係る、型によって形成されるフレキシブルパッチを説明するための図である。 本発明の実施例に係る、型によって形成されるフレキシブルパッチを説明するための図である。 本発明の実施例に係る、型によって形成されるフレキシブルパッチを説明するための図である。 本発明の実施例に係る、型によって形成されるフレキシブルパッチを説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、皮膚に貼り付けるフレキシブルパッチの貼付性を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、皮膚に貼り付けるフレキシブルパッチの貼付性を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、皮膚に貼り付けるフレキシブルパッチの貼付性を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る、皮膚に貼り付けるフレキシブルパッチの貼付性を説明するための図である。 本発明の第2実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第2実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。 本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。
In order to more clearly describe the technical solutions of the embodiments of the present invention or the prior art, the drawings necessary for the description of the embodiments are briefly introduced below. The same drawing numbers are used to identify similar elements shown in one or more drawings. It should be understood that the drawings below are merely illustrative for the purpose of describing the embodiments of the present specification, and are not illustrative for the purpose of limiting the present invention. In addition, for clarity of description, some elements may be shown in the drawings below with various modifications such as exaggeration and omission.
FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic device attached to a subject's skin in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic device attached to a subject's skin in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic device attached to a subject's skin in accordance with an embodiment of the present invention. 1A to 1C are diagrams illustrating the operation principle of a skin sensor according to an embodiment of the present invention. 1A to 1C are diagrams illustrating the operation principle of a skin sensor according to an embodiment of the present invention. 1A to 1C are diagrams illustrating the operation principle of a skin sensor according to an embodiment of the present invention. 1 is a graph showing skin deformation rate over time as measured by a skin sensor according to one embodiment of the present invention. 1A to 1C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a first embodiment of the present invention. 1A to 1C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing a preparation process of a semiconductor structure in which an active layer is formed during the manufacturing process of a skin sensor 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a preparation process of a semiconductor structure in which an active layer is formed during the manufacturing process of a skin sensor 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a preparation process of a semiconductor structure in which an active layer is formed during the manufacturing process of a skin sensor 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an electrode and/or interconnect structure configured to have auxetic properties in accordance with one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating an electrode and/or interconnect structure configured to have auxetic properties in accordance with one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating an electrode and/or interconnect structure configured to have auxetic properties in accordance with one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating an electrode and/or interconnect structure configured to have auxetic properties in accordance with one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating an electrode and/or interconnect structure configured to have auxetic properties in accordance with one embodiment of the present invention. 1 is a diagram illustrating a transfer structure according to one embodiment of the present invention. FIG. 2A-2C are schematic diagrams illustrating a manufacturing process for a flexible patch 30 according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a flexible patch formed by a mold according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a flexible patch formed by a mold according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a flexible patch formed by a mold according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a flexible patch formed by a mold according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the application of a flexible patch to be attached to the skin according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the application of a flexible patch to be attached to the skin according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the application of a flexible patch to be attached to the skin according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the application of a flexible patch to be attached to the skin according to one embodiment of the present invention. 10A to 10C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a second embodiment of the present invention. 10A to 10C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a second embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 13A to 13C are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

第1、第2、及び第3といった用語は、多様な部分、成分、領域、層及び/又はセクションを説明するために用いられており、本発明がこれらに限定されない。これらの用語は、ある部分、成分、領域、層又はセクションを他の部分、成分、領域、層又はセクションと区別するためにのみ用いられる。よって、後述する第1部分、成分、領域、層又はセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第2部分、成分、領域、層又はセクションと呼ばれることがある。 Terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and/or sections, and the present invention is not limited thereto. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer, or section from another part, component, region, layer, or section. Thus, a first part, component, region, layer, or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer, or section within the scope of the present invention.

ここで用いられる専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであって、本発明を限定することを意図するものではない。ここで用いられる単数形の表現は、文脈上、明らかに別異に解されない限り、複数形の表現をも含む。明細書で用いられる「含む」は、特定の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び/又は成分を具体化し、他の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び/又は成分の存在や付加を除外することを意味するものではない。 The terminology used herein is merely for the purpose of referring to particular embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expressions used herein include the plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. The term "comprises" as used in the specification does not mean to embody certain features, regions, integers, steps, operations, elements and/or components and does not mean to exclude the presence or addition of other features, regions, integers, steps, operations, elements and/or components.

また、図面に図示された一部分の他の部分に対する関係をより容易に説明するために、「下」、「上」などといった相対的な空間を表す用語が用いられることがある。このような用語は図面で意図した意味とともに使用中の装置の他の意味や動作を含むように意図される。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の部分の「下」にあると説明されたある部分は他の部分の「上」にあると説明される。従って、「下」という例示的な用語は、上下の方向をいずれも含む。装置は90°回転又は他の角度に回転することができ、相対的な空間を表す用語もこれに応じて解釈されてよい。 Additionally, relative spatial terms such as "below," "above," and the like may be used to more easily describe the relationship of one part depicted in the drawings to another. Such terms are intended to include other meanings and operations of the device in use as well as the intended meaning in the drawings. For example, if the device in the drawings were turned over, a part described as being "below" another part would be described as being "above" the other part. Thus, the exemplary term "below" includes both an orientation of up and down. The device could be rotated 90 degrees or at other angles and the relative spatial terms would be interpreted accordingly.

ここで用いられる技術用語や科学用語を含むすべての用語は、特に定義されていない限り、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって一般的に理解される意味と同じ意味を持つ。通常用いられる辞典に定義されている用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を持つものと解釈されるべきであり、本明細書において明らかに定義されていない限り、理想的または過度に公式的な意味に解釈されるものではない
本明細書において、皮膚に貼り付け可能な電子機器は、皮膚に貼り付け可能な基板;及び前記基板上に集積された半導体回路ユニットを含む。前記半導体回路ユニットは、活性層;絶縁層を含む半導体素子、そして電極及び/又はインタコネクターのような回路連結構成要素を含み、電子機器の機能を行う回路として動作する。前記電子機器はそれ自体で動作するか、又は外部装置に電気的に連結されて動作するように構成されてよい。一実施例において、皮膚に貼り付け可能な電子機器は、貼り付け対象の皮膚の情報を得ることができるスキンセンサであってよい。しかし、本発明の皮膚に貼り付け可能な電子機器に関連した説明はスキンセンサに制限されない。本発明の実施例によってセンサ以外の他の機能にて動作する電子機器(例えば、発光器)及びこれを製造することができる。
All terms, including technical and scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the currently disclosed contents, and should not be interpreted in an ideal or overly formal sense unless expressly defined in the present specification. In the present specification, the electronic device that can be attached to the skin includes a substrate that can be attached to the skin; and a semiconductor circuit unit integrated on the substrate. The semiconductor circuit unit includes an active layer; a semiconductor element including an insulating layer, and circuit connection components such as electrodes and/or interconnectors, and operates as a circuit that performs the function of the electronic device. The electronic device may be configured to operate by itself or to operate by being electrically connected to an external device. In one embodiment, the electronic device that can be attached to the skin may be a skin sensor that can obtain information on the skin of the target to which the electronic device is attached. However, the description related to the electronic device that can be attached to the skin of the present invention is not limited to a skin sensor. According to an embodiment of the present invention, an electronic device (e.g., a light emitter) that operates in a function other than a sensor and the electronic device can be manufactured.

以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1a乃至図1cは、本発明の実施例に係る、被験者の皮膚に貼り付けられた電子機器を概略的に示した図である。 Figures 1a to 1c are schematic diagrams illustrating an electronic device attached to a subject's skin according to an embodiment of the present invention.

図1aを参照すると、本発明の実施例に係る電子機器1は被験者の皮膚に貼り付けられる。 Referring to FIG. 1a, an electronic device 1 according to an embodiment of the present invention is attached to the skin of a subject.

一実施例において、電子機器1は、センサの機能を行うために動作する半導体回路ユニット10、及び半導体回路ユニット10が集積される基板としての、皮膚に貼り付け可能なフレキシブルパッチ30を含む。 In one embodiment, the electronic device 1 includes a semiconductor circuit unit 10 that operates to perform the function of a sensor, and a flexible patch 30 that can be attached to the skin and serves as a substrate on which the semiconductor circuit unit 10 is integrated.

半導体回路ユニット10は、半導体物質を含む半導体素子、及び電極及び/又は相互接続構成要素(例えば、インターコネクトなど)のような回路構成要素から構成される。 The semiconductor circuit unit 10 is composed of a semiconductor element including a semiconductor material, and circuit components such as electrodes and/or interconnection components (e.g., interconnects, etc.).

半導体回路ユニット10の機能は、半導体素子及び/又は回路構成要素に依存する。一実施例において、半導体回路ユニット10の活性層が圧電物質からなる場合、半導体回路ユニット10は、活性層の形態変化に応じて電流の特性が変わる圧電素子回路として動作し、前記半導体回路ユニット10を含む電子機器1は、皮膚の変形情報、さらには弾力情報を得るスキン変形センサとして動作することができる。このように電子機器1が圧電物質からなる構成要素を含む場合、半導体回路ユニット10は変化感知構造物として動作する。これについては後で図2及び図3を参照して詳述する。 The function of the semiconductor circuit unit 10 depends on the semiconductor element and/or circuit components. In one embodiment, when the active layer of the semiconductor circuit unit 10 is made of a piezoelectric material, the semiconductor circuit unit 10 operates as a piezoelectric element circuit in which the characteristics of the current change according to the change in shape of the active layer, and the electronic device 1 including the semiconductor circuit unit 10 can operate as a skin deformation sensor that obtains deformation information and even elasticity information of the skin. In this way, when the electronic device 1 includes components made of a piezoelectric material, the semiconductor circuit unit 10 operates as a change-sensing structure. This will be described in more detail later with reference to Figures 2 and 3.

代案的に、半導体回路ユニット10が光の変化に応答する物質を含む場合、電子機器1は、スキン光学センサ、又はスキンイメージセンサとして動作することができる。 Alternatively, if the semiconductor circuit unit 10 includes a material that responds to changes in light, the electronic device 1 can operate as a skin optical sensor or a skin image sensor.

代案的に、半導体回路ユニット10が水分の変化に応答する物質を含む場合、電子機器1は、スキン水分センサとして動作することができる。 Alternatively, if the semiconductor circuit unit 10 includes a material that responds to changes in moisture, the electronic device 1 can operate as a skin moisture sensor.

代案的に、半導体回路ユニット10が発光可能な物質を含む場合、電子機器1は、スキン発光マッサージ器として動作することができる。 Alternatively, if the semiconductor circuit unit 10 contains a material capable of emitting light, the electronic device 1 can operate as a light-emitting skin massager.

以下、説明の明瞭性のために、圧電物質を含むことで皮膚の変形を感知することができるセンサ回路ユニットとして半導体回路ユニット10を例示して説明し(以下、半導体回路ユニット10はセンサユニット回路10とも呼ばれることがある)、前記センサユニット回路10を含むスキンセンサとして電子機器1を例示して説明して(以下、電子機器1はスキンセンサ1とも呼ばれることがある)、本発明を例示的に説明する。 For clarity of explanation, the present invention will be described below by taking as an example a semiconductor circuit unit 10 as a sensor circuit unit that can sense deformation of the skin by including a piezoelectric material (hereinafter, the semiconductor circuit unit 10 may also be referred to as a sensor unit circuit 10), and by taking as an example an electronic device 1 as a skin sensor including the sensor unit circuit 10 (hereinafter, the electronic device 1 may also be referred to as a skin sensor 1).

本発明の実施例によれば、皮膚に貼り付け可能なスキンセンサ1を製造することができる。スキンセンサ1は、皮膚に貼り付けられて皮膚に関する情報が得られるように構成されてよい。 According to an embodiment of the present invention, a skin sensor 1 that can be attached to the skin can be manufactured. The skin sensor 1 may be configured to be attached to the skin to obtain information about the skin.

一実施例に係るスキンセンサ1は、複数の通気性(air permeable)の貫通孔Hが形成されたフレキシブルパッチ30と、フレキシブルパッチ30に貼り合わされたセンサ回路ユニット10を含む。 The skin sensor 1 according to one embodiment includes a flexible patch 30 having a plurality of air permeable through holes H formed therein, and a sensor circuit unit 10 attached to the flexible patch 30.

フレキシブルパッチ30は、半導体回路ユニット10が集積される基板であって、少なくとも一方の表面が皮膚に貼り付け可能な粘性を有するように構成される。また、フレキシブルパッチ30は、複数の貫通孔を含み、高い通気性や強い貼付性を有するように構成される。これについては、後で図2及び図3を参照してより詳述する。 The flexible patch 30 is a substrate on which the semiconductor circuit unit 10 is integrated, and at least one surface is configured to have a viscosity that allows it to be attached to the skin. The flexible patch 30 also includes multiple through holes, and is configured to have high breathability and strong adhesion. This will be described in more detail later with reference to Figures 2 and 3.

スキンセンサ1は、前記通気性の貫通孔H上に自立式(free standing)で設けられる。一実施例において、図1aに示されたように、スキンセンサユニット10の活性層が貫通孔上に位置する自立式(free standing)構造物から構成される。圧電物質である活性層が皮膚通気性のための貫通孔に自立式でぶら下げられているため、皮膚変形による貫通孔の変化を効率的に測定することができる。すなわち、スキンセンサ1の活性層は、機械的応力によって誘導される皮膚変形によって効果的に曲がることができる。 The skin sensor 1 is provided in a free standing manner on the breathable through-hole H. In one embodiment, as shown in FIG. 1a, the active layer of the skin sensor unit 10 is configured as a free standing structure located on the through-hole. Since the active layer, which is a piezoelectric material, is suspended in a free standing manner on the through-hole for skin breathability, the change in the through-hole due to skin deformation can be efficiently measured. That is, the active layer of the skin sensor 1 can be effectively bent by the skin deformation induced by mechanical stress.

スキンセンサ1は、フレキシブルパッチ30上に配置されたセンサ回路ユニット10を含み、前記センサ回路ユニット10は、回路構成要素(例えば、電極111及び/又はインターコネクト112)、絶縁層113、及び活性層115を含む。 The skin sensor 1 includes a sensor circuit unit 10 disposed on a flexible patch 30, the sensor circuit unit 10 including circuit components (e.g., electrodes 111 and/or interconnects 112), an insulating layer 113, and an active layer 115.

一部の実施例において、センサ回路ユニット10は、図1b乃至図1cに示されたように、フレキシブルパッチ30上に配置された回路構成要素(例えば、電極111及び/又はインターコネクト112)、回路構成要素上に配置された絶縁層113、及び絶縁層113上に配置された活性層115を含む。フレキシブルパッチ30上に配置された構成要素111、112、113、115は、フレキシブルパッチ30の貫通孔のうちの少なくとも一つに対応する貫通孔を有するように構成されてよい。これにより、電子機器1が強い貼付性を有することができ、且つ高い通気性を確保することができる。 In some embodiments, the sensor circuit unit 10 includes circuit components (e.g., electrodes 111 and/or interconnects 112) disposed on the flexible patch 30, an insulating layer 113 disposed on the circuit components, and an active layer 115 disposed on the insulating layer 113, as shown in Figures 1b to 1c. The components 111, 112, 113, and 115 disposed on the flexible patch 30 may be configured to have through holes corresponding to at least one of the through holes of the flexible patch 30. This allows the electronic device 1 to have strong adhesion and ensure high breathability.

他の一部の実施例において、センサ回路ユニット10は、フレキシブルパッチ30上に配置された活性層115、活性層115上に配置された絶縁層113、及び絶縁層113上に配置された回路構成要素を含む。このようなスキンセンサ1の動作原理については、後で図2を参照してより詳述する。 In some other embodiments, the sensor circuit unit 10 includes an active layer 115 disposed on the flexible patch 30, an insulating layer 113 disposed on the active layer 115, and circuit components disposed on the insulating layer 113. The operating principle of such a skin sensor 1 will be described in more detail below with reference to FIG. 2.

スキンセンサ1は、一つ以上の半導体回路ユニット10を含んでよい。前記半導体回路ユニット10は、同じ機能を行うように構成され、又は異なる個別的機能を行うように構成されてよい。 The skin sensor 1 may include one or more semiconductor circuit units 10. The semiconductor circuit units 10 may be configured to perform the same function or may be configured to perform different individual functions.

このようなスキンセンサ1は、長時間貼り付けられても被貼付者の皮膚に及ぼす影響を最小化しながら、半導体回路がフレキシブルパッチを介して皮膚に貼り付けられた状態で被貼付者の皮膚に関する種々の情報(例えば、皮膚弾力情報、皮膚変形情報など)が得られるように構成される。 Such a skin sensor 1 is configured to minimize the effect on the recipient's skin even when attached for a long period of time, while obtaining various information about the recipient's skin (e.g., skin elasticity information, skin deformation information, etc.) with the semiconductor circuit attached to the skin via a flexible patch.

図2a乃至図2cは、本発明の一実施例に係る、スキンセンサ1の動作原理を説明するための図である。 Figures 2a to 2c are diagrams for explaining the operating principle of the skin sensor 1 according to one embodiment of the present invention.

図2a乃至図2cを参照すると、本発明の一実施例に係るスキンセンサ1は、皮膚Ts、Td上に着脱自在に貼り付けられてよい。前記皮膚は角質層Tsと真皮層Tdを含む。スキンセンサ1は、角質層Tsの表面に密着される。皮膚の機械的変化は、貫通孔Hの変化を引き起こす。よって、貫通孔Hの変化が測定できれば、皮膚の機械的変化に関する情報を得ることができる。 Referring to Figs. 2a to 2c, a skin sensor 1 according to an embodiment of the present invention may be detachably attached to the skin Ts, Td. The skin includes a stratum corneum Ts and a dermis Td. The skin sensor 1 is in close contact with the surface of the stratum corneum Ts. Mechanical changes in the skin cause changes in the through-holes H. Therefore, if the changes in the through-holes H can be measured, information about the mechanical changes in the skin can be obtained.

皮膚の機械的変化は、皮膚膜のメカニズムに基づいて分析されてよい。皮膚は、略20μmまでは角質層で、略2mmまでは表皮層と真皮層とから構成される。それによって、真皮層を基材とした場合、角質層は真皮層に対して略1/100の割合で薄膜構造を有するようになる。そのため、皮膚が乾燥すると、相対的に薄膜形態である角質層の体積収縮が誘導される。 Mechanical changes in the skin may be analyzed based on the mechanism of the skin membrane. The skin is composed of a stratum corneum up to about 20 μm, and an epidermis layer and a dermis layer up to about 2 mm. As a result, when the dermis layer is used as a substrate, the stratum corneum has a thin film structure at a ratio of about 1/100 of the dermis layer. Therefore, when the skin dries, a volume contraction of the stratum corneum, which is in a relatively thin film form, is induced.

そして、乾燥が発生すると、初期では角質層の水分が減少して収縮していくが真皮層は相対的に乾燥され難いため、真皮層が角質層を引っ張ることで引張応力が発生するようになる。しかし、持続的に乾燥していくと角質層の弾性係数が増加し、角質層Tsにクラックが発生して保護機能の損失をもたらすようになる。そして、クラックが発生すると、引張応力が減少してたるむようになる。 When dryness occurs, initially the moisture content of the stratum corneum decreases and it shrinks, but the dermis is relatively resistant to drying, so the dermis pulls on the stratum corneum, generating tensile stress. However, as dryness continues, the elastic modulus of the stratum corneum increases and cracks occur in the stratum corneum Ts, causing a loss of its protective function. When cracks occur, the tensile stress decreases and the layer begins to sag.

スキンセンサ1は、貫通孔H上に自立式で貼り付けられ、皮膚に当接した貫通孔Hの大きさの変化に応じて変化感知構造物上に加えられる圧力の変化を感知して皮膚変化を感知するように構成されてよい。 The skin sensor 1 may be attached in a self-supporting manner over the through-hole H and configured to sense changes in the skin by sensing changes in pressure applied to the change-sensing structure in response to changes in the size of the through-hole H in contact with the skin.

本明細書において皮膚変化率は、予め設定された区域の皮膚の最初長さをL0とし、t時間後の長さをLtとして、次の数学式1のように定義することができる。
[数学式1]
変化率(%)=長さの変化(Lt-L0)/最初長さL0×100
すなわち、変化感知構造物(すなわち、活性層115)の長さの変化を算出することで皮膚変化率を定量的な数値にて提供することができる。
In this specification, the skin change rate can be defined as the following Equation 1, where the initial length of the skin in a predetermined area is L0 and the length after t hours is Lt.
[Mathematical Formula 1]
Rate of change (%) = change in length (Lt-L0)/initial length L0 x 100
That is, by calculating the change in length of the change-sensing structure (i.e., the active layer 115), the skin change rate can be provided as a quantitative value.

図2aの状況(a)は、皮膚変化がなく何らの圧力が加えられていない場合を示す。図2の状況(a)において、貫通孔はd3の長さを有し得る。 Situation (a) in FIG. 2a shows the case where there is no skin change and no pressure is applied. In situation (a) in FIG. 2, the through hole may have a length of d3.

