Fabrication methods of planar printed circuits on fabrics are introduced and their electrical characteristics are measured and analyzed. Wet patterning method like screen printing as well as dry process of sputtering are used to fabricate the patterned film electrodes on various types of fabrics. The minimum width of the patterns is 0.2mm for screen printing and 0.1mm for gold sputtering, and the typical sheet resistance is 44mΩ/□. Fabrication methods of capacitors of 1pF~1nF and inductors of 500nH~1μH at 10MHz on the fabrics are also introduced. Bonding and packaging of silicon chip directly on the fabric circuit board are proposed and their mechanical properties are investigated. The AC impedance of the transmission line is measured as 201 ~ 215Ω with < 7.4% variation, and the TDR profile shows that the -3dB frequency of the printed transmission line of 15 cm on the fabric is 80MHz. A complete system composed of a fabric capacitor sensor input, a controller SoC, and an LED array display is implemented on the fabric and its operation is demonstrated successfully.
최근 들어, 웨어러블 컴퓨터에 대한 관심이 높아짐에 따라 직물 자체를전기 신호 전송의 매개체로 이용하는 e-textile 기술에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. ‘단지 입을 수 있는 컴퓨터’의 개념에서 더 나아가서, 유연하고 거추장스럽지 않으며 세탁이나 수선이 가능하고, 보기에도 아름다우며 무엇보다 대량 생산이 가능하여 소비자들이 쉽게 구매할 수 있는, 진정한 웨어러블 컴퓨터의 실현을 위하여 평면 인쇄 기술을 이용한 직물형 인쇄 회로 기판 (P-FCB)을 제안하고, 이의 전기적 특성을 분석하였다.
스크린 프린팅 기법을 이용한 thick film 프로세스와 스퍼터링 기법을 이용한 thin film 프로세스를 통하여 P-FCB를 제작하였다. 회로 패턴의 최소 선폭과 두께, 직물의 종류에 따른 변화를 측정하고 분석하였다.
P-FCB의 전기적 특성을 조사하기 위하여 DC 저항값과 TDR 파형, 주파수 특성, crosstalk 등을 측정하여 특성 임피던스가 180Ω에서 230Ω 사이에서 나타나는 것과 80MHz 의 3dB 주파수를 갖는 것을 보였다.
또한, P-FCB를 이용한 저항, 인덕터, 캐패시터 등의 다양한 전기 소자를 구현하고, 실리콘 칩을 직접 본딩할 수 있는 12 핀 혹은 16 핀의 칩 패드를 제안하였다. 기존 칩 패키징과 동일한 방식으로 P-FCB 위에 실리콘 칩을 와이어 본딩 및 몰딩한 후, 기계적 강도를 측정하여 일반 의복에 적용이 가능함을 보였다.
마지막으로, capacitive 센서와 LED 디스플레이, SoC 컨트롤러를 포함한 P-FCB 건강 관리 모니터링 시스템을 구현하여 동작하는 것을 검증하였다.
