KR100801145B1

KR100801145B1 - 발향 소자 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100801145B1
Application number: KR1020060120397A
Authority: KR
Inventors: 심창현
Original assignee: 주식회사 김종학프로덕션
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-02-04

Abstract

본 발명은 MEMS 기술을 이용한 단일 또는 어레이형 초소형 발향 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상기 발향 소자는 여러 가지 향기 원액이 어레이(array) 형태로 이루어져 있으며, 각각의 향기 저장 단위체(element)는 향기 원액을 저장하는 향기 원액이 저장되는 저장부, 향기가 발산되는 개폐부, 개폐부의 개폐를 제어하는 한쌍의 제어용 전극 혹은 제어용 전극과 압전체로 구성되며, 향기 어레이 소자는 MEMS 공정 기술을 이용하여 다양한 재질(실리콘, 유리, 세라믹, 플라스틱, 폴리머, 등등)의 기판에 향기 원액 저장부, 개폐부, 향기 제어부를 하나 이상의 기판에 독립적으로 구현하고 각각의 기판을 하나로 접합하거나 하나의 기판에 제조되는 것으로 한다.

발향, MEMS, 압전

Description

발향 소자 및 그 제조 방법{Perfume emitting module and manufacturing method}

도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자를 나타내는 평면도

도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자에서 하나의 단위체의 구성을 나타내는 단면도

도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자에서 하나의 단위체 구성을 나타내는 평면도

도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자의 개방구조를 나타내는 단면도

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발향 소자를 나타내는 단면도

도 3a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발향 소자를 나타내는 단면도

도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발향 소자의 구동예를 나타내는 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110, 210, 310 : 향기 원액 120, 220, 320 : 저장부

130, 230, 330 : 개폐부 140, 240, 341, 342 : 제어용 전극

150, 250 : 압전 소자

본 발명은 발향 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, MEMS 기술을 이용하여 초소형 향기 어레이 소자를 제작하고 사용자가 원하는 시점과 시간 동안 향기를 발산하되 향기 원액이 산폐되지 않도록 할 수 있도록 하는 발향 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 기호의 다양화로 인하여 사용자가 여러 가지 향기 중 자신의 기분에 따라 희망하는 향기를 선택하여 발향시킬 수 있도록 하는 기술들이 개발되었고, 이러한 기술들이 통신매체들과 적용되어 휴대폰의 착신벨 대신에 향기가 발생되도록 하거나, 문자메세지 등의 수신시에 메세지와 함께 향기가 발생되도록 하는 기술 등이 개발되고 있다.

그 예로서, 대한민국 특허출원 10-1999-0033727호, 특허출원 10-2000-0041159호 및 일본공개실용 평05-009061호에는 휴대단말기에서 착신음 대신 향기가 발생되도록 하는 기술들이 공개되어 있으며, 대한민국 특허출원 10-2004-0102750호에는 메세지에 향기코드를 삽입하여 메세지 수신시 삽입된 향기코드에 대응되는 향기가 발생되도록 하는 기술이 공개되어 있다.

또한, 등록실용신안공보 20-0216118호에는 칩형태의 소형화된 다수의 공간 내에 각각 향과 열선을 위치시키고, 커버에 향 발생 구멍을 천공하여, 제어기의 제어에 따라 히터를 구동함으로써 발향되도록 한 기술이 공개되어 있다.

이러한 종래기술들은 향기발생수단으로 주로 히터를 사용하거나 선택적으로 송풍팬을 사용는데, 상기한 바와 같이 히터를 사용할 경우, 발향의 시점을 사용자가 원하는 시간으로 조정하는 것이 가능하나 향기의 세기를 조절하여 향기를 발산시키는 기능이 없으며, 히터를 사용한 발향법은 소비 전력이 높고, 발열에 의한 향기 젤이나 오일의 변질이 야기되는 문제점이 있었다.