図2bの状況(b)は、時間が経過して水分を含む物質が皮膚から放出された場合を示す。図2bの状況(b)において、時間が経過して水分を含む物質が皮膚から放出され、角質層が先に乾燥すると、角質層に引張応力F5、F6が発生するようになる。これにより、貫通孔の大きさが増加し、貫通孔上に配置された活性層115部分に引張応力が加えられる。貫通孔はd4の長さを有し得る。d4はd3よりもその長さが長くなる。貫通孔の変化に応じて貫通孔上に配置された活性層115部分が変わるので、電流変化が発生する。そして、この場合、被験者に皮膚つっぱりが発生したと判断することができる。 Situation (b) in FIG. 2b shows a case where a substance containing moisture is released from the skin over time. In situation (b) in FIG. 2b, when a substance containing moisture is released from the skin over time and the stratum corneum dries first, tensile stresses F5 and F6 are generated in the stratum corneum. This increases the size of the through-holes, and tensile stress is applied to the portion of the active layer 115 located on the through-holes. The through-holes may have a length of d4. d4 is longer than d3. The portion of the active layer 115 located on the through-holes changes in response to the change in the through-holes, causing a change in current. In this case, it can be determined that the subject has experienced skin tightness.

図2cの状況(c)は、持続的に乾燥が発生した場合を示す。持続的に乾燥が発生すると、角質層にクラックCが発生し、貫通孔の大きさが状況(b)に比べて減少する。これにより、貫通孔上に配置された活性層115の部分に加えられる引張応力が減少していき、この場合、d5の長さを有し得る。d5はd4よりもその長さが短くなる。 Situation (c) in FIG. 2c shows the case where dryness continues to occur. When dryness continues to occur, cracks C occur in the stratum corneum, and the size of the through-holes decreases compared to situation (b). This reduces the tensile stress applied to the portion of the active layer 115 located on the through-holes, which may have a length of d5 in this case. d5 is shorter than d4.

前記のような方式にて、貫通孔上に配置された活性層115部分に加えられる圧力によって皮膚変化量を測定することができる。 In this manner, the amount of skin change can be measured by the pressure applied to the active layer 115 portion placed on the through-hole.

図3は、本発明の一実施例に係る、スキンセンサによって測定された、経時的な皮膚変形率を示すグラフである。 Figure 3 is a graph showing the skin deformation rate over time measured by a skin sensor according to one embodiment of the present invention.

図2aの状況(a)は図3のグラフにおいて露出開始時間に該当する。皮膚乾燥が始まると、図2bの状況(b)では、角質層の乾燥によって引張応力が増加して持続的に皮膚変形が増加するようになる。 The situation (a) in Figure 2a corresponds to the start of exposure in the graph of Figure 3. When the skin starts to dry, the tensile stress increases due to the drying of the stratum corneum, resulting in a sustained increase in skin deformation, as shown in situation (b) in Figure 2b.

それから、角質層が形成される図2cの状況(c)では、角質層にクラックが形成されるにつれて再び引張応力が減少することで、再び変形が初期状態と同一かそれと同等な状態に戻るようになる。 Then, in situation (c) of Figure 2c where the stratum corneum is formed, the tensile stress decreases again as cracks form in the stratum corneum, causing the deformation to return to the same or equivalent state as the initial state.

皮膚表面に貼り付けられたスキンセンサ1において、センサとして動作するセンサ回路ユニット10は、フレキシブルパッチ30上に位置する。すなわち、フレキシブルパッチ30は、回路が集積される基板として用いられる。一般に用いられる回路基板と異なり、フレキシブルパッチ30は柔らかくて(soft)、粘っこく(sticky)構成される。そのため、単に基板上に回路構成要素を順次集積する工程によっては本発明に係るスキンセンサ1の製造は難しいという問題がある。 In the skin sensor 1 attached to the skin surface, the sensor circuit unit 10 that functions as a sensor is located on the flexible patch 30. In other words, the flexible patch 30 is used as a substrate on which circuits are integrated. Unlike commonly used circuit boards, the flexible patch 30 is soft and sticky. Therefore, there is a problem in that it is difficult to manufacture the skin sensor 1 according to the present invention by simply sequentially integrating circuit components on a substrate.

<第1実施例>
図4a乃至図4bは、本発明の第1実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。
First Example
4a and 4b are schematic conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a first embodiment of the present invention.

図4a及び図4bを参照すると、本発明の第1実施例に係るスキンセンサ1の製造方法は、基板101上に犠牲層105を形成するステップ(S401);前記犠牲層105上にセンサ回路ユニット10を形成するステップ(S410)であって、前記犠牲層105上に電極111及び/又はインターコネクト112を形成するステップ(S411);前記電極及び/又はインターコネクト上に絶縁層113を形成するステップ(S413);及び前記絶縁層113上に活性層115を形成するステップ(S415)を含み;前記センサ回路ユニット10(すなわち、前記活性層115)とフレキシブルパッチ30とを貼り合わせる(bonding)ステップ(S430);及びスキンセンサ1を製造するために犠牲層105をエッチングするステップ(S450)を含む。 Referring to FIG. 4a and FIG. 4b, the method for manufacturing the skin sensor 1 according to the first embodiment of the present invention includes the steps of forming a sacrificial layer 105 on a substrate 101 (S401); forming a sensor circuit unit 10 on the sacrificial layer 105 (S410), which includes forming an electrode 111 and/or an interconnect 112 on the sacrificial layer 105 (S411); forming an insulating layer 113 on the electrode and/or interconnect (S413); and forming an active layer 115 on the insulating layer 113 (S415); bonding the sensor circuit unit 10 (i.e., the active layer 115) and the flexible patch 30 (S430); and etching the sacrificial layer 105 to manufacture the skin sensor 1 (S450).

基板101(又は第1基板と称する)は、センサ回路ユニット10の内部層を積層するのに用いられる。すなわち、基板101は、電極111及び/又はインターコネクト112、活性層115などのようなセンサ回路ユニット10の構成要素を形成するのに用いられる基板である。一例において、基板101はシリコン(Si)からなり、基板101上に犠牲層105を形成してよい(S401)。 The substrate 101 (or referred to as the first substrate) is used to stack the internal layers of the sensor circuit unit 10. That is, the substrate 101 is a substrate used to form components of the sensor circuit unit 10, such as the electrodes 111 and/or the interconnects 112, the active layer 115, etc. In one example, the substrate 101 is made of silicon (Si), and a sacrificial layer 105 may be formed on the substrate 101 (S401).

一方、犠牲層105は、有機溶媒(organic solvents)に対する耐性があり、且つフォトリソグラフィ(photo-lithography)が可能な物質(例えば、金属)からなる。一実施例において、犠牲層105は、Cr、Al、Ni、Au、及びこれらの組み合わせのうちの一つ以上を含む物質からなってよい。 Meanwhile, the sacrificial layer 105 is made of a material (e.g., a metal) that is resistant to organic solvents and can be photolithographed. In one embodiment, the sacrificial layer 105 may be made of a material including one or more of Cr, Al, Ni, Au, and combinations thereof.

また、犠牲層105は、貼付性に係る一物質特性(例えば、標準酸化電位(standard oxidation potential))及び/又は熱的安定性(thermal stability)に係る他の物質特性(例えば、融点(melting temperature))に更に基づいて構成されてよい。この場合、犠牲層105は、種々の応力(strain)に耐えるのに十分な強い貼付性や熱的安定性を有してよい。一部の実施例において、犠牲層105は、Cr、Al、Ni、及びこれらの組み合わせのうちの一つ以上を含む物質からなってよい。 In addition, the sacrificial layer 105 may be further configured based on one material property related to adhesion (e.g., standard oxidation potential) and/or another material property related to thermal stability (e.g., melting temperature). In this case, the sacrificial layer 105 may have strong adhesion and thermal stability sufficient to withstand various strains. In some embodiments, the sacrificial layer 105 may be made of a material including one or more of Cr, Al, Ni, and combinations thereof.

前記犠牲層105上には、センサ回路ユニット10として動作する半導体構造物が設けられる。 A semiconductor structure that operates as a sensor circuit unit 10 is provided on the sacrificial layer 105.

図5a乃至図5cは、本発明の第1実施例に係る、スキンセンサ1の製造過程で活性層が形成された半導体構造物の準備過程を示す断面図である。 Figures 5a to 5c are cross-sectional views showing the preparation process of a semiconductor structure in which an active layer is formed during the manufacturing process of a skin sensor 1 according to the first embodiment of the present invention.

図5aを参照すると、犠牲層105上に電極111及び/又はインターコネクト112を含む伝導層を形成する(S411)。電極111及び/又はインターコネクト112は、(例えば、金(Au)、白金(Pt)といった)伝導物質からなる回路構成要素であって、圧電素子として機能する活性層に基づく電流変化を伝達してスキンセンサ1として動作するようにする。 Referring to FIG. 5a, a conductive layer including electrodes 111 and/or interconnects 112 is formed on the sacrificial layer 105 (S411). The electrodes 111 and/or interconnects 112 are circuit components made of a conductive material (e.g., gold (Au), platinum (Pt)), and transmit a current change based on the active layer functioning as a piezoelectric element to operate as the skin sensor 1.

スキンセンサ1は、皮膚表面に応じて変形可能になるように構成され、また、着脱過程でスキンセンサ1の過度な変形に耐えられる強い耐久性を有するように構成される。これにより、電極111及び/又はインターコネクト112は、変形に強い構造を有して形成される。 The skin sensor 1 is configured to be deformable in response to the skin surface, and is also configured to have a high durability that can withstand excessive deformation of the skin sensor 1 during the process of putting on and taking off. As a result, the electrodes 111 and/or the interconnects 112 are formed with a structure that is resistant to deformation.

図6a乃至図6eは、本発明の一実施例に係る、オーセチック特性を有するように構成された電極及び/又はインターコネクト構造を説明するための図である。 Figures 6a to 6e are diagrams illustrating an electrode and/or interconnect structure configured to have auxetic properties according to one embodiment of the present invention.

一実施例において、電極111及び/又はインターコネクト112は、オーセチック特性が具現可能な平面構造で犠牲層105上に形成される(S411)。 In one embodiment, the electrodes 111 and/or interconnects 112 are formed on the sacrificial layer 105 in a planar structure that can realize auxetic properties (S411).

オーセチック構造(Auxetic structure)は、一般に、第1方向に引張力を受けるようになるとき、第1方向に直交する方向にその寸法が増大する構造のことを指す。例えば、オーセチック構造が、長さ、幅、及び厚さを有するとした場合、オーセチック構造が縦方向に引張力を受けているとき、その幅が増大する。また、オーセチック構造が縦方向に伸長するときにその長さと幅が増大し、横方向に伸長するときにその幅と長さが増大するが、その厚さは増大しない双方向性のものである。このようなオーセチック構造は負のポアソン比を有することを特徴とする。 An auxetic structure generally refers to a structure whose dimensions increase in a direction perpendicular to a first direction when it is subjected to a tensile force in the first direction. For example, if an auxetic structure has a length, width, and thickness, when the auxetic structure is subjected to a tensile force in the longitudinal direction, its width increases. Also, an auxetic structure is bidirectional in that its length and width increase when it stretches in the longitudinal direction, and its width and length increase when it stretches in the lateral direction, but its thickness does not increase. Such an auxetic structure is characterized by having a negative Poisson's ratio.

ステップ(S411)にて、犠牲層105上に第1電極111A及び第2電極111Bが形成される。図6aを参照すると、第1電極及び第2電極111A及び111Bは一つ以上のバーを含む。第1電極111Aに含まれたバーは、平面がジグザグ(zigzag)形態であって、向かい側の第2電極111Bへと延びる。第2電極111Bに含まれたバーも、平面がジグザグ形態であって、向かい側の第1電極111Aへと延びる。各電極111A及び111Bは、ジグザグ形態のバーを含むことで、オーセチック構造によって発生する特性(すなわち、オーセチック構造特性)を有することができる。 In step (S411), a first electrode 111A and a second electrode 111B are formed on the sacrificial layer 105. Referring to FIG. 6a, the first electrode 111A and the second electrode 111B include one or more bars. The bar included in the first electrode 111A has a zigzag shape in plan and extends to the opposite second electrode 111B. The bar included in the second electrode 111B also has a zigzag shape in plan and extends to the opposite first electrode 111A. By including the zigzag shape bars, each of the electrodes 111A and 111B can have properties that arise from an auxetic structure (i.e., auxetic structure properties).

図6bを参照すると、一実施例において、前記バーは、該バーの延び方向が変わる地点に円形のカットヒンジ(cut hinge)パターンを有するように構成されてよい。前記カットヒンジパターンは、クラック伝搬(crack propaganda)を防止することができる。 Referring to FIG. 6b, in one embodiment, the bar may be configured with a circular cut hinge pattern at the point where the bar changes direction. The cut hinge pattern may prevent crack propagation.

図6cに示されたように、インターコネクト112は、両端が円形であり、前記両端の円形を連結する中心部は両端の直径よりも小さい厚さの柱で構成された、亜鈴状の孔を形成するように構成される。また、インターコネクト112は、円形孔を形成するように構成される(亜鈴-孔パターン(Dumbbell-hole pattern))。このような貫通孔が形成されたインターコネクト112は、オーセチック構造によって発生する特性(すなわち、オーセチック構造特性)を有することができる。 As shown in FIG. 6c, the interconnect 112 is configured to form a dumbbell-shaped hole with circular ends and a center portion connecting the circular ends, which is made of a pillar having a thickness smaller than the diameter of the ends. The interconnect 112 is also configured to form a circular hole (dumbbell-hole pattern). The interconnect 112 having such a through hole formed therein can have properties arising from the auxetic structure (i.e., auxetic structure properties).

このようなオーセチック構造特性によって外部からの力がインターコネクト112に作用してインターコネクト112の形態が変形しても両端でのクラックの発生が最小化する。図6dを参照すると、クラックの発生する部位が亜鈴状の貫通孔を有する場合により少ないことが確認できる。 Due to these auxetic structural characteristics, even if an external force acts on the interconnect 112 and the shape of the interconnect 112 is deformed, the occurrence of cracks at both ends is minimized. Referring to FIG. 6d, it can be seen that the locations where cracks occur are fewer when there are dumbbell-shaped through holes.

このようなオーセチック構造特性を有する電極111及び/又はインターコネクト112は、多様な方式によって犠牲層105上に形成されてよい。一例において、電極111及び/又はインターコネクト112は、伝導層を形成した後にオーセチック構造を形成するように構成された(例えば、図6eに示されたような)マスクを用いたフォトリソグラフィ基盤のエッチング工程によって形成されてよい。図6eのマスクにおいて暗い部分に対応する伝導層領域はインターコネクトとなり、明るい部分に対応する伝導層領域は貫通孔となる。 The electrodes 111 and/or interconnects 112 having such auxetic structure characteristics may be formed on the sacrificial layer 105 in a variety of ways. In one example, the electrodes 111 and/or interconnects 112 may be formed by a photolithography-based etching process using a mask (e.g., as shown in FIG. 6e) configured to form the auxetic structure after forming the conductive layer. The conductive layer areas corresponding to the dark areas in the mask of FIG. 6e become the interconnects, and the conductive layer areas corresponding to the light areas become the through holes.

図5bを参照すると、電極111及び/又はインターコネクト112を形成してから、絶縁層113を形成する(S413)。絶縁層113は、シリコン(Si)基板110の表面に形成された酸化物層(SiO)であってよい。なお、これは例示的なものであって、絶縁層113は、シリコン酸化物以外の酸化物質からなってもよい。 5b, after forming the electrodes 111 and/or the interconnects 112, an insulating layer 113 is formed (S413). The insulating layer 113 may be an oxide layer ( SiO2 ) formed on the surface of the silicon (Si) substrate 110. However, this is merely an example, and the insulating layer 113 may be made of an oxide material other than silicon oxide.

一実施例において、絶縁層113は、通気性を確保するために複数の貫通孔を含んでよい。絶縁層113の貫通孔は、フレキシブルパッチ30の貫通孔を通じて移動する空気の流れを邪魔しないようにフレキシブルパッチ30の貫通孔とマッチングするように形成される。これにより、スキンセンサ1の通気性が極大化する。一部の実施例において、絶縁層113の貫通孔は、フォトリソグラフィ基盤のエッチング工程によって形成されてよい。 In one embodiment, the insulating layer 113 may include a plurality of through holes to ensure breathability. The through holes of the insulating layer 113 are formed to match the through holes of the flexible patch 30 so as not to impede the flow of air moving through the through holes of the flexible patch 30. This maximizes the breathability of the skin sensor 1. In some embodiments, the through holes of the insulating layer 113 may be formed by a photolithography-based etching process.

図5cを参照すると、活性層115は、絶縁層113上に形成されてよい(S415)。活性層115及び活性層115の形成過程については下の図7を参照してより詳述する。 Referring to FIG. 5c, active layer 115 may be formed on insulating layer 113 (S415). The active layer 115 and the process of forming active layer 115 are described in more detail with reference to FIG. 7 below.

図7は、本発明の一実施例に係る、転写構造物を説明するための図である。一実施例において、活性層115は、転写構造物によって転写されることで絶縁層113上に形成されてよい(S415)。 Figure 7 is a diagram illustrating a transfer structure according to one embodiment of the present invention. In one embodiment, the active layer 115 may be formed on the insulating layer 113 by being transferred using the transfer structure (S415).

図7を参照すると、転写構造物は、基板701上に形成された構造物であって、基板701上に形成された金属層710;金属層710上に形成された活性層115;活性層115上に形成されたストレッサ層730;ストレッサ層730上に配置されたテープ層750を含む。 Referring to FIG. 7, the transfer structure is a structure formed on a substrate 701, and includes a metal layer 710 formed on the substrate 701; an active layer 115 formed on the metal layer 710; a stressor layer 730 formed on the active layer 115; and a tape layer 750 disposed on the stressor layer 730.

基板701(又は第2基板と称される)は、転写構造物を形成するのに用いられる基板であって、基板101とは異なるものである。基板701上には活性層115が形成される。一例において、基板701は、シリコン(Si)を含む物質からなってよい。 The substrate 701 (also referred to as the second substrate) is a substrate used to form the transfer structure and is different from the substrate 101. The active layer 115 is formed on the substrate 701. In one example, the substrate 701 may be made of a material including silicon (Si).

一実施例において、活性層115は、基板701上に形成された金属層710上に形成されてよい。金属層710は、活性層115がより容易に転写されるように弱い接着力を有するようにして構成される。一例において、金属層710は、金(Au)を含む物質からなってよい。 In one embodiment, the active layer 115 may be formed on a metal layer 710 formed on the substrate 701. The metal layer 710 is configured to have a weak adhesive strength so that the active layer 115 can be more easily transferred. In one example, the metal layer 710 may be made of a material including gold (Au).

活性層115は、半導体特性を有する物質からなる層であって、皮膚に貼り付け可能な電子機器1の主な機能を遂行する。皮膚に貼り付け可能な電子機器1がスキンセンサとして活用される場合、一実施例において、活性層115は、電子輸送特性に優れ、圧電物質として活用され得るGa、Alを含む物質からなってよい。例えば、活性層115は、AlN、又はGaNを含む物質からなってよい。 The active layer 115 is a layer made of a material having semiconductor properties, and performs the main function of the electronic device 1 that can be attached to the skin. When the electronic device 1 that can be attached to the skin is used as a skin sensor, in one embodiment, the active layer 115 may be made of a material containing Ga or Al that has excellent electron transport properties and can be used as a piezoelectric material. For example, the active layer 115 may be made of a material containing AlN or GaN.

ストレッサ層730は、活性層115の物質に変形を加えて半導体特性を強化させる。例えば、ストレッサ層730によって圧電性能が強化され得る。また、活性層115が絶縁層113上に転写される過程でクラックの形成を最小化するように構成される。このために、ストレッサ層730は、多様な物質、多様な厚さを有する複数の層を含むマルチ層構造で形成されてよい。 The stressor layer 730 applies deformation to the material of the active layer 115 to enhance the semiconductor properties. For example, the stressor layer 730 may enhance the piezoelectric performance. The stressor layer 730 is also configured to minimize the formation of cracks during the process of transferring the active layer 115 onto the insulating layer 113. To this end, the stressor layer 730 may be formed in a multi-layer structure including multiple layers having various materials and thicknesses.

一実施例において、ストレッサ層730は、3つの層(731乃至735)を含む。第1ストレッサ層731は、Niを含む物質(例えば、Ni、又はAgNiなど)からなる、高応力金属層であってよい。第2ストレッサ層733は、Alを含む物質からなってよい。第3ストレッサ層735は、Agを含む物質からなってよい。 In one embodiment, the stressor layer 730 includes three layers (731-735). The first stressor layer 731 may be a high stress metal layer made of a Ni-containing material (e.g., Ni or AgNi). The second stressor layer 733 may be made of an Al-containing material. The third stressor layer 735 may be made of an Ag-containing material.

第1ストレッサ層731は、物質に応じてその厚さが異なるように形成されてよい。例えば、第1ストレッサ層731がNiからなる場合、第1ストレッサ層731の厚さは50nmであってよい。一方、第1ストレッサ層731がAgNiからなる場合、第1ストレッサ層731の厚さは70nmであってよい。 The first stressor layer 731 may be formed to have different thicknesses depending on the material. For example, if the first stressor layer 731 is made of Ni, the thickness of the first stressor layer 731 may be 50 nm. On the other hand, if the first stressor layer 731 is made of AgNi, the thickness of the first stressor layer 731 may be 70 nm.

