3D transfer printing technology using PVA-based stamp

Abstract

3D transfer printing technology using PVA-based stamp Jun Hee Lee Dept. of Electronic engineering The Graduate School Hanyang University The fabrication of electronic components with stretchability and flexibility typically involves completing wafer-scale components in planar layouts initially, followed by the transfer of thin mesh-structured components onto unconventional substrates such as rubber or plastic. The previous methods face challenges in transfer printing these electronics onto complex curved surfaces, particularly in areas with small radii of curvature, such as the spaces between fingers. For example, conventional planar rubber stamp-based transfer printing techniques are not effective in delivering large-area electronics to spaces like fingertips or the tight spaces between two fingers with conformal lamination. Therefore, we have developed a printing technology using polyvinyl alcohol(PVA) material to transfer circuits onto skin or 3D curved surfaces. PVA printing creates electronic skin by printing on objects with low modulus, such as skin or surfaces with curvature. In this study, we propose a novel method for circuit transfer using PVA material, enabling printing on objects with low modulus and curvature, such as skin. This research presents potential applications for 3D electronics, including innovative uses like skin displays with mini- LEDs, and wearable devices. Furthermore, the concept of electronic skin emerges as a prominent feature within our proposed applications. This study highlights the potential impact of this research on the future outlook of wearable electronic technology.|신축성과 유연성을 갖춘 전자 장치의 제작은 일반적으로 초기에는 편평한 기판에서 웨이퍼 크기로 제작된 후 플라스틱 또는 고무와 같은 기존 기판과 다른 얇은 매쉬 구조로 전사되는 과정을 포함합니다. 이전 방법은 특히 손가락 사이와 같은 작은 곡률 반지름이 있는 영역으로 전자 부품을 복잡한 곡면 표면으로 이동시키는데 어려움을 겪었습니다. 예를 들어, 기존의 편평한 고무 스탬프 기반의 전사 인쇄 기술은 손가락 끝이나 두 손가락 사이와 같은 곡면에 적합하게 대면적으로 전사하기에 효과적이지 않습니다. 그러므로 우리는 폴리 비닐 알코올(PVA) 재료를 사용한 전사 인쇄 기술을 개발하여 회로를 피부나 3D 곡면에 전사하는 기술을 개발했습니다. PVA 인쇄는 피부 또는 곡률이 있는 표면과 같이 낮은 영률을 갖는 물체에 전사 인쇄함으로써 전자 피부를 만들어냅니다. 본 연구에서는 PVA 재료를 사용한 회로 전사의 혁신적인 방법을 제안하며, 이를 통해 피부와 같은 낮은 영률 및 곡률을 갖는 물체에 인쇄가 가능하도록 합니다. 이 연구는 스마트 콘택트 렌즈, 미니 LED가 장착된 피부 디스플레이 및 스마트 웨어러블 기기와 같은 혁신적인 3D 전자 장치의 잠재적인 응용 분야를 제시합니다. 더불어, 본 연구에서 제안된 전자 피부의 개념은 응용 분야 중에서 두드러지는 특징을 보여줍니다. 본 연구는 착용 가능한 전자 장치 기술의 미래 전망에 대한 이 연구의 잠재적인 영향을 강조합니다.