그리고, 송풍팬을 사용할 경우 상기한 송풍팬과 이를 구동하기 위한 모터가 필요하므로 전체적인 크기가 커지는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기한 실용신안공보 20-0216118호에는 히터에 의하여 가열된 향이 구멍을 통하여 배출되도록 하고 있으나, 히터에 전원을 차단한 상태에서 히터 및 향기 원액의 잠열에 의하여 향기가 계속해서 구멍을 통해서 배출되므로 발향 시간을 조정할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 문제점을 해소하고자, 압전소자 혹은 전극의 극성을 통해서 발향을 제어하고, MEMS 공정 기술을 이용하여 발향 소자를 제조하여 초소형이면서 대량 생산이 가능하도록 하는 발향 소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발향 소자의 특징은 MEMS공법을 통해 제조되고 향기 원액이 주입되는 용기가 단일 또는 어레이 형태로 형성된 저장부, 상기한 저장부 상에 수지를 통해서 저장부의 각 용기와 대응되게 결합되는 박 막형의 개폐부, 상기한 저장부의 용기 이면에 각각 형성되어 향기 원액을 진동시켜 원액의 증기압을 증가시킴으로써 증기압에 의해 개폐부가 개방되도록 초음파를 발생시켜 개폐부의 개폐를 제어하는 압전체 및 제어용 전극으로 구성되어 향기 원액의 산폐를 방지하고 저전력으로 구동할 수 있도록 한다.

상기에서 덮개는 MEMS 공정으로 제조하거나, 다공성 박막을 사용한다.

그리고, 본 발명의 발향 소자의 다른 특징은 MEMS공법을 통해 제조되고 향기 원액이 주입되는 용기가 단일 또는 어레이 형태로 형성된 저장부, 상기한 저장부 상에 각 용기와 대응되도록 수지를 통해서 저장부와 결합되는 개폐부, 상기한 저장부와 개폐부의 대향면에 각각 구비되는 제어용 전극을 포함하여 구성되어 제어용 전극의 극성을 같게 하거나 달리하여 전기력으로 개폐부의 개폐가 제어되도록 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후, 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기를 제조하는 저장부 제조 공정, 상기한 저장부를 형성하는 기판의 앞면으로 압전체를 도포하거나 접착시켜 압전소자를 제조하는 압전소자 제조 공정, 상기한 기판의 압전소자가 형성된 면에 사진 식각으로 제어용 전극을 형성하는 제어용 전극 제조 공정, 기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기와 대응되게 요홈을 형성하고, 앞면에 각 요홈별로 사진 식각 공정과 건식 식각으로 요홈과 일부분만 결합되는 덮개를 제작하는 개폐부 제조 공정 및, 상기한 저장부의 용기에 향기 원액을 주입하고 저장 부의 용기를 개폐부의 덮개로 커버하도록 수지를 이용하여 저장부와 개폐부를 결합하는 결합 공정을 포함하여 구성되는 발향 소자 제조 방법을 제공하는 데 있다.

그리고, 상기한 제조 방법의 다른 특징으로는 상기한 저장부, 압전소자, 제어용 전극 제조 공정을 수행한 후, 저장부의 용기에 향기 원액을 주입하고 저장부의 용기를 다공성 기판으로 구성되는 개폐부로 커버하도록 수지를 이용하여 저장부와 개폐부를 결합하는 결합 공정을 포함하도록 한 것과, 상기한 저장부 제조 공정과 개폐부 제조 공정을 순차적으로 수행 한 후 물리 기상 증착법을 이용하여 저장부와 덮개의 대향면에 제어용 전극을 형성하는 제어용 전극 제조 공정을 수행하고 결합 공정을 수행하는 것에 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이형 발향 소자를 나타내는 평면도이고, 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자에서 하나의 단위체의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자에서 하나의 단위체 구성을 나타내는 평면도이고, 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발향 소자의 개방구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발향 소자는 압전소자에서 발생되는 초음파에 의해 발향이 제어되는 것으로, 발향 소자를 구성하는 각 부는 MEMS 공정을 이용하여 독립적으로 제조되며, 향기 원액(110)이 저장되는 다수의 용기(122)가 어레이 형태로 형성된 저장부(120)와, 상기한 저장부(120)와 대응되게 설치되는 개폐 부(130), 각 용기(122)와 대응되게 각각 형성되어 발향 소자 단위체 별 발향과 개폐부(130)의 개폐를 제어하는 제어용 전극(140)들과 압전체(150)들을 포함하여 구성된다.