各ストレッサ層毎に形成方式が同一であっても、又は異なってもよい。一例において、活性層115上に形成される第1ストレッサ層731は、蒸発(evaporating)によって形成されてよい。第1ストレッサ層731上に形成される第2ストレッサ層733及び第2ストレッサ層上に形成される第3ストレッサ層735は、スパッタリング蒸着(sputtering deposition)によって形成されてよい。各ストレッサ層の形成速度は互いに異なってよい。一例において、第2ストレッサ層733は1.8Å-1、第3ストレッサ層735は2Ås-1で形成されてよい。他の一例において、第2ストレッサ層733は0.4Ås-1、第3ストレッサ層735は2Ås-1で形成されてよい。 The formation method for each stressor layer may be the same or different. In one example, the first stressor layer 731 formed on the active layer 115 may be formed by evaporation. The second stressor layer 733 formed on the first stressor layer 731 and the third stressor layer 735 formed on the second stressor layer 731 may be formed by sputtering deposition. The formation rates of each stressor layer may be different. In one example, the second stressor layer 733 may be formed at 1.8 Å -1 and the third stressor layer 735 may be formed at 2 Å s -1 . In another example, the second stressor layer 733 may be formed at 0.4 Å s -1 and the third stressor layer 735 may be formed at 2 Å s -1 .

図7の転写構造物は、テープ層750によって基板701から剥離され、剥離された活性層115が絶縁層113上に転写される。その後、テープ層750とストレッサ層730を除去して、基板101、犠牲層105、電極111及び/又はインターコネクト112を含む伝導層;絶縁層113及び活性層115を含む積層体が形成される。 7 is peeled off from the substrate 701 by the tape layer 750, and the peeled active layer 115 is transferred onto the insulating layer 113. The tape layer 750 and the stressor layer 730 are then removed to form a laminate including the substrate 101, the sacrificial layer 105, the conductive layer including the electrodes 111 and/or interconnects 112; the insulating layer 113, and the active layer 115.

一実施例において、図5の転写構造物を用いた活性層115の転写は、略165℃の範囲内で行われてよい。この場合、活性層115上のテープ残渣(tape residue)量が最小化する。 In one embodiment, the transfer of the active layer 115 using the transfer structure of FIG. 5 may be performed at a temperature in the range of about 165° C. In this case, the amount of tape residue on the active layer 115 is minimized.

このように、高性能、単結晶の圧電半導体物質(AlN、GaN)からなる活性層115は二次元の材料ベースの層転写(2 Dimension material based Layer Transfer、2DLT)を用いて絶縁層113上に転写されてよい。 Thus, an active layer 115 made of high performance, single crystal piezoelectric semiconductor material (AlN, GaN) may be transferred onto the insulating layer 113 using 2-dimensional material based layer transfer (2DLT).

また、図4を参照すると、皮膚に貼り付けられる構成要素であるフレキシブルパッチ30を半導体構造物の活性層115上に配置し、配置されたフレキシブルパッチ30を活性層115と貼り合わせる(S430)。 Referring also to FIG. 4, the flexible patch 30, which is a component that is attached to the skin, is placed on the active layer 115 of the semiconductor structure, and the placed flexible patch 30 is attached to the active layer 115 (S430).

図8は、本発明の一実施例に係る、フレキシブルパッチ30の製造過程を概略的に示した図である。 Figure 8 is a schematic diagram showing the manufacturing process of a flexible patch 30 according to one embodiment of the present invention.

図8を参照すると、フレキシブルパッチ30の製造方法は、犠牲層を一方の表面に複数の凹溝が形成されている型上に形成するステップ(S810);及びフレキシブルパッチ層を前記犠牲層上に形成するステップ(S830);を含む。 Referring to FIG. 8, the method for manufacturing the flexible patch 30 includes the steps of forming a sacrificial layer on a mold having a plurality of grooves formed on one surface (S810); and forming a flexible patch layer on the sacrificial layer (S830).

堅い(rigid)物質に対しては、図1a及び図1bに示されたような、マイクロ孔がパターニングされた表面のような幾何学的平面構造を形成するために湿式/乾式エッチング方式を用いる。しかし、相対的に柔らかいフレキシブル物質(例えば、PDMSなど)は乾式/湿式エッチング方式を用いて幾何学的平面構造を形成しようとする場合、孔のように幾何学的平面構造をなしている形状が壊れるという問題がある。そこで、フレキシブル物質の一方の表面に複数の孔を形成するために、複数の凹溝が形成されている型810を用いる場合、孔の形状が壊れないフレキシブルパッチ層830を得ることができる。 For rigid materials, wet/dry etching is used to form a geometric planar structure such as a surface patterned with micro-holes as shown in FIG. 1a and FIG. 1b. However, when a relatively soft flexible material (e.g., PDMS, etc.) is used to form a geometric planar structure using a dry/wet etching method, there is a problem that the shape of the geometric planar structure such as holes is destroyed. Therefore, when a mold 810 having a number of grooves is used to form a number of holes on one surface of the flexible material, a flexible patch layer 830 can be obtained in which the shape of the holes is not destroyed.

型(mold)810は、溝が一方の表面に形成されていて幾何学的平面を有するように構成される。型810の幾何学的平面をなす溝の断面は、図8に示されたように、一方の表面の内方に凹み状に形成されている。流動性を有する任意の物質(例えば、フレキシブルパッチ層830を形成するのに用いられるフレキシブル物質などを含む)が型810上に形成される場合、前記任意の物質が溝を満たすようになる。前記任意の物質が硬化すると、満たされた溝に対応する高さの構造物が溝の内部に形成される。前記溝は、単一段差を有するように構成されても、又は一つ以上の段差を有するように構成されてもよい。 The mold 810 is configured to have a groove formed on one surface and to have a geometric plane. The cross section of the groove forming the geometric plane of the mold 810 is formed in a concave shape toward the inside of one surface as shown in FIG. 8. When any material having flowability (including, for example, a flexible material used to form the flexible patch layer 830) is formed on the mold 810, the any material fills the groove. When the any material hardens, a structure of a height corresponding to the filled groove is formed inside the groove. The groove may be configured to have a single step or one or more steps.

前記フレキシブルパッチ層830は、皮膚に貼り付け可能になるように貼付性のある物質層を含む。これにより、フレキシブルパッチ層830が型810の真上に形成される場合、フレキシブルパッチ層830を型810から分離するのが困難であり、この過程でフレキシブルパッチ層830に損傷が発生した場合、フレキシブルパッチ30の品質が低下する恐れがある。これを克服するために、フレキシブル物質で型810の溝を満たす前に、フレキシブルパッチ層830と型810との貼着を防止するアンチ粘着層(anti-sticky layer)機能を有する犠牲層820を型810とフレキシブルパッチ層830との間に形成する(S810)。犠牲層820を用いることで、フレキシブルパッチ層830を型810から損傷なしに分離することができ、高品質のフレキシブルパッチ30を得ることができる。 The flexible patch layer 830 includes an adhesive material layer so that it can be attached to the skin. Therefore, if the flexible patch layer 830 is formed directly on the mold 810, it is difficult to separate the flexible patch layer 830 from the mold 810, and if the flexible patch layer 830 is damaged during this process, the quality of the flexible patch 30 may be reduced. To overcome this, before filling the grooves of the mold 810 with a flexible material, a sacrificial layer 820 having an anti-sticky layer function that prevents the flexible patch layer 830 from sticking to the mold 810 is formed between the mold 810 and the flexible patch layer 830 (S810). By using the sacrificial layer 820, the flexible patch layer 830 can be separated from the mold 810 without damage, and a high-quality flexible patch 30 can be obtained.

前記型810は、エッチング溶液によってエッチングされず、一定の熱が加えられても形態を保持することができ、一定の硬度を有するように構成される。また、型810は非磁性物質からなる。一例において、シリコン(Si)を含む物質からなってよいが、これに制限されず、下記の犠牲層820を除去する物質によって除去されず、特定の温度以上でも形状を保持することができ、型の製作が難しくない多様な物質からなってよい。 The mold 810 is configured to be resistant to etching by an etching solution, to be able to retain its shape even when a certain amount of heat is applied, and to have a certain amount of hardness. The mold 810 is also made of a non-magnetic material. In one example, it may be made of a material containing silicon (Si), but is not limited thereto, and may be made of various materials that are not removed by the material used to remove the sacrificial layer 820 described below, can retain their shape even at or above a certain temperature, and are not difficult to manufacture.

図9a乃至図9dは、本発明の実施例に係る、型の構造及び前記型によって形成されるフレキシブルパッチの複数の貫通孔を説明するための図である。 Figures 9a to 9d are diagrams illustrating the structure of a mold and multiple through holes in a flexible patch formed by the mold according to an embodiment of the present invention.

型810は、通気性や貼付性などのようなフレキシブルパッチ30の特性を優れるものにする孔を生成させる、溝の形態、分布を有する。 The mold 810 has a groove shape and distribution that creates holes that give the flexible patch 30 excellent properties such as breathability and application.

一実施例において、型810の表面に形成されている溝は、複数の円形の貫通孔パターンを形成するように構成されてよい。例えば、フレキシブルパッチ30に複数の孔を形成するために、枠が円形の溝が形成されている型810が用いられてよい。図9aの型810を用いると、図9bの平面を有する貫通孔を含むフレキシブルパッチ30を得ることができる。 In one embodiment, the grooves formed in the surface of the mold 810 may be configured to form a pattern of multiple circular through holes. For example, a mold 810 having grooves with a circular frame may be used to form multiple holes in the flexible patch 30. Using the mold 810 of FIG. 9a, a flexible patch 30 including through holes having a planar surface as shown in FIG. 9b can be obtained.

一部の実施例において、型810に形成された溝は、フレキシブルパッチ30の孔間の間隔が60μm未満になるように分布してよい。例えば、溝の幅は60μm未満で構成されてよい。汗腺口は配置された皮膚の位置に応じて多様な大きさを有する。例えば、汗腺口の面積は60μm以上の直径を有し、平均して80μmの直径を有すると知られている。また、排出しなければならない老廃物の量、温度調節といった汗によって遂行される生物学的機能が皮膚の位置に応じて異なるため、身体部位に応じて異なる分布密度で配置されている。例えば、汗腺口は、背中部分では60cm-2、手の平では400cm-2、そして額では180cm-2の密度で分布されている。 In some embodiments, the grooves formed in the mold 810 may be distributed such that the spacing between the holes in the flexible patch 30 is less than 60 μm. For example, the width of the groove may be less than 60 μm. The sweat pores have various sizes depending on the location on the skin where they are located. For example, it is known that the area of the sweat pores has a diameter of 60 μm or more, with an average diameter of 80 μm. In addition, since the amount of waste that needs to be discharged and the biological functions performed by sweat, such as temperature regulation, differ depending on the location on the skin, the sweat pores are arranged at different distribution densities depending on the body part. For example, the sweat pores are distributed at a density of 60 cm −2 on the back, 400 cm −2 on the palm, and 180 cm −2 on the forehead.

このような汗腺口の大きさ、面積情報に基づくとき、フレキシブルパッチ30の孔間の間隔は、60μm未満で形成される必要がある。孔間の間隔が60μm以上であると、孔以外のフレキシブルパッチ30の表面が汗腺口を遮断することがある。このため、孔間の間隔が60μm未満のフレキシブルパッチ30は、より高い通気性(例えば、ほぼ100%の通気性)を得ることができる。一部の実施例において、孔間の間隔が50μmである貫通孔パターンを有するようにする型10を用いてフレキシブルパッチ30を製造してよい。 Based on such sweat pore size and area information, the spacing between the holes in the flexible patch 30 needs to be less than 60 μm. If the spacing between the holes is 60 μm or more, the surface of the flexible patch 30 other than the holes may block the sweat pores. For this reason, a flexible patch 30 with a spacing between holes of less than 60 μm can achieve higher breathability (e.g., nearly 100% breathability). In some embodiments, the flexible patch 30 may be manufactured using a mold 10 that has a through-hole pattern with a spacing between holes of 50 μm.

高い通気性を得るための主な要素は貫通孔間の間隔である。貫通孔の大きさは、貼付性や通気性の両方に影響を及ぼす。貫通孔の大きさが大きいほど空気と接触する皮膚面積が増加するが、逆に捕集される皮膚の体積が減るためである。本発明の実施例では、貫通孔の大きさが小さくても貫通孔間の間隔を減らすことで、高い通気性や強い貼付性を得ることができる。貫通孔の大きさは、貼付性を阻害しない範囲内で多様に設定されてよい。 The main factor for achieving high breathability is the spacing between the through holes. The size of the through holes affects both the adhesiveness and the breathability. The larger the through holes, the greater the skin area that comes into contact with air, but conversely, the less skin volume is captured. In an embodiment of the present invention, even if the through holes are small, high breathability and strong adhesiveness can be obtained by reducing the spacing between the through holes. The size of the through holes may be set in a variety of ways as long as it does not impede adhesiveness.

また、型810の表面の溝は、フレキシブルパッチ30上に集積される半導体回路の設計を考慮して形成される。一部の実施例において、型810の表面に形成されている溝は、複数の円形孔パターンを形成しながら、前記円形孔パターンは相対的に大きい直径を有する一つの円形孔、及び前記一つの円形孔を取り囲みながらより小さい直径を有する複数の円形孔の組み合わせを含んでよい。 The grooves on the surface of the mold 810 are formed in consideration of the design of the semiconductor circuit integrated on the flexible patch 30. In some embodiments, the grooves formed on the surface of the mold 810 form a pattern of multiple circular holes, which may include a combination of one circular hole having a relatively large diameter and multiple circular holes having smaller diameters surrounding the one circular hole.

例えば、フレキシブルパッチ30上に圧電素子の一部が貫通孔上に配置され、前記圧電素子の変形による電流変化を測定及び伝達するように回路構成要素が配置された場合、主な変形が生じる圧電素子の部分は相対的に大きさの大きい貫通孔を形成し、残りの部分は相対的に大きさの小さい貫通孔を形成するように設定されてよい。この場合、圧電素子が配置される少数の貫通孔だけをその大きさを大きくし、フレキシブルパッチ30において大半を占める残りの貫通孔は皮膚が捕集されるのに十分な小さい大きさを有するので、依然として強い貼付性を持つ。 For example, when a portion of a piezoelectric element is placed on a through-hole on the flexible patch 30 and circuit components are arranged to measure and transmit a change in current due to deformation of the piezoelectric element, the portion of the piezoelectric element where the main deformation occurs may be configured to form a relatively large through-hole, and the remaining portion may be configured to form relatively small through-holes. In this case, only the small number of through-holes in which the piezoelectric elements are placed are made large in size, and the remaining through-holes, which make up the majority of the flexible patch 30, are small enough to capture the skin, so that the flexible patch still has strong adhesion.

また、フレキシブルパッチ30は、オーセチック構造によって発生する特性(すなわち、オーセチック構造特性)を有するように形成されてよい。例えば、型810の溝は、フレキシブルパッチ30に円形の貫通孔を形成するように構成され、また平面形状が亜鈴状(dumbbell)である貫通孔を形成するように構成されてよい。 The flexible patch 30 may also be formed to have properties that arise from the auxetic structure (i.e., auxetic structure properties). For example, the grooves of the mold 810 may be configured to form circular through-holes in the flexible patch 30, and may also be configured to form through-holes that have a dumbbell-shaped planar shape.

具体的に、両端は円形で前記両端の円形を連結する中心部は両端の直径よりも小さい厚さの柱から構成された、亜鈴状の孔と円形孔がフレキシブルパッチ30に形成された場合(すなわち、亜鈴-孔パターン(Dumbbell-hole pattern)の貫通孔が形成された場合)、このような貫通孔が形成されたフレキシブルパッチ30はオーセチック構造特性を有し得る。すなわち、型810は、円形及び/又は亜鈴状の空き空間を取り囲む柱が形成されている構造から構成される。図9cの型810を用いると、図9dの平面を有する貫通孔を含むフレキシブルパッチ30を得ることができる。 Specifically, when a dumbbell-shaped hole and a circular hole are formed in the flexible patch 30, in which both ends are circular and the center connecting the two circles is made of a pillar with a thickness smaller than the diameter of both ends (i.e., when a through hole in a dumbbell-hole pattern is formed), the flexible patch 30 having such a through hole may have auxetic structural characteristics. That is, the mold 810 is composed of a structure in which pillars are formed surrounding circular and/or dumbbell-shaped empty spaces. By using the mold 810 of FIG. 9c, a flexible patch 30 including a through hole having a plane of FIG. 9d can be obtained.

一実施例において、高い通気性を得るために孔間の間隔は、前述したように60μm未満で形成されてよい。一例において、図9cに示されたように、一つの亜鈴貫通孔Hの連結部中心と他の一つの亜鈴貫通孔Hの一端との間の間隔は35μmであり、一つの亜鈴貫通孔Hの一端と他の一つの円形貫通孔Hとの間の間隔は25μmであってもよい。また、円形貫通孔Hの直径は50μm、亜鈴貫通孔Hの一端の内部間隔は100μmであってよい。しかし、これは、単に例示的なものであって、フレキシブルパッチ30の通気性、貼付性、及び耐久性などに基づいて多様に設定されてよい。 In one embodiment, the interval between holes may be less than 60 μm to obtain high breathability, as described above. In one example, as shown in FIG. 9c, the interval between the center of the connection part of one dumbbell through hole H C and one end of another dumbbell through hole H C may be 35 μm, and the interval between one end of one dumbbell through hole H C and another circular through hole H B may be 25 μm. In addition, the diameter of the circular through hole H B may be 50 μm, and the internal interval of one end of the dumbbell through hole H C may be 100 μm. However, this is merely an example, and may be variously set based on the breathability, attachment, durability, etc. of the flexible patch 30.

犠牲層820は、スピンコーティング方式によって図9aの型810上に形成されてよい。 The sacrificial layer 820 may be formed on the mold 810 of FIG. 9a by a spin coating method.

しかし、スピンコーティング方式が図9cの型810上に犠牲層820を形成するのに適用される場合、PDMSパッチ層830を図9cの型810から分離することができず、(例えば、60μm間隔のような)数十マイクロ単位の間隔で形成された孔を有するフレキシブルパッチ30を製造することができない。図9cの型810が円形及び亜鈴状の貫通孔を形成するように構成されて、型810とPDMSパッチ層830との接触面積が図9aの型810を用いる実施例に比べて増加し、また、図9cの型810内の溝の間隔が細くなってPMMAスピンコーティングが不均衡になるためである。 However, when the spin-coating method is applied to form the sacrificial layer 820 on the mold 810 of FIG. 9c, the PDMS patch layer 830 cannot be separated from the mold 810 of FIG. 9c, and the flexible patch 30 having holes formed at intervals of tens of microns (e.g., 60 μm intervals) cannot be manufactured. This is because the mold 810 of FIG. 9c is configured to form circular and dumbbell-shaped through-holes, so that the contact area between the mold 810 and the PDMS patch layer 830 is increased compared to the embodiment using the mold 810 of FIG. 9a, and the intervals of the grooves in the mold 810 of FIG. 9c are narrowed, which causes uneven PMMA spin-coating.

図9cのような型810上に犠牲層820を形成する場合、気化コーティング方式を用いて犠牲層820を図9cの型810上に形成する(S130)。一例において、気化コーティング方式はSAMs(Self-assembled monolayer)であってよい。 When forming a sacrificial layer 820 on the mold 810 as shown in FIG. 9c, the sacrificial layer 820 is formed on the mold 810 of FIG. 9c using an evaporation coating method (S130). In one example, the evaporation coating method may be SAMs (self-assembled monolayers).

このような過程によって、オーセチック構造特性に連関した幾何学平面を有する型810上に犠牲層820、及びフレキシブルパッチ層830を形成することができる(S810、S830)。その後、溝を超過したフレキシブルパッチ層830部分を除去した後(S850)、犠牲層820をエッチングしてオーセチック構造特性を有する幾何学平面を有するフレキシブルパッチ30を得ることができる。 Through this process, a sacrificial layer 820 and a flexible patch layer 830 can be formed on a mold 810 having a geometric plane associated with auxetic structural characteristics (S810, S830). Then, after removing the portion of the flexible patch layer 830 that exceeds the groove (S850), the sacrificial layer 820 can be etched to obtain a flexible patch 30 having a geometric plane with auxetic structural characteristics.

図9cの型810を用いて製造された図9dのフレキシブルパッチ30は、貼り付け前後の皮膚水分変化量を比較すると約6%の水分変化を誘発する。すなわち、フレキシブルパッチ30が貼り付けられても皮膚の水分損失がほとんど生じない。 The flexible patch 30 of FIG. 9d, manufactured using the mold 810 of FIG. 9c, induces a moisture change of about 6% when comparing the amount of change in skin moisture before and after application. In other words, there is almost no moisture loss in the skin even when the flexible patch 30 is applied.

