일본산업뉴스요약

종이접기처럼 접을 수 있는 수지 기판
와세다대학, 웨어러블 단말에 응용

와세다대학의 이와세(岩瀬) 교수 연구팀은 동(銅) 배선을 설치한 수지 기판을 종이접기처럼 접어서 유연하게 변형할 수 있는 구조로 가공하는 기술을 개발했다. 기존의 단단한 센서나 반도체 소자 등을 얹을 수 있다. 몸의 움직임이나 상태를 측정하는 웨어러블 단말에 응용할 수 있다. 기판에 평행사변형의 무수한 접는 선을 만들거나 레이저로 구멍을 뚫거나 한다. 손목에 장착해 시험한 결과, 변형해도 성능이 떨어지지 않고 사용할 수 있었다. 앞으로는 효율적인 가공 방법 확립과 기판을 장착한 단말 개발에 착수할 계획이다.

피부나 의복에 장착하는 디스플레이나 센서를 실현하기 위해 유연성 있는 유기재료를 이용한 소자 연구 개발이 진행 중이다. 그러나 유기재료를 사용하는 소자는 성능은 낮은 경우도 있다.

예를 들면 유기재료를 사용한 발광다이오드(LED)는 효율이나 낮은 내구성이 문제가 되었다. 실용화를 위해서는 새로운 재료 개발이 필요하다.

이미 실용화된 저가의 성능 좋은 센서나 반도체 소자는 단단해서 접어서 사용할 수 없다. 전자회로의 일반적인 기판에 채용해 유연하게 접어서 사용할 수 있게 되면 고성능 웨어러블 단말을 조기에 실현할 수 있다.

이와세 교수 연구팀은 평행사변형을 조합한 패턴의 ‘미우라 접이’라는 접는 방법에 주목했다. 아코디언 주름상자 모양으로 작게 접을 수 있는 것이 특징이다. 간단히 콤팩트하게 만들 수 있기 때문에 인공위성의 솔라 패널 등에 사용되고 있다.

기판을 ‘미우라 접이’로 접으면, 접는 선에만 힘이 가해지고 평행사변형의 면에는 일체 힘이 가해지지 않는다. 때문에 기존의 단단한 소자를 평행사변형의 면에 장착해 사용할 수 있다. 접는 선의 동(銅) 배선에도 힘이 가해지지 않도록 하기 위해 기판을 단면에서 봤을 때 가운데 층에 배선이 위치하도록 했다.

또한 각각의 평행사변형 구석에 구멍을 뚫어 다양한 방향으로 접을 수 있도록 했다. 실험에서 구멍 크기를 바꿔서 접어본 결과, 평행사변형 크기에 대해 약 30% 크기의 구멍을 뚫으면 자유자재로 변형이 가능하다는 사실을 알았다.

한 변 길이 3cm의 정육면체 기판에 레이저 가공으로 구멍을 뚫어 수동으로 접는 선을 만들었다. 접는 각도를 바꾸면서 동(銅) 배선의 전기 흐름 용이성을 조사했다. 그 결과, 접어서 전기를 흐르게 해도 특성은 변하지 않고 일반적인 기판과 동일하게 사용할 수 있다는 것을 알았다. 평행사변형의 면 위에 LED 소자를 얹어 손목에 장착, 변형시키면서 반짝이게 할 수 있었다.

앞으로는 효율적인 제조 기술을 확립한다. 제조라인 등에서 큰 면적으로 만들 수 있을지 시험한다. 접는 선을 자동으로 만들 수 있는 기술을 개발한다. 기업과 협력해 기술을 응용한 단말 개발도 검토한다.

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