再び図8を参照すると、犠牲層820は、ナノ単位乃至マイクロ単位の半導体素子を製造するのに使用可能な物質からなる。一実施例において、犠牲層820は、PMMA(Poly(methyl methacrylate))を含む物質からなる。しかし、これに制限されず、犠牲層820は、ポリマーなどを含む物質からなってもよい。 Referring again to FIG. 8, the sacrificial layer 820 is made of a material that can be used to manufacture nano- to micro-scale semiconductor devices. In one embodiment, the sacrificial layer 820 is made of a material that includes PMMA (Poly(methyl methacrylate)). However, without being limited thereto, the sacrificial layer 820 may be made of a material that includes a polymer, etc.

一実施例において、犠牲層820は、スピンコーティング方式によって凹溝を有する型810の一方の表面上に形成される(S810)。犠牲層820は、型810とフレキシブルパッチ層830との貼り合わせを防止可能であり、且つステップ(S870)のエッチング溶液によって容易に除去可能な厚さで形成される。 In one embodiment, the sacrificial layer 820 is formed on one surface of the mold 810 having a groove by a spin coating method (S810). The sacrificial layer 820 is formed to a thickness that can prevent the mold 810 and the flexible patch layer 830 from being attached to each other and can be easily removed by the etching solution in step (S870).

フレキシブルパッチ層830は、皮膚の輪郭に応じてパッチの形態が変形可能な適応的接触(conformable contact)が可能になるようにフレキシブル特性を持ち、且つ皮膚に貼り付け可能な貼付性を持つ物質からなる。一実施例において、フレキシブルパッチ層830は、皮膚と機械的特性が類似した弾性重合体からなってよい。一例において、フレキシブルパッチ層830は、PDMS(Poly-dimethylsiloxane)を含む物質からなってよい。 The flexible patch layer 830 is made of a material that has flexibility to allow conformable contact so that the patch can be deformed according to the contours of the skin, and has adhesive properties that allow it to be attached to the skin. In one embodiment, the flexible patch layer 830 may be made of an elastic polymer that has mechanical properties similar to those of the skin. In one example, the flexible patch layer 830 may be made of a material that includes PDMS (Poly-dimethylsiloxane).

一部の実施例において、フレキシブルパッチ層830は、一定の厚さを有するように形成されてよい。フレキシブルパッチ層830の厚さが薄すぎる場合、皮膚に複数回繰り返し貼り付け可能な程度の耐久性が得られないことがある。一例において、フレキシブルパッチ層830は、75μm以上の厚さを有するように形成されてよい。 In some embodiments, the flexible patch layer 830 may be formed to have a certain thickness. If the flexible patch layer 830 is too thin, it may not be durable enough to be repeatedly applied to the skin. In one example, the flexible patch layer 830 may be formed to have a thickness of 75 μm or more.

フレキシブルパッチ層830が犠牲層820上に形成されるステップ(S830)において、フレキシブルパッチ層830をなすフレキシブル物質(例えば、PDMS)が溝内部を満たすようになる。フレキシブル物質は溝を満たし、さらには溝内部から溢れだすことがある。このように溝内部の体積よりも多くのフレキシブル物質が供給されフレキシブル物質が溝外部に溢れ出すと、フレキシブルパッチ層830の一部が型810の表面よりも高い位置に形成されることもある。 In step S830, in which the flexible patch layer 830 is formed on the sacrificial layer 820, the flexible material (e.g., PDMS) that constitutes the flexible patch layer 830 fills the inside of the groove. The flexible material fills the groove and may even overflow from the inside of the groove. In this way, if more flexible material is supplied than the volume of the inside of the groove and the flexible material overflows outside the groove, a part of the flexible patch layer 830 may be formed at a position higher than the surface of the mold 810.

フレキシブル物質が溝に満たされることで、又は溢れ出すことで得られる、型810、犠牲層820及びフレキシブルパッチ層830を含む構造物は、例えば、鋳造物を完成する前に、型に鋳物を注いだ状態の構造物と類似したものである。以下、通常の技術者の理解を助けるために本明細書中でたびたび用いられる鋳物-型構造物は、図8のステップ(S830)で示されたように、フレキシブル物質が溝に満たされた、(又は溝から溢れだすように満たされた)、型810、犠牲層820及びフレキシブル物質を含む構造物のことを指し、フレキシブル物質の硬度は柔らかくても、堅くてもよい。 The structure including the mold 810, the sacrificial layer 820, and the flexible patch layer 830 obtained by filling or overflowing the flexible material into the grooves is similar to a structure in a state where a casting is poured into the mold before the casting is completed, for example. Hereinafter, the casting-mold structure, which is frequently used in this specification to help ordinary engineers understand, refers to a structure including the mold 810, the sacrificial layer 820, and the flexible material, in which the flexible material is filled into the grooves (or filled to overflow from the grooves) as shown in step (S830) of FIG. 8, and the hardness of the flexible material may be soft or hard.

フレキシブルパッチ層830が形成された後、溝を超過した(すなわち、型810の表面よりも高い位置に形成された)フレキシブルパッチ層830を除去する(S850)。一実施例において、型810の溝を超過したフレキシブルパッチ層830部分(すなわち、超過表面)に板850を当接させ、板850及び/又はフレキシブルパッチ層830(すなわち、鋳物-型構造物)を擦って(rubbing)溝を超過した部分を除去する。 After the flexible patch layer 830 is formed, the flexible patch layer 830 that exceeds the groove (i.e., is formed at a position higher than the surface of the mold 810) is removed (S850). In one embodiment, a plate 850 is placed against the portion of the flexible patch layer 830 that exceeds the groove of the mold 810 (i.e., the excess surface), and the plate 850 and/or the flexible patch layer 830 (i.e., the casting-mold structure) are rubbed to remove the portion that exceeds the groove.

板850は、超過部分のフレキシブル物質を擦りつけて除去する、プラスタリングボード(plastering board)のような役割を遂行する。一実施例において、板850は基板851及び基板851上に形成された犠牲層852を含む。基板851は、擦る機能を遂行するのに適合した構造(例えば、平たい構造)、そして耐久性、及び強度を持っていてよい。また、前記基板851は、非磁性物質からなるものであってよい。一例において、基板851は、シリコン(Si)を含む物質からなるものであってよい。 The plate 850 acts as a plastering board to rub and remove excess flexible material. In one embodiment, the plate 850 includes a substrate 851 and a sacrificial layer 852 formed on the substrate 851. The substrate 851 may have a structure (e.g., a flat structure) suitable for performing the rubbing function, and may have durability and strength. The substrate 851 may also be made of a non-magnetic material. In one example, the substrate 851 may be made of a material containing silicon (Si).

犠牲層852は、ステップ(S870)にてエッチング溶液によってエッチングされ得る物質からなってよい。一例において、犠牲層852は、犠牲層820と同じ物質(例えば、PMMA)を含んでよい。しかし、これに制限されず、ステップ(S870)にてエッチング溶液によってエッチングされてよく、溝を超過したフレキシブルパッチ層830部分と擦り合う過程で除去以後のフレキシブルパッチ層830の表面に発生し得る損傷を最小化する物質からなってもよい。 The sacrificial layer 852 may be made of a material that can be etched by the etching solution in step (S870). In one example, the sacrificial layer 852 may include the same material as the sacrificial layer 820 (e.g., PMMA). However, without being limited thereto, the sacrificial layer 852 may be made of a material that can be etched by the etching solution in step (S870) and minimizes damage that may occur to the surface of the flexible patch layer 830 after removal in the process of rubbing against the portion of the flexible patch layer 830 that exceeds the groove.

一実施例において、犠牲層852は、スピンコーティング方式によって基板851上に形成されてよいが、これに制限されず、多様なコーティング方式によって基板851上に形成されてよい。 In one embodiment, the sacrificial layer 852 may be formed on the substrate 851 by a spin coating method, but is not limited thereto and may be formed on the substrate 851 by various coating methods.

ステップ(S850)の擦りつける工程は、超過部分をより効率的に除去するために、追加的な工程を更に含んでよい。 The rubbing process in step (S850) may further include additional steps to more efficiently remove the excess portion.

一実施例において、ステップ(S850)は、フレキシブルパッチ層830と板850との接触部分を加熱するステップを含んでよい。例えば、フレキシブルパッチ層830と板850との接触部分に70℃以上の熱を加えて型の溝を超過する部分のフレキシブル物質をより効率的に除去することができる。 In one embodiment, step (S850) may include heating the contact portion between the flexible patch layer 830 and the plate 850. For example, heat of 70° C. or more may be applied to the contact portion between the flexible patch layer 830 and the plate 850 to more efficiently remove the flexible material that exceeds the mold groove.

フレキシブルパッチ層830又は接触部分に熱が加えられると接触部分の強度が弱くなる(すなわち、柔らかい構造状態を持つ)。これにより、板850をフレキシブルパッチ層830(すなわち、鋳物-型構造物)に擦りつけると(又は鋳物-型構造物を板850に擦りつけると)、相対的な動きによって超過部分のフレキシブル物質が鋳物-型構造物の占める領域の外部に押し出される。例えば、石膏しっくいに支持板をおいてから擦りつけると、支持板の下の石膏しっくいが支持板の占める領域の外部に押し出されるのと類似している。結局、超過部分は次第に高さが低くなっていき、図8に示されたように、溝に満たされたフレキシブル物質の最上層は溝が形成された表面と面一になる。 When heat is applied to the flexible patch layer 830 or the contact portion, the strength of the contact portion is weakened (i.e., it has a soft structural state). As a result, when the plate 850 is rubbed against the flexible patch layer 830 (i.e., the casting-mold structure) (or the casting-mold structure is rubbed against the plate 850), the relative movement causes the excess flexible material to be pushed out of the area occupied by the casting-mold structure. For example, this is similar to the case where a support plate is placed on gypsum plaster and then rubbed, and the gypsum plaster under the support plate is pushed out of the area occupied by the support plate. Eventually, the excess portion gradually becomes lower in height, and the top layer of the flexible material filled in the groove becomes flush with the surface in which the groove is formed, as shown in FIG. 8.

一実施例において、ステップ(S850)は、接触過程でフレキシブルパッチ層830が板850の一方の表面上に配置されるように上下を反転する(flipping)ステップを含んでよい。反転するステップが行なわれると、板850の一方の表面上にフレキシブルパッチ層830(すなわち、鋳物-型構造物)が配置される。前記実施例において、板850の面積は鋳物-型構造物の面積よりも大きくてよい。 In one embodiment, step (S850) may include a step of flipping the flexible patch layer 830 upside down so that the flexible patch layer 830 is disposed on one surface of the plate 850 during the contact process. When the flipping step is performed, the flexible patch layer 830 (i.e., the casting-mold structure) is disposed on one surface of the plate 850. In the above embodiment, the area of the plate 850 may be larger than the area of the casting-mold structure.

このような配置状態で板850と鋳物-型構造物とを擦り合うと、鋳物-型構造物の動きによって超過部分のフレキシブル物質が鋳物-型構造物の占める領域の外部に押し出され、また鋳物-型構造物の側面に超過部分のフレキシブル物質が残留する確率が一層少なくなる。 When the plate 850 and the casting-mold structure are rubbed together in this position, the movement of the casting-mold structure pushes the excess flexible material out of the area occupied by the casting-mold structure, further reducing the likelihood of excess flexible material remaining on the sides of the casting-mold structure.

また、ステップ(S850)は、フレキシブルパッチ層830と板850との間の接触部分に圧力を加えるステップを更に含んでよい。前記圧力は、図8に示されたように、磁石を用いて加えられてよい。一例において、磁石861と磁石862との間に鋳物-型構造物と板850とが接触した状態で配置されてよい。これにより、磁石861と磁石862との間の引力によって圧力が接触部分に加えられ得る。前述したように、鋳物-型構造物及び板850は非磁性物質からなるものであってよいため、磁石861と磁石862との間における引力の相互作用の発生に影響を及ぼさない。 In addition, step (S850) may further include a step of applying pressure to the contact portion between the flexible patch layer 830 and the plate 850. The pressure may be applied using a magnet as shown in FIG. 8. In one example, the casting-mold structure and the plate 850 may be placed in contact between magnets 861 and 862. This allows pressure to be applied to the contact portion due to the attractive force between magnets 861 and 862. As described above, the casting-mold structure and the plate 850 may be made of a non-magnetic material, and therefore do not affect the occurrence of the attractive force interaction between magnets 861 and 862.

これにより、鋳物-型構造物と板850とを擦り合った結果、超過部分の除去にかかる時間が短縮でき、除去工程の効率が向上できる。 This reduces the time required to remove the excess portion as a result of rubbing the casting-mold structure against the plate 850, improving the efficiency of the removal process.

ステップ(S850)の後、エッチング溶液を用いて犠牲層820をエッチングする(S870)。エッチングは、犠牲層820をエッチングしながら型810、フレキシブルパッチ層830をエッチングしないようにエッチング溶液の選択性(selectivity)を調節しながら行われる。一実施例において、犠牲層820のエッチングに用いられるエッチング溶液はアセトン(acetone)を含んでよい。 After step (S850), the sacrificial layer 820 is etched using an etching solution (S870). The etching is performed while adjusting the selectivity of the etching solution so as not to etch the mold 810 and the flexible patch layer 830 while etching the sacrificial layer 820. In one embodiment, the etching solution used to etch the sacrificial layer 820 may include acetone.

実験的な実施例において、溝を超過するフレキシブルパッチ層830の部分を除去した鋳物-型構造物をエッチング溶液に浸漬することで犠牲層820を除去し、型810と鋳物(すなわち、フレキシブルパッチ層830)とを分離する。分離されたフレキシブルパッチ層830は、型810の溝によって形成された複数の孔を含む。前記複数の孔は、ステップ(S850)にて溝内部のフレキシブル物質を型810の表面に一致させたため貫通状に形成される。その結果、図8に示されたように、複数の貫通孔を含むフレキシブルパッチ層830を得ることができ、前記複数の貫通孔を含むフレキシブルパッチ層830はフレキシブルパッチ30として活用され得る。 In an experimental example, the casting-mold structure from which the portion of the flexible patch layer 830 that exceeds the grooves has been removed is immersed in an etching solution to remove the sacrificial layer 820 and separate the mold 810 from the casting (i.e., the flexible patch layer 830). The separated flexible patch layer 830 includes a plurality of holes formed by the grooves of the mold 810. The plurality of holes are formed in a through-shape by conforming the flexible material inside the grooves to the surface of the mold 810 in step (S850). As a result, as shown in FIG. 8, a flexible patch layer 830 including a plurality of through-holes can be obtained, and the flexible patch layer 830 including a plurality of through-holes can be used as a flexible patch 30.

鋳物-型構造物がエッチング溶液に浸漬されている時間は多様に設定されてよい。例えば、鋳物-型構造物のエッチング時間は、溝の厚さ(すなわち、フレキシブルパッチ30の厚さ)、犠牲層820の厚さ、溝とフレキシブルパッチ層830とが当接する断面積などに応じて決められてよい。 The time for which the cast-mold structure is immersed in the etching solution may be set in various ways. For example, the etching time for the cast-mold structure may be determined according to the thickness of the groove (i.e., the thickness of the flexible patch 30), the thickness of the sacrificial layer 820, the cross-sectional area where the groove and the flexible patch layer 830 abut, etc.

また、ステップ(S870)にてより効率的なエッチング工程のためにエッチング溶液中の鋳物-型構造物は超音波処理が施されてもよい。 In addition, in step (S870), the casting-mold structure in the etching solution may be subjected to ultrasonic treatment for a more efficient etching process.

ステップ(S810乃至S870)によって製造されたフレキシブルパッチ30は、マイクロ単位の厚さで製造されるにも拘わらず、複数の孔によって貼付性が増加できる。また、前記複数の孔は貫通状孔であって、フレキシブルパッチ30が皮膚に貼り付けられても貼り付け部分の皮膚を外気と遮断しない。したがって、フレキシブルパッチ30は、パッチの表面のみに(例えば、タコの吸盤、又はとかげの足裏のような)マイクロ構造を有するように表面処理して貼付性だけを良くし、通気性は相対的に劣る従来のスキンパッチとは異なり、通気性や貼付性をいずれも有することができる。 The flexible patch 30 manufactured by steps (S810 to S870) can have increased adhesiveness due to the multiple holes, even though it is manufactured to a thickness of microns. In addition, the multiple holes are through-holes, so that even when the flexible patch 30 is attached to the skin, the skin at the attachment portion is not isolated from the outside air. Therefore, the flexible patch 30 is surface-treated to have a microstructure (such as an octopus's sucker or a lizard's foot) only on the surface of the patch, improving only the adhesiveness, and can have both breathability and adhesiveness, unlike conventional skin patches that have relatively poor breathability.

また、犠牲層820を用いてフレキシブルパッチ層830を型810から分離すると、フレキシブルパッチ層830に複数の孔(又は孔パターン)を生成し分離する過程で破れるといった損傷が発生しない。 In addition, when the flexible patch layer 830 is separated from the mold 810 using the sacrificial layer 820, multiple holes (or hole patterns) are created in the flexible patch layer 830, and no damage such as tearing occurs during the process of separating it.

前記フレキシブルパッチ30は、皮膚への貼付性や通気性に非常に優れるので、スキンセンサのような、皮膚に貼り付け可能な多様な電子機器の製造に活用され得る。 The flexible patch 30 has excellent skin adhesion and breathability, so it can be used to manufacture a variety of electronic devices that can be attached to the skin, such as skin sensors.

更に、フレキシブルパッチ30は、フレキシブルパッチ層830の成分、厚さなどのような物質特性によってより強い貼付性を有することができる。 Furthermore, the flexible patch 30 can have stronger adhesion depending on the material properties such as the components, thickness, etc. of the flexible patch layer 830.

図10a乃至図10dは、本発明の一実施例に係る、皮膚に貼り付けられるフレキシブルパッチ30の貼付性を説明するための図である。 Figures 10a to 10d are diagrams illustrating the adhesion of a flexible patch 30 that is attached to the skin according to one embodiment of the present invention.

フレキシブルパッチ30の貫通孔は、マイクロ単位であってフレキシブルパッチ30の大きさに比べて非常に小さく、図10では説明の明瞭性のために省略された。 The through holes in the flexible patch 30 are in the micron range and are very small compared to the size of the flexible patch 30, and are omitted in FIG. 10 for clarity of explanation.

図10aは、物体と表面との貼り付け原理を説明するための図である。 Figure 10a is a diagram to explain the principle of attaching an object to a surface.

表面Sに接触する接触物体Pが表面Sに貼り付けられる能力は、可逆性(reversibility)と多元性(pluripotency)の側面で互いに競争する、変形に対する構造的抵抗と界面相互作用との間の競争によって決まる。図10aに示されたように、表面が物体Pによって変形した場合、物体Pと表面Sとの間のエネルギーは、次の数学式2~5によって表され得る。
[数学式2]
Total = UAdhesion +UBending
[数学式3]
Adhesion = -WbR(2θ)
[数学式4]
Bending =+bDθ/12R
[数学式5]
D=Et
ここで、UTotalは、総ポテンシャルエネルギーを示し、UAdhesionは、物体Pと表面Sとの間の貼り付けエネルギーを示し、UBendingは物体Pによって変形した表面Sの抵抗に連関した曲げエネルギーを示す。ここで、貼り付けエネルギーと曲げエネルギーの符号は単に相互作用の方向を示すものであり、他の実施例では貼り付けエネルギーの符号を+、曲げエネルギーの符号を-と示することもある。
The ability of a contact object P in contact with a surface S to be attached to the surface S is determined by the competition between structural resistance to deformation and interface interaction, which compete with each other in the aspects of reversibility and pluripotency. As shown in Fig. 10a, when a surface is deformed by an object P, the energy between the object P and the surface S can be expressed by the following mathematical equations 2-5.
[Mathematical Formula 2]
U Total = U Adhesion + U Bending
[Mathematical Formula 3]
U Adhesion = -WbR(2θ)
[Mathematical Formula 4]
U bending = + bDθ/12R
[Mathematical Formula 5]
D = Et3
Here, U Total denotes the total potential energy, U Adhesion denotes the adhesion energy between object P and surface S, and U Bending denotes the bending energy associated with the resistance of surface S to deformation by object P. Here, the signs of the adhesion energy and bending energy simply indicate the direction of interaction, and in other embodiments, the sign of the adhesion energy may be indicated as + and the sign of the bending energy may be indicated as -.

また、Wは貼付仕事(work of adhesion、単位はNm-1)、bは表面に貼り付けられる物体Pの長さ、Rは曲率、θは物体Pと表面Sとの間の接する部分の中心から接する部分が終わる地点までの角度である接触角(contact angle)をそれぞれ示す。Dは、物体Pに対する屈曲強度(flexural rigidity)であって、物体Pの弾性係数(Young’s modulus)と物体の厚さによって決められる。 W is the work of adhesion (unit: Nm-1), b is the length of the object P to be attached to the surface, R is the curvature, and θ is the contact angle, which is the angle from the center of the contact between the object P and the surface S to the point where the contact ends. D is the flexural rigidity of the object P, which is determined by the Young's modulus of the object P and the thickness of the object.

フレキシブルパッチ30の貼付性をより単純に説明するために、単一層(mono-layer)構造のフレキシブルパッチ30が皮膚表面に貼り付けられる場合を図10aを参照して説明する。 To more simply explain the application of the flexible patch 30, a case in which a mono-layer flexible patch 30 is applied to the skin surface will be described with reference to Figure 10a.

フレキシブルパッチ30が皮膚表面に貼り付けられる場合を図10aに適用すると、表面Sは皮膚表面に相当し、物体Pは貫通孔が形成されたフレキシブルパッチ層830を含むフレキシブルパッチ30に相当する。したがって、フレキシブルパッチ30に対する屈曲強度Dは、フレキシブルパッチ層830の弾性係数E、そしてフレキシブルパッチ層830の厚さtによって決められる。 10a, when the flexible patch 30 is attached to the skin surface, the surface S corresponds to the skin surface, and the object P corresponds to the flexible patch 30 including the flexible patch layer 830 having a through hole formed therein. Therefore, the bending strength D of the flexible patch 30 is determined by the elastic modulus E of the flexible patch layer 830 and the thickness t of the flexible patch layer 830.

貼り付けエネルギーが曲げエネルギー以上になってはじめてパッチ30と皮膚表面との貼り付けが可能になる。貼り付けエネルギーが曲げエネルギー未満であると、パッチ30は皮膚表面から脱離する。貼り付けの可否を決めるしきい貼付仕事(W、critical work of adhesion)は、次の数学式6によって決められる。 Only when the adhesion energy is equal to or greater than the bending energy, can the patch 30 adhere to the skin surface. If the adhesion energy is less than the bending energy, the patch 30 will detach from the skin surface. The critical work of adhesion ( Wc ) that determines whether or not the patch can adhere is determined by the following Equation 6.

[数学式6]

Figure 0007503271000002
[Mathematical Formula 6]
Figure 0007503271000002

数学式6をWにてまとめると、物体と表面との貼り付けが保持されるしきい貼付仕事Wは、W=D/(24R)にて求められる。フレキシブルパッチ30と皮膚表面との貼付仕事Wがしきい貼付仕事W以上であると、フレキシブルパッチ30の皮膚表面への適応的接触(conformal contact)が可能になる。一方、フレキシブルパッチ30と皮膚表面との貼付仕事Wがしきい貼付仕事W未満であると、フレキシブルパッチ30が皮膚表面に貼り付けられない。よって、フレキシブルパッチ30と皮膚表面との貼り付けが可能になるためには、しきい貼付仕事Wの大きさが小さく、及び/又はフレキシブルパッチ30と皮膚表面との貼付仕事Wの大きさが大きくなる必要がある。 When mathematical formula 6 is summarized by Wc , the threshold work of attachment Wc for maintaining the attachment between the object and the surface is calculated by Wc = D/( 24R2 ). When the work of attachment W between the flexible patch 30 and the skin surface is equal to or greater than the threshold work of attachment Wc , conformal contact of the flexible patch 30 with the skin surface is possible. On the other hand, when the work of attachment W between the flexible patch 30 and the skin surface is less than the threshold work of attachment Wc , the flexible patch 30 cannot be attached to the skin surface. Therefore, in order to enable the attachment of the flexible patch 30 to the skin surface, the magnitude of the threshold work of attachment Wc needs to be small and/or the magnitude of the work of attachment W between the flexible patch 30 and the skin surface needs to be large.

数学式5を参照すると、パッチ30が弾性係数の大きい物質(例えば、堅い物質)から構成される場合、及び/又は厚さが厚い場合に高い屈曲強度Dを有する。よって、フレキシブルパッチ30の屈曲強度Dが減少する場合及び/又は皮膚表面とフレキシブルパッチ30との貼付仕事が大きい場合にフレキシブルパッチ30を皮膚表面上に安定して貼り付けることができる。 Referring to Equation 5, when the patch 30 is made of a material with a large elastic modulus (e.g., a hard material) and/or is thick, it has a high bending strength D. Therefore, when the bending strength D of the flexible patch 30 decreases and/or when the work of attaching the flexible patch 30 to the skin surface is large, the flexible patch 30 can be stably attached to the skin surface.

したがって、フレキシブルパッチ30の弾性係数Eが低い場合、フレキシブルパッチ30の厚さが薄い場合にフレキシブルパッチ30を皮膚表面上に安定して貼り付けることができる。 Therefore, when the elastic modulus E of the flexible patch 30 is low, the flexible patch 30 can be stably attached to the skin surface when the thickness of the flexible patch 30 is thin.

また、フレキシブルパッチ30と皮膚表面との貼り付けエネルギーが大きいほどフレキシブルパッチ30の貼付性が強まる。数学式2を参照すると、皮膚表面とフレキシブルパッチ30との貼り付けエネルギーは貼付仕事Wに依存する。フレキシブルパッチ30と皮膚表面との貼付仕事Wは、次の数学式7で表される。 In addition, the greater the adhesion energy between the flexible patch 30 and the skin surface, the stronger the adhesion of the flexible patch 30. Referring to mathematical formula 2, the adhesion energy between the skin surface and the flexible patch 30 depends on the adhesion work W. The adhesion work W between the flexible patch 30 and the skin surface is expressed by the following mathematical formula 7.

[数学式7]

Figure 0007503271000003
[Mathematical Formula 7]
Figure 0007503271000003

ここで、γは接触表面の分散成分(dispersive component of surface)、γは接触表面の極性成分(polar component of surface)を示す。γdSkinは皮膚の接触表面の分散成分、γdPatchはパッチ30の接触表面の分散成分を示し、γpSkinは皮膚の接触表面の極性成分、γpPatchはパッチ30の接触表面の極性成分を示す。フレキシブルパッチ30は前記数学式7に基づいて構成される。 Here, γd represents the dispersive component of the contact surface, and γp represents the polar component of the contact surface. γdSkin represents the dispersive component of the contact surface of the skin, γdPatch represents the dispersive component of the contact surface of the patch 30, γpSkin represents the polar component of the contact surface of the skin, and γpPatch represents the polar component of the contact surface of the patch 30. The flexible patch 30 is constructed based on Equation 7.

前述したように、フレキシブルパッチ30は、スキンセンサの製造のために活用され得る。マイクロ厚さ範囲でマイクロ単位のマイクロ素子を支持するのに十分な例示的な弾性係数1MPaを有するPDMSパッチ30を皮膚に貼り付けできる。皮膚表面のγ、γは部位別に異なるが、前記した変数の最大、最小範囲は、次の表1のように知られている。 As described above, the flexible patch 30 can be utilized for the manufacture of a skin sensor. The PDMS patch 30 can be attached to the skin, having an exemplary elastic modulus of 1 MPa, sufficient to support micro-scale microelements in the micro thickness range. Although γd and γp on the skin surface vary from site to site, the maximum and minimum ranges of the above variables are known as shown in Table 1 below.

Figure 0007503271000004
Figure 0007503271000004

前記表1のデータを前記数学式7に適用すると、皮膚とPDMSパッチ30との貼付仕事Wは、次のように概略的に求められる:31≦W≦54mJm-2。弾性係数1MPaを有するPDMSパッチ30の厚さがあらゆる皮膚に対して貼り付けられるためには、貼付仕事が最も低い皮膚表面(Skin Min)にも貼り付け可能になる必要がある。このため、前記PDMSパッチ30はW=31の値を有しなければならない。よって、PDMSパッチ30は約80μmの厚さで形成されてはじめて前記しきい貼付仕事Wの条件を満たす。このため、1MPaの単一のフレキシブルパッチ30の厚さは、80μm未満で製造されると皮膚表面への適合性貼り付け(conformal adhesion)が可能になる。 By applying the data in Table 1 to Equation 7, the adhesion work W between the skin and the PDMS patch 30 can be roughly calculated as follows: 31≦W≦54 mJm −2 . In order for the PDMS patch 30 having an elastic modulus of 1 MPa to be able to adhere to any skin, it must be able to adhere to the skin surface (Skin Min) with the lowest adhesion work. Therefore, the PDMS patch 30 must have a value of W c =31. Therefore, the PDMS patch 30 must be formed with a thickness of about 80 μm to satisfy the condition of the threshold adhesion work W c . Therefore, when a single flexible patch 30 with 1 MPa is manufactured with a thickness of less than 80 μm, conformal adhesion to the skin surface is possible.

一部の実施例において、1MPaよりも低い弾性係数を有する単一のフレキシブルパッチ30が80μm未満の厚さを有すると、一層強い貼付性を有することができる。他の一部の実施例において、1MPaよりも低い弾性係数を有するフレキシブルパッチ30の一層は80μm以上の厚さでも皮膚表面への適合性貼り付けが可能になる。例えば、皮膚表面に貼り付けられる一層の厚さが100μmの場合でも皮膚に貼り付けできる。 In some embodiments, a single flexible patch 30 having an elastic modulus lower than 1 MPa can have a thickness of less than 80 μm, providing stronger adhesion. In other embodiments, a single layer of a flexible patch 30 having an elastic modulus lower than 1 MPa can be conformably attached to the skin surface even if it is 80 μm or thicker. For example, the single layer attached to the skin surface can be attached to the skin even if it is 100 μm thick.

前述したように、屈曲強度Dはフレキシブルパッチ30の貼付能力に連関し、且つフレキシブルパッチ30の形状保持能力に連関する。前記数学式5及び数学式6を参照すると、フレキシブルパッチ30の弾性係数Eが低い場合、フレキシブルパッチ30の厚さが薄い場合にフレキシブルパッチ30を皮膚表面上に安定して貼り付けることができる。 As described above, the bending strength D is related to the application ability of the flexible patch 30 and also to the shape retention ability of the flexible patch 30. Referring to the above mathematical formulas 5 and 6, when the elastic modulus E of the flexible patch 30 is low, the flexible patch 30 can be stably applied to the skin surface when the thickness of the flexible patch 30 is thin.

しかし、貼付性のみを考慮してフレキシブルパッチ30の厚さを過度に薄くしたり、弾性係数を過度に低くしたりしてフレキシブルパッチ30を形成すると、ハンドリングが難しい。具体的に、フレキシブルパッチ30の屈曲強度が低すぎると、フレキシブルパッチ30に曲げが発生してハンドリングし難くなり、且つフレキシブルパッチ30の形状を一定に保持し難くなる。そのため、フレキシブルパッチ30の屈曲強度が低すぎると、フレキシブルパッチ30上に他の構成要素を集積するのに困難がある。 However, if the flexible patch 30 is formed by making the thickness of the flexible patch 30 too thin or by making the elastic modulus too low, with only consideration given to application, it becomes difficult to handle. Specifically, if the bending strength of the flexible patch 30 is too low, bending occurs in the flexible patch 30, making it difficult to handle, and it becomes difficult to maintain a constant shape of the flexible patch 30. Therefore, if the bending strength of the flexible patch 30 is too low, it is difficult to integrate other components on the flexible patch 30.

これを克服するために、皮膚に貼り付けられる部分は相対的に低い屈曲強度を有し、皮膚に貼り付けられず高い貼付性の必要性が相対的に落ちる他の構成要素が集積される部分は曲げが発生することなく形状が保持されるのに十分な屈曲強度を有するようにフレキシブルパッチ30が構成されてよい。例えば、フレキシブルパッチ30は、より強い貼付性を有し、且つ他の構成要素(例えば、電極、半導体素子、インターレクションなどを含む)を支持するのに十分な屈曲強度を有するように、一つ以上の層から構成されてよい。このようなフレキシブルパッチ30を製造するために、犠牲層820上に形成されるフレキシブルパッチ層830は、一つ以上のサブ層を含んでよい。 To overcome this, the flexible patch 30 may be configured so that the portion that is attached to the skin has a relatively low bending strength, and the portion where other components that are not attached to the skin and do not require high adhesion are integrated has sufficient bending strength to maintain its shape without bending. For example, the flexible patch 30 may be composed of one or more layers so that it has stronger adhesion and sufficient bending strength to support other components (including, for example, electrodes, semiconductor elements, interactions, etc.). To manufacture such a flexible patch 30, the flexible patch layer 830 formed on the sacrificial layer 820 may include one or more sublayers.

図10bは、本発明の一実施例に係る、弾性係数が互いに異なるバイレイヤー構造のフレキシブルパッチ30を説明するための図である。 Figure 10b is a diagram illustrating a bilayer flexible patch 30 having different elastic moduli according to one embodiment of the present invention.

一実施例において、バイレイヤー構造を有するフレキシブルパッチ30は、強度(rigidity)が異なる二つのサブ層(図10bの第1フレキシブル層831、及び第2フレキシブル層133)を含んでよい。 In one embodiment, the flexible patch 30 having a bilayer structure may include two sub-layers (first flexible layer 831 and second flexible layer 133 in FIG. 10b) with different rigidities.

ここで、皮膚に貼り付けられる第1フレキシブル層831は、皮膚に貼り付けられない第2フレキシブル層832の屈曲強度D2よりも低い屈曲強度D1を有する。例えば、第1フレキシブル層831は、皮膚表面に対する適合性貼付を可能にするために低い弾性係数(例えば、0.04Mpa)を有するように構成されてよい。 Here, the first flexible layer 831 that is attached to the skin has a bending strength D1 that is lower than the bending strength D2 of the second flexible layer 832 that is not attached to the skin. For example, the first flexible layer 831 may be configured to have a low modulus of elasticity (e.g., 0.04 MPa) to enable conformable attachment to the skin surface.

一方、第2フレキシブル層832は、フレキシブルパッチ30上に集積される半導体回路などを支持しながら、フレキシブルパッチ30の曲げを適宜制御してハンドリングを容易にするためにより堅く構成される。 On the other hand, the second flexible layer 832 is configured to be stiffer to support the semiconductor circuits and the like integrated on the flexible patch 30 while appropriately controlling the bending of the flexible patch 30 to facilitate handling.

図10bに示されたように、第1フレキシブル層831は0.04MPaの弾性係数E を有し、第2フレキシブル層832は1MPaの弾性係数E を有することで、第1フレキシブル層831の方がよりフレキシブルに形成されてよい。
As shown in FIG. 10b, the first flexible layer 831 has an elastic modulus E1 of 0.04 MPa, and the second flexible layer 832 has an elastic modulus E2 of 1 MPa, so that the first flexible layer 831 may be formed to be more flexible.

一実施例において、フレキシブルパッチ層830は、プレポリマー(pre-polymer)及び硬化剤(curing agent)を含む第1フレキシブル層831及び第2フレキシブル層832を含んでよい。ここで、前記第2フレキシブル層832は、第1フレキシブル層831の硬化剤の割合よりも高い硬化剤の割合を有するように構成されてよい。一例において、第1フレキシブル層831は、プレポリマー(pre-polymer)と硬化剤との割合が40:1となっていてよく、第2フレキシブル層832は、プレポリマーと硬化剤との割合が10:1となっていてよい。このような硬化剤の割合の差によって第1フレキシブル層831と第2フレキシブル層832の屈曲強度Dが異なるように決められる。 In one embodiment, the flexible patch layer 830 may include a first flexible layer 831 and a second flexible layer 832 including a pre-polymer and a curing agent. Here, the second flexible layer 832 may be configured to have a higher curing agent ratio than the first flexible layer 831. In one example, the first flexible layer 831 may have a pre-polymer to curing agent ratio of 40:1, and the second flexible layer 832 may have a pre-polymer to curing agent ratio of 10:1. The bending strength D of the first flexible layer 831 and the second flexible layer 832 is determined to be different depending on the difference in the curing agent ratio.

このような構成物質の差によって、第1フレキシブル層831は、第2フレキシブル層832に比べて相対的に柔らかくて(soft)、粘っこく(sticky)構成され、フレキシブルパッチ30の皮膚への貼り付けを可能にする。相対的に堅い第2フレキシブル層832は、フレキシブルパッチ30がスキンセンサなどを製造するために用いられる場合、マイクロ単位の素子を集積するための支持体(例えば、基板)の役割を遂行する。 Due to these differences in constituent materials, the first flexible layer 831 is relatively soft and sticky compared to the second flexible layer 832, allowing the flexible patch 30 to be attached to the skin. The relatively stiff second flexible layer 832 serves as a support (e.g., a substrate) for integrating micro-scale elements when the flexible patch 30 is used to manufacture a skin sensor or the like.

また、第1フレキシブル層831及び第2フレキシブル層832の厚さは互いに異なるように形成されてよい。前述した数学式5を再び参照すると、屈曲強度Dは、弾性係数E及び厚さに依存して決められる。 In addition, the first flexible layer 831 and the second flexible layer 832 may be formed to have different thicknesses. Referring again to the above-mentioned mathematical formula 5, the bending strength D is determined depending on the elastic modulus E and the thickness.

図10cは、本発明の第1実施例に係る、厚さが互いに異なるバイレイヤー構造のフレキシブルパッチ30を説明するための図であり、図10dは、本発明の第1実施例に係る、バイレイヤー構造の厚さに応じたフレキシブルパッチの特性を示すグラフを図示した図である。 Figure 10c is a diagram for explaining a bilayer structure flexible patch 30 having different thicknesses according to the first embodiment of the present invention, and Figure 10d is a graph showing the characteristics of the flexible patch according to the thickness of the bilayer structure according to the first embodiment of the present invention.

図10cに示されたように、皮膚表面上にバイレイヤー構造のフレキシブルパッチ30が貼り付けられた場合、一般的に曲面構造を有する皮膚表面の特徴により、貼り付けられたフレキシブルパッチ30は伸びるようになる。伸びたフレキシブルパッチ30には伸びる前の状態に戻ろうとする復元力Fretが適用される。前記復元力Fretは、次の数学式8のように分析され得る。前記フレキシブルパッチ30の第1フレキシブル層831及び第2フレキシブル層832は、同じ物質(例えば、PDMS)から構成された場合、同じ引張応力σ及び引張変形率εを有し得る。
[数学式8]
ret=F+F=wε(t+t)

ここで、Fは皮膚に貼り付けられた第1フレキシブル層831、Fは皮膚に貼り付けられた第2フレキシブル層832に適用されるそれぞれの復元力を示す。tは第1フレキシブル層831の厚さ、tは第2フレキシブル層832の厚さを示す。
As shown in Fig. 10c, when the bilayer flexible patch 30 is attached to the skin surface, the attached flexible patch 30 is stretched due to the characteristics of the skin surface, which generally has a curved structure. A restoring force Fret that tries to return to the state before being stretched is applied to the stretched flexible patch 30. The restoring force Fret can be analyzed as shown in the following Equation 8. When the first flexible layer 831 and the second flexible layer 832 of the flexible patch 30 are made of the same material (e.g., PDMS), they can have the same tensile stress σ and tensile deformation rate ε.
[Mathematical Formula 8]
F ret = F 1 + F 2 = wε(t 1 E 1 + t 2 E 2 )

Here, F1 and F2 respectively represent the restoring forces applied to the first flexible layer 831 and the second flexible layer 832 attached to the skin, t1 and t2 respectively represent the thickness of the first flexible layer 831 and the thickness of the second flexible layer 832.

バイレイヤー構造のフレキシブルパッチ30の全弾性係数Eeqは、次の数学式9で表され得る。 The total elastic modulus E eq of the bilayer flexible patch 30 can be expressed by the following mathematical formula 9.

[数学式9]

Figure 0007503271000005
[Mathematical Formula 9]
Figure 0007503271000005

一例において、0.04MPaの弾性係数をもって皮膚に貼り付けられ第1フレキシブル層831が100μmの厚さで形成された場合、フレキシブルパッチ30の有効弾性係数(effective elastic modulus)、及び屈折強度(Flexural rigidity)、そしてフレキシブルパッチ30と皮膚表面とのしきい貼付仕事のグラフは、前記数学式9によって求められてよく、その結果は図10dに示すとおりである。 In one example, when the flexible patch 30 is attached to the skin with an elastic modulus of 0.04 MPa and the first flexible layer 831 is formed with a thickness of 100 μm, the effective elastic modulus and flexural rigidity of the flexible patch 30, and the threshold attachment work between the flexible patch 30 and the skin surface can be obtained by the above mathematical formula 9, and the result is as shown in FIG. 10d.

バイレイヤー構造のフレキシブルパッチ30に含まれた第1フレキシブル層831及び第2フレキシブル層832は、前記数学式9を参照して、フレキシブルパッチ30が活用される製造物(例えば、スキンセンサ)の機能に適合した厚さ及び弾性係数を有するように形成されてよい。 The first flexible layer 831 and the second flexible layer 832 included in the bilayer structure flexible patch 30 may be formed to have a thickness and elastic modulus suitable for the function of the product (e.g., a skin sensor) in which the flexible patch 30 is utilized, by referring to Equation 9.

前述したバイレイヤー構造のフレキシブルパッチ層830についての説明は、単に例示的なことであって、本発明のフレキシブルパッチ層830がバイレイヤー構造に限定解釈されることではない。他の実施例において、フレキシブルパッチ層830は、モノレイヤー、トリプルレイヤー構造で形成されてもよい。一例において、フレキシブルパッチ層830は、第2フレキシブル層832のみを含むモノレイヤー構造で形成されてよい。他の一例において、フレキシブルパッチ層830は柔らかい二つの第1フレキシブル層の間に位置した堅い第2フレキシブル層を含むトリプルレイヤー構造で形成されてよい。トリプルレイヤー構造のフレキシブルパッチ層830は、厚さが互いに異なる二つの第1フレキシブル層を含んでもよい。例えば、皮膚に貼り付けられる部分の第1フレキシブル層は10μmの厚さで形成され、反対側の第1フレキシブル層は100μmの厚さで形成されてもよい。 The above description of the bilayer flexible patch layer 830 is merely illustrative, and the flexible patch layer 830 of the present invention is not limited to a bilayer structure. In other embodiments, the flexible patch layer 830 may be formed in a monolayer or triple layer structure. In one example, the flexible patch layer 830 may be formed in a monolayer structure including only the second flexible layer 832. In another example, the flexible patch layer 830 may be formed in a triple layer structure including a stiff second flexible layer located between two soft first flexible layers. The triple layer flexible patch layer 830 may include two first flexible layers with different thicknesses. For example, the first flexible layer on the part that is attached to the skin may be formed with a thickness of 10 μm, and the first flexible layer on the opposite side may be formed with a thickness of 100 μm.

また、マイクロ単位でマイクロ素子を支持する弾性係数として開示された1MPaは、単に例示的なことであって、フレキシブルパッチ30に含まれた第2フレキシブル層832は、他の弾性係数を有してもよい。 In addition, the elastic modulus of 1 MPa disclosed as the elastic modulus for supporting the microelement at the micro level is merely exemplary, and the second flexible layer 832 included in the flexible patch 30 may have other elastic moduli.

このように、フレキシブルパッチ30は、犠牲層820を用いて製造されることで、マイクロ単位厚さのフレキシブルパッチ層830を得る過程で損傷が発生することなく高い耐久性を有することができる。 In this way, the flexible patch 30 can be manufactured using the sacrificial layer 820, and thus can have high durability without damage occurring during the process of obtaining the flexible patch layer 830 with a micron thickness.

再び図4を参照すると、第1基板101、犠牲層105、及びセンサ回路ユニット10を形成した後、フレキシブルパッチ30をセンサ回路ユニット10の活性層115に貼り合わせてよい(S430)。貼り合わせは、通常のウエハ(wafer)貼り合わせ技法によって行われてよい。一実施例において、図8の製造過程によって製造されたフレキシブルパッチ30と活性層115との貼り合わせのために、半導体構造物及びフレキシブルパッチ30に対しプラズマ処理(例えば、O2プラズマ処理(plasma treatment))を施して半導体構造物及びフレキシブルパッチ30の貼り合わせ表面を活性化することができる。 Referring again to FIG. 4, after forming the first substrate 101, the sacrificial layer 105, and the sensor circuit unit 10, the flexible patch 30 may be bonded to the active layer 115 of the sensor circuit unit 10 (S430). The bonding may be performed by a conventional wafer bonding technique. In one embodiment, in order to bond the flexible patch 30 manufactured by the manufacturing process of FIG. 8 to the active layer 115, the semiconductor structure and the flexible patch 30 may be subjected to a plasma treatment (e.g., O2 plasma treatment) to activate the bonding surfaces of the semiconductor structure and the flexible patch 30.

一部の実施例において、フレキシブルパッチ30がより粘っこい層及びより堅い層から構成されたバイレイヤー構造のものである場合、フレキシブルパッチ30の貼り合わせ表面は、より堅い層の一方の面であってよい。他の一部の実施例において、フレキシブルパッチ30が二つのより粘っこい表面及び一つのより堅い表面から構成されたトリプルレイヤー構造のものである場合、フレキシブルパッチ30の貼り合わせ表面はより粘っこい層のうちのいずれかの一方の面であってよい。 In some embodiments, if the flexible patch 30 is a bilayer structure consisting of a stickier layer and a stiffer layer, the bonding surface of the flexible patch 30 may be one side of the stiffer layer. In other embodiments, if the flexible patch 30 is a triple layer structure consisting of two stickier layers and one stiffer layer, the bonding surface of the flexible patch 30 may be one side of either of the stickier layers.

また、プラズマ処理の前に図5dの半導体構造物上に(例えば、SiO2のような)絶縁層を更に形成してよい。一部の実施例において、貼り合わせのために、フレキシブルパッチ及び半導体構造物に圧力を更に加えてもよい。 Also, an insulating layer (e.g., SiO2) may be further formed on the semiconductor structure of FIG. 5d prior to the plasma treatment. In some embodiments, pressure may be further applied to the flexible patch and the semiconductor structure for bonding.

その後、プラズマ処理によって表面が活性化されたフレキシブルパッチ30を半導体構造物上に配置し、フレキシブルパッチ30を半導体構造物(すなわち、活性層115)と貼り合わせる(S430)。 Then, the flexible patch 30 whose surface has been activated by plasma treatment is placed on the semiconductor structure, and the flexible patch 30 is bonded to the semiconductor structure (i.e., the active layer 115) (S430).

そして、エッチングのような過程を経て犠牲層105を除去し、フレキシブルパッチ30を皮膚に貼り付けられる柔軟性の貼り付け基板として有し、前記柔軟性の貼り付け基板上に集積されたセンサ回路ユニット10を含むスキンセンサ1を得ることができる(S450)。 Then, the sacrificial layer 105 is removed through a process such as etching, and a skin sensor 1 is obtained that has the flexible patch 30 as a flexible attachment substrate that can be attached to the skin and includes the sensor circuit unit 10 integrated on the flexible attachment substrate (S450).

エッチングは、犠牲層105をエッチングしながらスキンセンサ1の構成要素(センサ回路ユニット10及びフレキシブルパッチ30を含む)をエッチングしないように、エッチング溶液の選択性(selectivity)を調節しながら行われる。犠牲層105のエッチングに用いられるエッチング溶液はアセトン(acetone)を含んでよい。 The etching is performed by adjusting the selectivity of the etching solution so as to etch the sacrificial layer 105 while not etching the components of the skin sensor 1 (including the sensor circuit unit 10 and the flexible patch 30). The etching solution used to etch the sacrificial layer 105 may contain acetone.

前記貼り合わせ過程(S430)は、スキンセンサ1の通気性を極大化するために、スキンセンサ1の構成要素間の配置に更に基づいて行われてよい。 The bonding process (S430) may be further performed based on the arrangement between the components of the skin sensor 1 in order to maximize the breathability of the skin sensor 1.

スキンセンサ1の構成要素は、スキンセンサの動作原理に基づいて配置されてよい。図2を参照して前述したように、皮膚の変形を感知するためのスキンセンサ1を製造するための場合、フレキシブルパッチ30は、活性層115の一部がフレキシブルパッチ30のフレキシブル物質と接しないように貫通孔が活性層115上に配置される(S430)。一例において、図2を参照して前述したように、前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔と前記絶縁層の複数の貫通孔とが平面上マッチングするように、前記フレキシブルパッチが前記活性層上に配置される。これにより、空中に位置した活性層115の変形結果を最大に得ることができる。 The components of the skin sensor 1 may be arranged based on the operating principle of the skin sensor. As described above with reference to FIG. 2, in the case of manufacturing a skin sensor 1 for sensing deformation of the skin, the flexible patch 30 has through holes arranged on the active layer 115 so that a part of the active layer 115 does not come into contact with the flexible material of the flexible patch 30 (S430). In one example, as described above with reference to FIG. 2, the flexible patch is arranged on the active layer so that the multiple through holes of the flexible patch and the multiple through holes of the insulating layer match in a plane. This allows the deformation result of the active layer 115 located in the air to be maximized.

また、フレキシブルパッチ30は、活性層115下の構成要素に更に基づいて配置される。一実施例において、スキンセンサ1を製造するために、電極111の一部(例えば、電極111A及び 111Bに含まれた延長バー)又は全部の上に絶縁層113の貫通孔H1が配置され、前記絶縁層113の貫通孔H上に活性層115が配置され、前記活性層115上にフレキシブルパッチ30の貫通孔H2が配置されてよい。ここで、絶縁層113の貫通孔H1は、図2bに示されたように、フレキシブルパッチ30の貫通孔H2と斜影部分がマッチングするように配置されてよい。このような配置構造によって、スキンセンサ1は、活性層115の動作に基づいて皮膚情報を効果的に得ることができ、且つスキンセンサ1の高い通気性を確保することができる。 In addition, the flexible patch 30 is further arranged based on the components under the active layer 115. In one embodiment, to manufacture the skin sensor 1, the through hole H1 of the insulating layer 113 may be arranged on a part (e.g., the extension bar included in the electrodes 111A and 111B) or on the whole of the electrode 111, the active layer 115 may be arranged on the through hole H of the insulating layer 113, and the through hole H2 of the flexible patch 30 may be arranged on the active layer 115. Here, the through hole H1 of the insulating layer 113 may be arranged so that the shaded portion matches the through hole H2 of the flexible patch 30 as shown in FIG. 2b. With this arrangement structure, the skin sensor 1 can effectively obtain skin information based on the operation of the active layer 115, and the high breathability of the skin sensor 1 can be ensured.

更に、フレキシブルパッチ30を半導体構造物上に(すなわち、活性層115上に)配置するために、フレキシブルパッチ30を配列用ガラス(Align glass)上に配置してよい。フレキシブルパッチ30は、柔軟な特性上、その表面が平らではないことがある。フレキシブルパッチ30の貼付性は皮膚貼り付け表面が平らであるほど増加する。したがって、ルーラーを用いて配列用ガラス上にフレキシブルパッチ30の断面が平らになるように配置した後、フレキシブルパッチ30を半導体構造物上に転写し、配列用ガラスを除去して表面が平らなフレキシブルパッチ30を有するスキンセンサ1を製造することができる。これにより、スキンセンサ1の貼付性を極大化することができる。 Furthermore, in order to place the flexible patch 30 on the semiconductor structure (i.e., on the active layer 115), the flexible patch 30 may be placed on an alignment glass. The surface of the flexible patch 30 may not be flat due to its flexibility. The flatter the surface on which the flexible patch 30 is attached to the skin, the greater the adhesion of the flexible patch 30. Therefore, after placing the flexible patch 30 on the alignment glass using a ruler so that the cross section of the flexible patch 30 is flat, the flexible patch 30 can be transferred onto the semiconductor structure, and the alignment glass can be removed to manufacture a skin sensor 1 having a flexible patch 30 with a flat surface. This maximizes the adhesion of the skin sensor 1.

このように電子機器の半導体素子が圧電物質を含む場合、電子機器は皮膚に貼り付けられて皮膚の変形及び/又は弾力情報を得ることができるスキンセンサとして活用され得る。前述した過程を経て製造されたスキンセンサ1は、皮膚に貼り付けられた状態でセンサとして動作することができる。変形が感知される圧電物質は相対的に大きい貫通孔上に配置され、スキンセンサは皮膚の生理学的挙動による皮膚変形情報をより効率的に得ることができる。 When the semiconductor element of the electronic device includes a piezoelectric material, the electronic device can be used as a skin sensor that can obtain deformation and/or elasticity information of the skin by being attached to the skin. The skin sensor 1 manufactured through the above-described process can operate as a sensor while attached to the skin. The piezoelectric material, whose deformation is sensed, is placed on a relatively large through hole, and the skin sensor can more efficiently obtain skin deformation information according to the physiological behavior of the skin.

また、本発明の多様な実施例に係るスキンセンサ1は、皮膚つっぱりの測定にも用いることができるだけでなく、皮膚の弾力の測定に活用することができる。 In addition, the skin sensor 1 according to various embodiments of the present invention can be used to measure not only skin tension but also skin elasticity.

<第2実施例>
図11a乃至図11bは、本発明の第2実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。
Second Example
11a and 11b are schematic conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a second embodiment of the present invention.

図4及び図11を参照すると、本発明の第2実施例に係るスキンセンサの製造方法は、図4の第1実施例に係るスキンセンサの製造方法と相当部分類似しているため、相違点を主に説明する。 Referring to Figures 4 and 11, the method for manufacturing a skin sensor according to the second embodiment of the present invention is substantially similar to the method for manufacturing a skin sensor according to the first embodiment of Figure 4, so differences will be mainly described.

図4に示されたように、センサ回路ユニット10の活性層115は、センサ回路ユニット10の構成要素のうちのフレキシブルパッチ30と最も近く位置するように形成される。 As shown in FIG. 4, the active layer 115 of the sensor circuit unit 10 is formed to be located closest to the flexible patch 30 among the components of the sensor circuit unit 10.

しかし、他の実施例において、センサ回路ユニット10の活性層115は、センサ回路ユニット10の構成要素のうちのフレキシブルパッチ30と最も遠く位置するように形成されてよい。すなわち、図1b及び図1cのスキンセンサ1を製造することができる。 However, in other embodiments, the active layer 115 of the sensor circuit unit 10 may be formed to be located farthest from the flexible patch 30 among the components of the sensor circuit unit 10. That is, the skin sensor 1 of Figures 1b and 1c can be manufactured.

第2実施例に係る皮膚に貼り付け可能なスキンセンサ1を製造する方法は、第1実施例と同様に、基板101上に犠牲層105を形成するステップ(S1101);センサ回路ユニット10を犠牲層105上に形成するステップ(S1110);センサ回路ユニット10と貫通孔を含むフレキシブルパッチ30を貼り合わせるステップ(S1130);及びスキンセンサ1を製造するために犠牲層105をエッチングするステップ(S1150)を含む。 The method for manufacturing the skin sensor 1 that can be attached to the skin according to the second embodiment includes, as in the first embodiment, the step of forming a sacrificial layer 105 on the substrate 101 (S1101); the step of forming the sensor circuit unit 10 on the sacrificial layer 105 (S1110); the step of bonding the sensor circuit unit 10 and a flexible patch 30 including a through hole (S1130); and the step of etching the sacrificial layer 105 to manufacture the skin sensor 1 (S1150).

前記実施例において、センサ回路ユニット10を犠牲層105上に形成するステップ(S1110)は、犠牲層105上に活性層115を形成するステップ(S1111);活性層115上に絶縁層113を形成するステップ(S1113);及び絶縁層113上に電極111及び/又はインターコネクト112を形成するステップ(S1115)を含んでよい。 In the above embodiment, the step of forming the sensor circuit unit 10 on the sacrificial layer 105 (S1110) may include the steps of forming an active layer 115 on the sacrificial layer 105 (S1111); forming an insulating layer 113 on the active layer 115 (S1113); and forming electrodes 111 and/or interconnects 112 on the insulating layer 113 (S1115).

このように、スキンセンサ1は、活性層115がスキンセンサ1の最上段に位置するように製造されてよい。第2実施例によって製造されたスキンセンサ1は、回路構成要素(すなわち、電極111及び/又はインターコネクト112)と活性層115の位置が入れ替えされただけであり、残りの構造は同一である。したがって、図11のスキンセンサ1の動作原理は、図2のスキンセンサ1の動作原理と同等であり、詳しい説明は省略する。 In this manner, the skin sensor 1 may be manufactured such that the active layer 115 is located at the top of the skin sensor 1. The skin sensor 1 manufactured according to the second embodiment has the same structure except that the positions of the circuit components (i.e., the electrodes 111 and/or the interconnects 112) and the active layer 115 are swapped. Therefore, the operating principle of the skin sensor 1 in FIG. 11 is the same as that of the skin sensor 1 in FIG. 2, and a detailed description will be omitted.

前述した実施例に係る皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法は、半導体素子を形成する過程と複数の貫通孔を含むフレキシブルパッチ30を製造する過程とが分離されている。しかし、本発明の他の実施例によれば、第1実施例又は第2実施例の電子機器を一体型(all-in-one)工程によって製造してもよい。 In the method for manufacturing an electronic device that can be attached to the skin according to the above-mentioned embodiment, the process for forming the semiconductor element and the process for manufacturing the flexible patch 30 including a plurality of through holes are separated. However, according to another embodiment of the present invention, the electronic device according to the first or second embodiment may be manufactured by an all-in-one process.

<第3実施例>
図12a乃至図12hは、本発明の第3実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。
<Third Example>
12a to 12h are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a third embodiment of the present invention.

図4及び図12を参照すると、本発明の第3実施例に係るスキンセンサの製造方法は、図4の第1実施例に係るスキンセンサの製造方法と相当部分類似しているため、相違点を主に説明する。 Referring to Figures 4 and 12, the method for manufacturing a skin sensor according to the third embodiment of the present invention is substantially similar to the method for manufacturing a skin sensor according to the first embodiment of Figure 4, so the differences will be mainly described.

第2実施例に係るスキンセンサの製造方法によれば、第1実施例と同様な構造を有するスキンセンサ1が製造できる。しかし、図12を参照すると、本発明の第3実施例に係るスキンセンサ1の製造方法は、フレキシブルパッチ30を製造する過程とセンサ回路ユニット10を含む半導体構造物を製造する過程とが分離されていない、一体型(all-in one)製造過程から構成される。すなわち、フレキシブルパッチ30の製造過程と半導体構造物の製造過程とが分離されている第1実施例のスキンセンサ1の製造方法とは区別される。 According to the method for manufacturing a skin sensor according to the second embodiment, a skin sensor 1 having a structure similar to that of the first embodiment can be manufactured. However, referring to FIG. 12, the method for manufacturing a skin sensor 1 according to the third embodiment of the present invention is composed of an all-in-one manufacturing process in which the process for manufacturing a flexible patch 30 and the process for manufacturing a semiconductor structure including a sensor circuit unit 10 are not separated. In other words, it is distinguished from the method for manufacturing a skin sensor 1 according to the first embodiment in which the process for manufacturing a flexible patch 30 and the process for manufacturing a semiconductor structure are separated.

図12a乃至図12hを参照すると、第3実施例において、皮膚に貼り付け可能なスキンセンサ1を製造する方法は、基板101上に犠牲層105を形成するステップ(S1201);前記犠牲層105上にセンサ回路ユニット10を形成するステップ(S1210)であって、電極111及び/又はインターコネクト112を犠牲層105上に形成するステップ(S1211);前記電極及び/又はインターコネクト上に絶縁層113を形成するステップ(S1213);及び前記絶縁層113上に活性層115を形成するステップ(S1215)を含む。また、フレキシブルパッチ層830を前記センサ回路ユニット10上に(すなわち、前記活性層115上に)形成するステップ(S1230);複数の貫通孔を形成するために型810をフレキシブルパッチ層830に当接するステップ(S1240);スキンセンサ1を製造するために犠牲層105をエッチングするステップ(S1250);及び型810を除去するステップ(S1270)を含む。 Referring to Figures 12a to 12h, in the third embodiment, a method for manufacturing a skin sensor 1 that can be attached to skin includes the steps of forming a sacrificial layer 105 on a substrate 101 (S1201); forming a sensor circuit unit 10 on the sacrificial layer 105 (S1210), which includes forming electrodes 111 and/or interconnects 112 on the sacrificial layer 105 (S1211); forming an insulating layer 113 on the electrodes and/or interconnects (S1213); and forming an active layer 115 on the insulating layer 113 (S1215). It also includes a step (S1230) of forming a flexible patch layer 830 on the sensor circuit unit 10 (i.e., on the active layer 115); a step (S1240) of abutting a mold 810 against the flexible patch layer 830 to form a plurality of through holes; a step (S1250) of etching the sacrificial layer 105 to manufacture the skin sensor 1; and a step (S1270) of removing the mold 810.

このように、第3実施例のスキンセンサ1の製造方法によって製造されたスキンセンサ1は、柔軟性の貼り付け基板であるフレキシブルパッチ30上にすべての回路素子と相互接続部分を形成したモノリシック(monolithic)電子機器に該当する。第3実施例のスキンセンサ1の製造方法では、小型化、軽量化した電子機器を生成することができ、且つ電子機器の集積度と信頼度が高まり、大量生産が可能であるためコストが低廉であるという長所がある。 In this way, the skin sensor 1 manufactured by the manufacturing method of the skin sensor 1 of the third embodiment corresponds to a monolithic electronic device in which all circuit elements and interconnections are formed on the flexible patch 30, which is a flexible attachment substrate. The manufacturing method of the skin sensor 1 of the third embodiment has the advantages of being able to produce a compact and lightweight electronic device, increasing the integration and reliability of the electronic device, and enabling mass production at low cost.

図12aを参照すると、一実施例において、犠牲層105は、フォトリソグラフィ、エッチング溶液の選択性(etching selectivity)、熱的安定性(thermal stability)などを考慮して形成される。一例において、犠牲層105は、Cr、Al、Ni、Au、及びこれらの組み合わせのうちの一つ以上を含む物質からなってよい。一部の実施例において、犠牲層105は、コストを考慮して更に形成されてよい。この場合、犠牲層105は、例えばCr、Al、Ni、及びこれらの組み合わせのうちの一つ以上を含む物質からなってよい。 Referring to FIG. 12a, in one embodiment, the sacrificial layer 105 is formed taking into consideration photolithography, etching selectivity, thermal stability, and the like. In one example, the sacrificial layer 105 may be made of a material including one or more of Cr, Al, Ni, Au, and combinations thereof. In some embodiments, the sacrificial layer 105 may be further formed taking into consideration costs. In this case, the sacrificial layer 105 may be made of a material including one or more of Cr, Al, Ni, and combinations thereof, for example.

ステップ(S1210)にて、前記金属犠牲層105上に多結晶の活性層115などを含むセンサ回路ユニット10(すなわち、多結晶の半導体構造物)を蒸着する。一実施例において、電極111及びインターコネクト112、絶縁層113、及び(例えば、センシング物質として動作する)活性層115が順次犠牲層105上に形成される。 In step (S1210), a sensor circuit unit 10 (i.e., a polycrystalline semiconductor structure) including a polycrystalline active layer 115 is deposited on the metal sacrificial layer 105. In one embodiment, electrodes 111 and interconnects 112, an insulating layer 113, and an active layer 115 (e.g., acting as a sensing material) are sequentially formed on the sacrificial layer 105.

一例において、多結晶の活性層115は、第1実施例と同様に、ストレッサを用いた転写によって形成されてよい。 In one example, the polycrystalline active layer 115 may be formed by transfer using a stressor, as in the first embodiment.

他の一例において、前記多結晶の半導体物質は基板に関係なく成長することができるので、犠牲層105上に直接成長して形成される。例えば、多結晶の活性層115は、スパッタリング、蒸発(evaporation)のようなPVD(physical vapor deposition)方式、又は低圧CVD(Low-pressure CVD)、プラズマ増強CVD(Plasma-enhanced CVD)などのようなCVD(Chemical vapor deposition)方式によって直接蒸着して形成されてもよい。一部の例において、多結晶の活性層115の成長は、500℃以下の温度で行われてよい。 In another example, the polycrystalline semiconductor material can be grown without regard to a substrate, and thus is grown directly on the sacrificial layer 105. For example, the polycrystalline active layer 115 may be directly deposited by a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or evaporation, or a chemical vapor deposition (CVD) method such as low-pressure CVD or plasma-enhanced CVD. In some examples, the growth of the polycrystalline active layer 115 may be performed at a temperature of 500° C. or less.

一例において、各層は、図12cに示されたように、通気性の確保のために絶縁層113はフレキシブルパッチ30の貫通孔に対応する貫通孔を有するように形成される。 In one example, each layer is formed such that the insulating layer 113 has through holes corresponding to the through holes of the flexible patch 30 to ensure breathability, as shown in FIG. 12c.

ステップ(S1201及びS1210)は、フォトリソグラフィ基盤のエッチング工程によって行われる。 Steps (S1201 and S1210) are performed by etching a photolithography substrate.

その後、センサ回路ユニット10上にフレキシブルパッチ層830を形成する(S1230)。前記フレキシブルパッチ層830は、貫通孔が形成されていないフレキシブルパッチ30である。フレキシブルパッチ層830は、センサ回路ユニット10上に直接形成される(S1230)。フレキシブルパッチ層830を形成する過程及びフレキシブルパッチ層の成分、構造、厚さなどは、図8及び図10を参照して前述したところ、詳しい説明は省略する。 Then, a flexible patch layer 830 is formed on the sensor circuit unit 10 (S1230). The flexible patch layer 830 is a flexible patch 30 without a through hole. The flexible patch layer 830 is formed directly on the sensor circuit unit 10 (S1230). The process of forming the flexible patch layer 830 and the components, structure, thickness, etc. of the flexible patch layer have been described above with reference to Figures 8 and 10, so detailed description will be omitted.

フレキシブルパッチ層830を形成した後、フレキシブルパッチ層830に貫通孔を形成してよい。 After the flexible patch layer 830 is formed, through holes may be formed in the flexible patch layer 830.

ステップ(S1240)にて、貫通孔の形成は、ソフトリソグラフィ基盤の工程によって行われてよい。一例において、貫通孔の形成は、マイクロ型(micromolding)を用いたソフトリソグラフィ工程によって行われてよい。 In step (S1240), the through-holes may be formed by a soft lithography process. In one example, the through-holes may be formed by a soft lithography process using a micromolding.

具体的に、一実施例において、貫通孔を形成するために型810をフレキシブルパッチ層830に当接する(S1240)。型810は、図9a及び図9cに示された平面形態を有する溝構造で構成されたものであってよい。型810の溝の深さはセンサ回路ユニット10(すなわち、活性層115)からフレキシブルパッチ層830までの厚さ以上の深さを有してよい。 Specifically, in one embodiment, the mold 810 is brought into contact with the flexible patch layer 830 to form through holes (S1240). The mold 810 may be configured with a groove structure having a planar shape as shown in FIGS. 9a and 9c. The depth of the groove of the mold 810 may be greater than or equal to the thickness from the sensor circuit unit 10 (i.e., the active layer 115) to the flexible patch layer 830.

前記型810は、貫通孔を形成するためにセンサ回路ユニット10(すなわち、活性層115)まで到逹するようにフレキシブルパッチ層830と当接する。すなわち、型810は柔らかい物質にはんこを押すのと類似している。型810がフレキシブルパッチ層830に当接すると、フレキシブルパッチ層830に貫通孔を形成するように溝の枠部分がフレキシブルパッチ層830を貫通する。 The mold 810 contacts the flexible patch layer 830 to reach the sensor circuit unit 10 (i.e., the active layer 115) to form a through hole. That is, the mold 810 is similar to pressing a stamp into a soft material. When the mold 810 contacts the flexible patch layer 830, the frame portion of the groove penetrates the flexible patch layer 830 to form a through hole in the flexible patch layer 830.

ステップ(S1240)にて、型810の溝の枠領域がフレキシブルパッチ層830をより容易に貫通するように、フレキシブルパッチ層830を加熱する過程が更に行われてよい。 In step (S1240), a process of heating the flexible patch layer 830 may be further performed so that the frame area of the groove of the mold 810 can more easily penetrate the flexible patch layer 830.

図12では、活性層115が配置される貫通孔だけが形成される型810を示しているが、これは単に説明の明瞭性のためのことである。ステップ(S1240)では、通気性を強化するために一つ以上の貫通孔を形成し得る型810を用いてよい。 Although FIG. 12 shows a mold 810 in which only a through hole in which the active layer 115 is disposed is shown, this is merely for clarity of explanation. Step (S1240) may use a mold 810 in which one or more through holes can be formed to enhance breathability.

ステップ(1240)にて、貫通孔は、自立式スキンセンサ1を製造するために形成されてよい。すなわち、型810によって形成される貫通孔のうちの少なくとも一つは、図2を参照して説明したように、電極111のジグザグのバー上に配置される。 In step (1240), the through holes may be formed to produce the free-standing skin sensor 1. That is, at least one of the through holes formed by the mold 810 is positioned on the zigzag bar of the electrode 111, as described with reference to FIG. 2.

一実施例において、貫通孔は、型810に含まれた一つ以上のキー穴(key hole)及び半導体構造物に含まれた一つ以上の配列キー(alignment key)に基づいて電極111の一部の上に形成される。これにより、スキンセンサ1が自立式構造を有することができる。第2実施例に係る製造方法によって製造されたスキンセンサ1の構造は、第1実施例のスキンセンサ1の構造と同一であるので、同一の動作原理によって皮膚情報を得ることができる。 In one embodiment, the through-hole is formed on a portion of the electrode 111 based on one or more key holes included in the mold 810 and one or more alignment keys included in the semiconductor structure. This allows the skin sensor 1 to have a freestanding structure. The structure of the skin sensor 1 manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment is the same as the structure of the skin sensor 1 of the first embodiment, so that skin information can be obtained according to the same operating principle.

前記実施例において、型810は一つ以上のキー穴(key hole)を含んでよい。前記キー穴は、スキンセンサ1の通気性のためのフレキシブルパッチ30の貫通孔とは異なる貫通孔であって、図12に示されてあように異なる平面(例えば、十字架)で構成されてよい。 In the above embodiment, the mold 810 may include one or more key holes. The key holes may be through holes different from the through holes of the flexible patch 30 for breathability of the skin sensor 1, and may be configured with a different plane (e.g., a cross) as shown in FIG. 12.

前記実施例において、型810のキー穴にマッチングされる一つ以上のキーが半導体構造物にステップ(S1040)以前に形成されてよい。一実施例において、キー穴の孔の形態にマッチングされる平面形態を有する、一つ以上のキーがステップ(S1211)で形成されてよい。前記一つ以上のキーは、電極111及び/又はインターコネクト112をなす物質と同一の物質、及び/又は同一の方式によって形成されてよい。 In the above embodiment, one or more keys that match the keyholes of the mold 810 may be formed in the semiconductor structure prior to step S1040. In one embodiment, one or more keys having a planar shape that matches the shape of the keyhole holes may be formed in step S1211. The one or more keys may be formed of the same material and/or in the same manner as the material that forms the electrodes 111 and/or the interconnects 112.

ステップ(S1240)で貫通孔を形成するように型810とフレキシブルパッチ層830とが当接した後、犠牲層105をエッチングする(S1250)。犠牲層105の除去の後、型810を除去してスキンセンサ1を製造する。 After the mold 810 and the flexible patch layer 830 are brought into contact to form a through hole in step (S1240), the sacrificial layer 105 is etched (S1250). After removing the sacrificial layer 105, the mold 810 is removed to manufacture the skin sensor 1.

このように、第2実施例に係る製造方法では、基板101上にフォトグラフィーを用いて半導体回路を形成し、その上に直接ソフトリソグラフィを用いて皮膚の通気性を阻害しない生体適合した(biocompatible)PDMSパッチ30を形成してスキンセンサ1を製造することができる。これにより、半導体回路(すなわち、センサ回路ユニット10)及びフレキシブルパッチをそれぞれ別に作製した後に貼り合わせる必要がないため工程の複雑性が減少し、且つ高い素子転写利得(device transfer yield)を得ることができる。 In this way, in the manufacturing method according to the second embodiment, a semiconductor circuit is formed on the substrate 101 using photography, and a biocompatible PDMS patch 30 that does not inhibit the breathability of the skin is formed directly on the semiconductor circuit using soft lithography, thereby manufacturing the skin sensor 1. This eliminates the need to fabricate the semiconductor circuit (i.e., the sensor circuit unit 10) and the flexible patch separately and then bond them together, reducing the complexity of the process and achieving a high device transfer yield.

<第4実施例>
図13a乃至図13kは、本発明の第4実施例に係る、スキンセンサの製造過程を概略的に示した概念図である。
<Fourth Example>
13a to 13k are conceptual diagrams illustrating a manufacturing process of a skin sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

図12及び図13を参照すると、本発明の第4実施例に係るスキンセンサの製造方法は、図12の第3実施例に係るスキンセンサの製造方法と相当部分類似しているため、製造過程については第3実施例との相違点を主に説明する。 Referring to Figures 12 and 13, the method for manufacturing the skin sensor according to the fourth embodiment of the present invention is substantially similar to the method for manufacturing the skin sensor according to the third embodiment of Figure 12, so the differences from the third embodiment will be mainly described with respect to the manufacturing process.

第4実施例に係るスキンセンサの製造方法によれば、第2実施例と同一の構造を有するスキンセンサ1が製造できる。すなわち、図1b及び図1cに示されたスキンセンサ1が製造できる。 According to the manufacturing method of the skin sensor of the fourth embodiment, a skin sensor 1 having the same structure as that of the second embodiment can be manufactured. That is, the skin sensor 1 shown in Figures 1b and 1c can be manufactured.

本発明の第4実施例に係るスキンセンサ1の製造方法は、フレキシブルパッチ30を製造する過程とセンサ回路ユニット10を含む半導体構造物を製造する過程とが分離されていない、一体型(all-in one)製造過程から構成される。すなわち、フレキシブルパッチ30の製造過程と半導体構造物の製造過程とが分離された第2実施例のスキンセンサ1の製造方法と区別される。 The method for manufacturing the skin sensor 1 according to the fourth embodiment of the present invention is an all-in-one manufacturing process in which the process for manufacturing the flexible patch 30 and the process for manufacturing the semiconductor structure including the sensor circuit unit 10 are not separated. In other words, it is different from the method for manufacturing the skin sensor 1 according to the second embodiment in which the process for manufacturing the flexible patch 30 and the process for manufacturing the semiconductor structure are separated.

第4実施例において、皮膚に貼り付け可能なスキンセンサ1を製造する方法は、基板101上に犠牲層105を形成するステップ(S1301);センサ回路ユニット10を形成するステップ(S1310);センサ回路ユニット10上にフレキシブルパッチ層830を形成するステップ(S1330);複数の貫通孔を形成するために型810をフレキシブルパッチ層830に当接するステップ(S1340);スキンセンサ1を製造するために犠牲層105をエッチングするステップ(S1350);及び型810を除去するステップ(S1370)を含む。 In the fourth embodiment, a method for manufacturing a skin sensor 1 that can be attached to skin includes the steps of forming a sacrificial layer 105 on a substrate 101 (S1301); forming a sensor circuit unit 10 (S1310); forming a flexible patch layer 830 on the sensor circuit unit 10 (S1330); abutting a mold 810 against the flexible patch layer 830 to form a plurality of through holes (S1340); etching the sacrificial layer 105 to manufacture the skin sensor 1 (S1350); and removing the mold 810 (S1370).

一方、第4実施例のスキンセンサ1は、その構造が第2実施例のスキンセンサ1と同一である。したがって、第4実施例のセンサ回路ユニット10は、犠牲層105を形成した後に活性層115、絶縁層113及び回路構成要素(電極111及び/又はインターコネクト112)の順に積層される(S1310)。すなわち、ステップ(S1310)は、活性層115を形成するステップ(S1311);活性層115上に絶縁層113を形成するステップ(S1313);及び絶縁層113上に電極111及び/又はインターコネクト112を形成するステップ(S1315)を含む。 On the other hand, the skin sensor 1 of the fourth embodiment has the same structure as the skin sensor 1 of the second embodiment. Therefore, in the sensor circuit unit 10 of the fourth embodiment, after forming the sacrificial layer 105, the active layer 115, the insulating layer 113, and the circuit components (electrodes 111 and/or interconnects 112) are laminated in this order (S1310). That is, step (S1310) includes a step of forming the active layer 115 (S1311); a step of forming the insulating layer 113 on the active layer 115 (S1313); and a step of forming the electrodes 111 and/or interconnects 112 on the insulating layer 113 (S1315).

第4実施例によれば、単結晶構造からなる活性層115を用いてスキンセンサ1を製造することができる。単結晶物質は、金属犠牲層105上に直接成長させることができない。 According to the fourth embodiment, the skin sensor 1 can be manufactured using an active layer 115 having a single crystal structure. Single crystal materials cannot be grown directly on the metal sacrificial layer 105.

単結晶の半導体物質を成長させるためには、単結晶半導体と同一又は類似の基板、及び最小700℃以上の温度が必要となる。そのため、単結晶の活性層115を金属犠牲層105に直接形成する代わりに、ストレッサを用いる2DLTストレッサ転写を行って活性層115を金属犠牲層105上に形成する。 To grow a single crystal semiconductor material, a substrate identical or similar to the single crystal semiconductor and a minimum temperature of 700°C or higher are required. Therefore, instead of forming the single crystal active layer 115 directly on the metal sacrificial layer 105, a 2DLT stressor transfer using a stressor is performed to form the active layer 115 on the metal sacrificial layer 105.

具体的に、図13cに示されたように、先ず、犠牲層105上にポリアミド層109を形成し(S1309)、2DLT工程で引き離した単結晶の薄膜(すなわち、活性層115)をポリアミド層109に転写して活性層115を形成する過程が追加される(S1311)。 Specifically, as shown in FIG. 13c, first, a polyamide layer 109 is formed on the sacrificial layer 105 (S1309), and then a process is added in which the single crystal thin film (i.e., active layer 115) detached in the 2DLT process is transferred to the polyamide layer 109 to form the active layer 115 (S1311).

一実施例において、ポリアミド層109は、ポリアミド(polyamide)を含む物質からなってよい。例えば、ポリアミド層109は、種々のフィラー(filler)が含まれたコンパウンド状のものであって、未硬化構造(uncured structure)で形成されてよい。 In one embodiment, the polyamide layer 109 may be made of a material containing polyamide. For example, the polyamide layer 109 may be a compound containing various fillers and may be formed in an uncured structure.

また、ステップ(S1311)は、活性層115の幅がフレキシブルパッチ30の貫通孔の幅よりも小さくなるように活性層115をパターニングするステップを更に含む。図13cで形成された活性層115の幅はパターニングによって図13dに示されたように減少するようになる。 In addition, step (S1311) further includes a step of patterning the active layer 115 so that the width of the active layer 115 is smaller than the width of the through hole of the flexible patch 30. The width of the active layer 115 formed in FIG. 13c is reduced by patterning as shown in FIG. 13d.

次いで、図13eに示されたように、フレキシブルパッチ30の貫通孔にマッチングする貫通孔を有する絶縁層113が形成される。すると、図13kに示されたように、パターニングされた活性層115上に絶縁層113及びフレキシブルパッチ30を貫通する貫通孔が形成できる。図5bを参照して前述したように、絶縁層113の貫通孔が、フレキシブルパッチ30の貫通孔を通じて移動する空気の流れを妨害しないようにフレキシブルパッチ30の貫通孔とマッチングして形成されるためである。 Next, as shown in FIG. 13e, an insulating layer 113 having through holes that match the through holes of the flexible patch 30 is formed. Then, as shown in FIG. 13k, through holes that penetrate the insulating layer 113 and the flexible patch 30 can be formed on the patterned active layer 115. This is because, as described above with reference to FIG. 5b, the through holes of the insulating layer 113 are formed to match the through holes of the flexible patch 30 so as not to interfere with the flow of air moving through the through holes of the flexible patch 30.

ステップ(S1311)にて、活性層115;ストレッサ層730及びテープ層750を含む転写構造物を用いて活性層115をポリアミド層109上に転写する。その後、活性層115を除くストレッサ層730及びテープ層750を除去してポリアミド層109上に活性層115だけを位置させる。転写構造物を用いた活性層115の形成は、図7を参照して説明した内容と類似しているので、詳しい説明は省略する。 In step (S1311), the active layer 115 is transferred onto the polyamide layer 109 using a transfer structure including the active layer 115, the stressor layer 730, and the tape layer 750. The stressor layer 730 and the tape layer 750, except for the active layer 115, are then removed to position only the active layer 115 on the polyamide layer 109. The formation of the active layer 115 using the transfer structure is similar to the content described with reference to FIG. 7, so a detailed description will be omitted.

また、第4実施例に係るスキンセンサ1の製造方法は、ポリアミド層109を除去するステップ(S1360)を更に含む。一実施例において、ポリアミド層109は、(例えば、O2プラズマエッチングを含む)プラズマエッチングによって除去される。 The method for manufacturing the skin sensor 1 according to the fourth embodiment further includes a step (S1360) of removing the polyamide layer 109. In one embodiment, the polyamide layer 109 is removed by plasma etching (including, for example, O2 plasma etching).

以上のように、本発明の実施例によれば、皮膚に貼り付け可能な電子機器1を得ることができる。前記電子機器1は、半導体回路ユニット10の形成過程とフレキシブルパッチ30の形成過程とが分離された工程によっても製造でき、又は一体型工程によって半導体回路ユニット10とフレキシブルパッチ30を含む電子機器1を得ることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, an electronic device 1 that can be attached to the skin can be obtained. The electronic device 1 can be manufactured by a process in which the process of forming the semiconductor circuit unit 10 and the process of forming the flexible patch 30 are separate, or an electronic device 1 including the semiconductor circuit unit 10 and the flexible patch 30 can be obtained by an integrated process.

以上、図面に図示された実施例を参考にして本発明を説明してきたが、これらの実施例は例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば該実施例から種々の変形が可能である点が理解できるはずである。なお、かかる変形は本発明の技術的保護範囲内にあるとみるべきである。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって決められるべきである。 The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, these embodiments are merely illustrative, and a person having ordinary knowledge in the field should understand that various modifications are possible from the embodiments. Such modifications should be considered to be within the technical scope of protection of the present invention. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical ideas of the appended claims.

本発明の実施例に係る電子機器は皮膚と機械的性質が類似し、貫通孔を有することで強い貼付性や高い通気性を有するフレキシブルパッチ上に形成される。このような電子機器はスキンセンサのような皮膚に貼り付けられる多様な電子機器として活用でき、ヘルスケア分野、ビューティー分野のような皮膚関連の電子機器が活用できる多様な技術分野で限りなく利用され得る。 The electronic device according to the embodiment of the present invention is formed on a flexible patch that has mechanical properties similar to those of the skin and has through holes that provide strong adhesion and high breathability. Such electronic devices can be used as various electronic devices that are attached to the skin, such as skin sensors, and can be used in a wide variety of technical fields where skin-related electronic devices can be used, such as the healthcare and beauty fields.

Claims (31)

半導体回路ユニット - 該半導体回路ユニットは、電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む回路素子;並びに、絶縁層及び活性層を含む半導体素子、を含む;
及び
複数の貫通孔を含む、皮膚に貼り付け可能になるように構成されたフレキシブルパッチ
を含み、
前記絶縁層は、前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔の少なくとも一部にマッチングする複数の貫通孔を含み、前記インターコネクトは、前記絶縁層の複数の貫通孔にマッチングする複数の貫通孔を含むことを特徴とする、皮膚に貼り付け可能な電子機器。
A semiconductor circuit unit - the semiconductor circuit unit includes a circuit element including one or more of an electrode and an interconnect; and a semiconductor element including an insulating layer and an active layer;
and a flexible patch configured to be attachable to the skin, the flexible patch including a plurality of through holes;
The insulating layer includes a plurality of through holes that match at least a portion of the plurality of through holes of the flexible patch, and the interconnect includes a plurality of through holes that match the plurality of through holes of the insulating layer.
前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔は、円形の貫通孔を含み、前記複数の貫通孔間の間隔はそれぞれ60μm未満であることを特徴とする、請求項1に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。 The electronic device that can be attached to the skin according to claim 1, characterized in that the multiple through-holes of the flexible patch include circular through-holes, and the spacing between the multiple through-holes is less than 60 μm. 前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔は、亜鈴状の貫通孔を更に含むことを特徴とする、請求項2に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。 The electronic device that can be attached to the skin according to claim 2, characterized in that the multiple through-holes of the flexible patch further include dumbbell-shaped through-holes. 前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔は、第1直径を有する第1貫通孔及び第2直径を有する第2貫通孔の組み合わせを含み、
前記第1直径は、第2直径よりも大きく、前記第2貫通孔は、第1貫通孔の周囲に位置することを特徴とする、請求項2に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。
the plurality of through holes of the flexible patch includes a combination of first through holes having a first diameter and second through holes having a second diameter;
The electronic device attachable to the skin according to claim 2 , wherein the first diameter is larger than the second diameter, and the second through-hole is positioned around the first through-hole.
前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔の少なくとも一部と前記絶縁層の複数の貫通孔の平面形状とがマッチングするように、前記フレキシブルパッチが前記活性層上に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。 The electronic device that can be attached to the skin according to claim 1, characterized in that the flexible patch is placed on the active layer so that at least some of the multiple through holes of the flexible patch match the planar shape of the multiple through holes of the insulating layer. 前記活性層は、AlN又はGaNを含む物質からなることを特徴とする、請求項1に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。 The electronic device that can be attached to the skin according to claim 1, characterized in that the active layer is made of a material containing AlN or GaN. 前記回路素子は、第1電極及び前記第1電極の向かい側に位置した第2電極を含み、
前記第1電極は、一つ以上の第1バーを含み、
前記第2電極は、一つ以上の第2バーを含み、
前記第1バーは、該第1バーの平面がジグザグ(zigzAg)形態であって、前記第2電極に向かって延び、前記第2バーは、該第2バーの平面がジグザグ形態であって、前記第1電極に向かって延びることを特徴とする、請求項1に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。
The circuit element includes a first electrode and a second electrode located opposite the first electrode;
the first electrode includes one or more first bars;
the second electrode includes one or more second bars;
2. The skin-attachable electronic device of claim 1, wherein the first bar extends toward the second electrode with a plane of the first bar having a zigzag shape, and the second bar extends toward the first electrode with a plane of the second bar having a zigzag shape.
前記第1バー又は第2バーのジグザグ形態は、バーの延び方向が変わる地点に位置したヒンジパターンを含むことを特徴とする、請求項に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。 The device according to claim 7 , wherein the zigzag shape of the first bar or the second bar includes a hinge pattern located at a point where the extending direction of the bar changes. 前記フレキシブルパッチは、第1弾性係数を有する第1フレキシブル層及び第2弾性係数を有する第2フレキシブル層を含み、
前記第1弾性係数は、第2弾性係数よりも低いことを特徴とする、請求項1に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。
The flexible patch includes a first flexible layer having a first modulus of elasticity and a second flexible layer having a second modulus of elasticity;
The electronic device according to claim 1 , wherein the first elastic modulus is lower than the second elastic modulus.
前記第1フレキシブル層の厚さt1及び第2フレキシブル層の厚さt2は、次の数学式に基づいて決められ、
[数学式]
Figure 0007503271000006
前記式中、tはフレキシブルパッチの厚さ、Eは第1フレキシブル層の弾性係数、Eは第2フレキシブル層の弾性係数、Rは皮膚に貼り付けられたフレキシブルパッチの曲率、γdSkinは皮膚の接触表面の分散成分、γdPatchはパッチの接触表面の分散成分を示し、γpSkinは皮膚の接触表面の極性成分、γpPatchはパッチの接触表面の極性成分を示すことを特徴とする、請求項9に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器。
The thickness t1 of the first flexible layer and the thickness t2 of the second flexible layer are determined based on the following mathematical formula:
[Mathematical formula]
Figure 0007503271000006
10. The electronic device attachable to the skin according to claim 9, characterized in that, in the above formula, t is the thickness of the flexible patch, E1 is the elastic modulus of the first flexible layer, E2 is the elastic modulus of the second flexible layer, R is the curvature of the flexible patch attached to the skin, γdSkin is the dispersion component of the contact surface of the skin, γdPatch is the dispersion component of the contact surface of the patch, γpSkin is the polar component of the contact surface of the skin, and γpPatch is the polar component of the contact surface of the patch.
第1基板上に犠牲層を形成するステップ;
前記犠牲層上に半導体素子及び回路素子を含む半導体回路ユニットを形成するステップ;
複数の貫通孔を含むフレキシブルパッチを前記半導体回路ユニット上に貼り合わせるステップ;
及び
前記半導体回路ユニット及びフレキシブルパッチを含む電子機器を製造するために前記犠牲層をエッチングするステップ
を含み、
前記半導体回路ユニットを形成するステップは、
回路素子を前記犠牲層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む;
絶縁層を前記回路素子上に形成するステップ - 該絶縁層は前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔のうちの少なくとも一部にマッチングする複数の貫通孔を有するように形成される;
及び
活性層を前記絶縁層上に形成するステップ;
を含み、
前記回路素子は、電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含み、前記インターコネクトには、前記絶縁層の複数の貫通孔にマッチングする複数の貫通孔が形成される、皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
forming a sacrificial layer on a first substrate;
forming a semiconductor circuit unit including a semiconductor element and a circuit element on the sacrificial layer;
attaching a flexible patch including a plurality of through holes onto the semiconductor circuit unit ;
and etching the sacrificial layer to fabricate an electronic device including the semiconductor circuit unit and a flexible patch.
The step of forming the semiconductor circuit unit includes:
forming circuit elements on the sacrificial layer, the circuit elements including one or more of electrodes and interconnects;
forming an insulating layer over the circuit element, the insulating layer being formed to have a plurality of through holes matching at least a portion of the plurality of through holes of the flexible patch;
and forming an active layer on the insulating layer;
Including,
A method of manufacturing a skin-attachable electronic device, wherein the circuit element includes one or more of an electrode and an interconnect, and the interconnect has a plurality of through holes formed therein that match the plurality of through holes in the insulating layer.
前記活性層を形成するステップは、
第2基板上に活性層を形成するステップ;
前記活性層上にストレッサ層を形成するステップ;
前記ストレッサ層にテープを配置するステップ;
前記テープを利用して前記第2基板から前記活性層及びストレッサ層を剥離するステップ;
剥離された活性層及びストレッサ層を前記絶縁層上に転写するステップ - 剥離された活性層が前記絶縁層上に転写される;
及び
前記テープを利用して前記活性層から前記ストレッサ層を剥離するステップ
を含む、請求項11に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of forming the active layer includes:
forming an active layer on a second substrate;
forming a stressor layer on the active layer;
placing a tape on the stressor layer;
peeling the active layer and the stressor layer from the second substrate using the tape;
transferring the exfoliated active layer and stressor layer onto the insulating layer - the exfoliated active layer is transferred onto the insulating layer;
and peeling the stressor layer from the active layer using the tape.
前記ストレッサ層は複数の層からなり、
前記ストレッサ層を形成するステップは、
蒸発(evaporating)によって前記活性層上に第1ストレッサ層を形成するステップ;
スパッタリング蒸着によって前記第1ストレッサ層上に第2ストレッサ層を形成するステップ;及び
スパッタリング蒸着によって前記第2ストレッサ層上に第3ストレッサ層を形成するステップを含む、請求項12に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The stressor layer is made up of a plurality of layers,
The step of forming the stressor layer comprises:
forming a first stressor layer on the active layer by evaporating;
13. The method of claim 12, comprising: forming a second stressor layer on the first stressor layer by sputtering deposition; and forming a third stressor layer on the second stressor layer by sputtering deposition.
前記第2ストレッサ層は、Alを含む物質からなり、
前記第3ストレッサ層は、Niを含む物質からなることを特徴とする、請求項13に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
the second stressor layer is made of a material containing Al;
The method of claim 13 , wherein the third stressor layer is made of a material including Ni.
前記第1ストレッサ層は、Ni又はAgNiを含む物質からなることを特徴とする、請求項14に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 The method for manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 14, characterized in that the first stressor layer is made of a material containing Ni or AgNi. 前記貼り合わせるステップは、前記フレキシブルパッチ及び半導体回路ユニット間に圧力を加えるステップを更に含む、請求項11に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 The method for manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 11, wherein the bonding step further includes a step of applying pressure between the flexible patch and the semiconductor circuit unit. 貼り合わせの前に前記半導体回路ユニット及びフレキシブルパッチをプラズマ処理(plasma treatment)するステップを更に含む、請求項11に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 The method for manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 11, further comprising a step of subjecting the semiconductor circuit unit and the flexible patch to a plasma treatment before bonding. 前記貼り合わせるステップは、
前記フレキシブルパッチの複数の貫通孔の少なくとも一部と前記絶縁層の複数の貫通孔の平面形状とがマッチングするように、前記フレキシブルパッチが前記活性層上に配置されることを特徴とする、請求項11に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The bonding step includes:
The method for manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 11, characterized in that the flexible patch is placed on the active layer such that at least a portion of the multiple through holes of the flexible patch match the planar shape of the multiple through holes of the insulating layer.
前記犠牲層は、Ni、Cr、Al、及びこれらの組み合わせのうちのいずれか一つの物質からなることを特徴とする、請求項11に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 The method for manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 11, characterized in that the sacrificial layer is made of any one of Ni, Cr, Al, and combinations thereof. 前記半導体回路ユニットを形成するステップは、
活性層を前記犠牲層上に形成するステップ;
絶縁層を前記活性層上に形成するステップ;
及び
回路素子を前記絶縁層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む;
を含むことを特徴とする、請求項11に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of forming the semiconductor circuit unit includes:
forming an active layer on the sacrificial layer;
forming an insulating layer over the active layer;
and forming circuit elements on the insulating layer, the circuit elements including one or more of electrodes and interconnects;
12. The method of manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 11, comprising:
第1基板上に犠牲層を形成するステップ;
回路素子及び半導体素子を含む半導体回路ユニットを前記犠牲層上に形成するステップ;
フレキシブルパッチ層を前記半導体回路ユニット上に形成するステップ;
複数の貫通孔を形成させる溝を含む型をフレキシブルパッチ層に接触するステップ - 該溝を除く型部分は前記フレキシブルパッチ層を貫通する;
及び
電子機器を製造するために前記犠牲層をエッチングするステップ
を含む、皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
forming a sacrificial layer on a first substrate;
forming a semiconductor circuit unit including a circuit element and a semiconductor element on the sacrificial layer;
forming a flexible patch layer on the semiconductor circuit unit;
contacting a mold containing grooves forming a plurality of through holes with the flexible patch layer, the mold portions excluding the grooves penetrating through said flexible patch layer;
and a method of manufacturing a skin-attachable electronics comprising the steps of: etching the sacrificial layer to produce an electronics.
前記半導体回路ユニットを前記犠牲層上に形成するステップは、
回路素子を前記犠牲層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含む;
絶縁層を前記回路素子上に形成するステップ - 該絶縁層は前記型によって形成されることになるフレキシブルパッチ層の複数の貫通孔の少なくとも一部に対応する複数の貫通孔を含む;
及び
活性層を前記絶縁層上に形成するステップ
を含み、
前記インターコネクトには、前記絶縁層の複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔が形成されたことを特徴とする、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of forming the semiconductor circuit unit on the sacrificial layer includes:
forming circuit elements on the sacrificial layer, the circuit elements including one or more of electrodes and interconnects;
forming an insulating layer over the circuit elements, the insulating layer including a plurality of through holes corresponding to at least a portion of the plurality of through holes in the flexible patch layer to be formed by the mold;
and forming an active layer on the insulating layer;
22. The method of claim 21, wherein the interconnect is formed with a plurality of through holes corresponding to a plurality of through holes in the insulating layer.
前記半導体回路ユニットを前記犠牲層上に形成するステップは、
活性層を前記犠牲層上に形成する絶縁層を前記活性層上に形成するステップ - 該絶縁層は前記型によって形成されることになるフレキシブルパッチ層の複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔を含む;
及び
回路素子を前記絶縁層上に形成するステップ - 該回路素子は電極及びインターコネクトのうちの一つ以上を含み、前記インターコネクトには、前記絶縁層の複数の貫通孔に対応する複数の貫通孔が形成される;
を含む、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of forming the semiconductor circuit unit on the sacrificial layer includes:
forming an active layer on the sacrificial layer; forming an insulating layer on the active layer, the insulating layer including a plurality of through holes corresponding to a plurality of through holes of the flexible patch layer to be formed by the mold;
and forming a circuit element on the insulating layer, the circuit element including one or more of an electrode and an interconnect, the interconnect having a plurality of through holes formed therein corresponding to the plurality of through holes in the insulating layer;
22. A method of manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 21, comprising:
活性層を形成する前に、ポリアミド層を前記犠牲層上に形成するステップ;及び
前記型をフレキシブルパッチ層に接触した後に、前記ポリアミド層を除去するステップを更に含む、請求項23に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
24. The method of claim 23, further comprising the steps of: forming a polyamide layer on the sacrificial layer before forming an active layer; and removing the polyamide layer after contacting the mold with the flexible patch layer.
前記活性層を形成するステップは、
転写構造物を利用して前記活性層を前記ポリアミド層上に形成するステップを含む、請求項24に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of forming the active layer includes:
25. The method of manufacturing a skin-attachable electronic device of claim 24, comprising forming the active layer on the polyamide layer using a transfer structure.
前記活性層の幅が前記型によって形成される貫通孔の幅よりも小さくなるように活性層をパターニングするステップを更に含む、請求項23に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 24. The method for manufacturing a skin-attachable electronic device according to claim 23, further comprising a step of patterning the active layer so that the width of the active layer is smaller than the width of the through-hole formed by the mold. 前記複数の溝を含む型をフレキシブルパッチ層に接触するステップは、
前記フレキシブルパッチ層を加熱するステップを含む、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of contacting the mold including the plurality of grooves with the flexible patch layer includes:
22. The method of manufacturing a skin-attachable electronic device of claim 21, comprising the step of heating the flexible patch layer.
前記型の表面には、複数の円形貫通孔及び複数の亜鈴状の貫通孔、並びにこれらの組み合わせを形成可能な溝が形成されたことを特徴とする、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 The method for manufacturing an electronic device that can be attached to the skin according to claim 21, characterized in that the surface of the mold is formed with grooves that can form multiple circular through holes, multiple dumbbell-shaped through holes, and combinations thereof. 貫通する型の整列のために一つ以上の配列キー(alignment key)を形成するステップを更に含み、
前記配列キーは高さを有するように構成され、
前記型は、前記配列キーの平面に対応する一つ以上のキー穴を更に含むことを特徴とする、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
forming one or more alignment keys for alignment of the through-type;
The array key is configured to have a height;
22. The method of claim 21, wherein the mold further comprises one or more key holes corresponding to planes of the array keys.
前記貫通孔を形成する溝の幅は、60μm未満であることを特徴とする、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。 The method for manufacturing an electronic device that can be attached to the skin according to claim 21, characterized in that the width of the groove forming the through hole is less than 60 μm. 前記フレキシブルパッチ層を形成するステップは、
第3弾性係数を有する第3フレキシブル層を前記半導体回路ユニット上に形成するステップ;
及び
第4弾性係数を有する第4フレキシブル層を前記第3フレキシブル層上に形成するステップ
を含み、
前記第4弾性係数は、前記第3弾性係数よりも低いことを特徴とする、請求項21に記載の皮膚に貼り付け可能な電子機器を製造する方法。
The step of forming the flexible patch layer includes:
forming a third flexible layer having a third elastic modulus on the semiconductor circuit unit;
and forming a fourth flexible layer on the third flexible layer, the fourth flexible layer having a fourth modulus of elasticity;
22. The method of claim 21, wherein the fourth modulus of elasticity is lower than the third modulus of elasticity.
JP2021532979A 2018-12-18 2019-12-17 Skin-attachable electronic device and method for manufacturing same Active JP7503271B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/223,541 2018-12-18
US16/223,541 US11109796B2 (en) 2018-12-18 2018-12-18 Electronic device which can be adhered to skin and method for manufacturing the same
KR1020190079400A KR102765353B1 (en) 2018-12-18 2019-07-02 Electronic device capable of adhering to skin and method for manufacturing the same
KR10-2019-0079400 2019-07-02
PCT/KR2019/017923 WO2020130599A1 (en) 2018-12-18 2019-12-17 Electronic device attachable to skin and manufacturing method therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022513768A JP2022513768A (en) 2022-02-09
JP7503271B2 true JP7503271B2 (en) 2024-06-20

Family

ID=71101476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021532979A Active JP7503271B2 (en) 2018-12-18 2019-12-17 Skin-attachable electronic device and method for manufacturing same

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7503271B2 (en)
WO (1) WO2020130599A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114964400B (en) * 2022-06-14 2023-06-30 南京高华科技股份有限公司 Flow sensor and manufacturing method thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003532444A (en) 1999-09-15 2003-11-05 レスメッド・リミテッド Measuring respiratory effort using a suprasternal sensor
US20130041235A1 (en) 2009-12-16 2013-02-14 John A. Rogers Flexible and Stretchable Electronic Systems for Epidermal Electronics
JP2013524866A (en) 2010-03-17 2013-06-20 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ イリノイ Embedded biomedical devices on bioabsorbable substrates
JP2014525330A (en) 2011-09-01 2014-09-29 エムシー10 インコーポレイテッド Electronic device that detects the condition of the tissue
JP2016508396A (en) 2013-01-23 2016-03-22 エーブリー デニソン コーポレイション Wireless sensor patch and manufacturing method thereof
CN107179336A (en) 2016-03-10 2017-09-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Can pasting type ionic flexible humidity sensor, its preparation method and application
JP2017169648A (en) 2016-03-22 2017-09-28 国立大学法人秋田大学 Biosensor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8853746B2 (en) * 2006-06-29 2014-10-07 International Business Machines Corporation CMOS devices with stressed channel regions, and methods for fabricating the same
US10279200B2 (en) * 2014-07-17 2019-05-07 Elwha Llc Monitoring and treating pain with epidermal electronics
KR102403840B1 (en) * 2015-02-13 2022-06-03 한국재료연구원 Active species generator comprising flexible materials layer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003532444A (en) 1999-09-15 2003-11-05 レスメッド・リミテッド Measuring respiratory effort using a suprasternal sensor
US20130041235A1 (en) 2009-12-16 2013-02-14 John A. Rogers Flexible and Stretchable Electronic Systems for Epidermal Electronics
JP2013524866A (en) 2010-03-17 2013-06-20 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ イリノイ Embedded biomedical devices on bioabsorbable substrates
JP2014525330A (en) 2011-09-01 2014-09-29 エムシー10 インコーポレイテッド Electronic device that detects the condition of the tissue
JP2016508396A (en) 2013-01-23 2016-03-22 エーブリー デニソン コーポレイション Wireless sensor patch and manufacturing method thereof
CN107179336A (en) 2016-03-10 2017-09-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Can pasting type ionic flexible humidity sensor, its preparation method and application
JP2017169648A (en) 2016-03-22 2017-09-28 国立大学法人秋田大学 Biosensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022513768A (en) 2022-02-09
WO2020130599A1 (en) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113395930B (en) Electronic device attachable to skin and method for preparing the same
KR102765352B1 (en) Flexible patch in cluding a plurality of through holes which is able to adhere skin and method for manufacturing the same
US10383219B2 (en) Extremely stretchable electronics
CN110367978B (en) Flexible nerve electrode with three-dimensional buckling structure and preparation process thereof
US20120069488A1 (en) Method and apparatus for microcontact printing of mems
CA2436207A1 (en) Method of manufacturing microneedle structures using soft lithography and photolithography
CN110393507B (en) Structural design of flexible extensible electronic device and manufacturing method thereof
WO2004101857A3 (en) Methods and apparatus for forming multi-layer structures using adhered masks
CN115054257A (en) Flexible electrode for brain and manufacturing method thereof
JP7503271B2 (en) Skin-attachable electronic device and method for manufacturing same
KR101097511B1 (en) Fixing method of PDMS electrode for MEMS with Polyimide
CN110061715B (en) A method for fabricating piezoelectric thin-film resonators on non-silicon substrates
JP2009285153A (en) Implantation type flexible nerve electrode and its manufacturing method
US12329539B2 (en) Non-invasive skin sensor for long-term monitoring and method for fabricating the same
Dong et al. Parylene-MEMS technique-based flexible electronics
CN115942861A (en) Stretchable memory and preparation method thereof
WO2020130596A1 (en) Skin-attachable flexible patch comprising plurality of through-holes and method for manufacturing flexible patch
CN105492372A (en) Method of making a corrugated deflection diaphragm
CN115054260A (en) Flexible electrode for spinal cord and manufacturing method thereof
KR101228992B1 (en) Method for fabricating graphene pattern and method for making field effect transistor using the same
CN112786513B (en) Processing method of thin film device and thin film device
CN111053644A (en) Eyelid retractor and method of making the same
CN112786515B (en) Processing method of thin film device
KR20200140678A (en) Method for Selective Lift-off and Transfer of Thin Film Using Liquid Platform
KR102870880B1 (en) Skin-attachable patch and Manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210713

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220907

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240521

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240530

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7503271

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150