상기한 구성에서 개폐부(130)는 용기(122)와 대응되는 위치에 형성된 요홈(136)과 상기한 요홈(136)에 일측이 일체로 결합되고 다른 부분은 분리된 박막형 덮개(138)를 포함하여 구성되며, 기판은 실리콘, 유리, 세라믹, 플라스틱, 합성고분자 등 어느 하나가 될 수 있으며, 하기에서 실리콘을 기준으로 제조 공정에 대해 설명한다.

우선, 저장부(120) 및 제어용 전극(140) 및 압전소자(150)의 제조 공정을 살펴보면, 실리콘 기판(124)을 질화막(Si₃N₄) 또는 산화막(SiO₂)으로 도포한 후, 후면에 사진 식각 공정(photo-lithography)으로 용기(122)의 개수 및 형태를 정의하고, 수산화칼륨(이하 KOH라 함) 또는 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(이하 TMAH라 함) 용액을 이용하여 실리콘 이방성 습식 식각을 수행하여 용기(122)를 제조한다.

이 후 앞면으로 각 용기(122)와 대응되도록 압전체를 도포하여 압전소자(150)를 제조하고, 사진 식각 공정으로 제어용 전극(140)을 상기한 압전소자(150)와 연결되면서 각 단위체별로 구동이 제어되도록 인접한 단위체의 전극과 분리되게 형성하며, 상기 압전체로는 PZT, PMN-PT, ZnO, PVDF(압전폴리머) 등이 적용될 수 있다.

개폐부(130) 제조 공정은 먼저 실리콘 기판(134)을 질화막(Si₃N₄) 또는 산화 막(SiO₂)으로 도포한 후 후면에 사진 식각 공정(photo-lithography)으로 용기(122)의 개수 및 형태에 대응되는 요홈(136)의 개수 및 형태를 정의한 뒤 후면으로 KOH 또는 TMAH 용액을 이용하여 실리콘 이방성 습식 식각을 수행하여 요홈(136)을 형성한다. 이 후 앞면에 각 요홈(136)별로 사진 식각 공정으로 덮개(138)의 모양과 크기를 정의한 뒤 RIE(Reactive Ion Etching) 또는 Deep RIE를 이용한 건식 식각을 통해서 덮개(138)의 일측 모서리는 그대로 유지하고 나머지 세 모서리를 절단하여 향기 덮개(138)를 제작한다.

상기한 바와 같이 각 구성 요소를 독립적으로 제조한 후 도 1b와 같이 먼저 향기 저장부(120)의 용기(122)에 향기 원액(110)을 정량 토출하여 담고, 상온 경화용 에폭시 수지(160)를 이용하여 향기 개폐부(130)를 향기 저장부(120)와 접합시켜 발향 소자를 제조한다.

이와 같이 구성된 발향 소자의 작용에 대해서 설명하면, 사용자가 원하는 시점에 원하는 강도로 발향 소자를 구성하는 제어용 전극(140)에 전기 신호를 주어 압전소자(150)에서 초음파를 발생시키면, 초음파에 의해 향기 원액(110)에서 향기 분자가 증발되고, 그 증기압의 증가로 인하여 개폐부(130)의 박막형 덮개(138)가 도 1d에 나타내는 바와 같이 결합부(138a)를 중심으로 물리적으로 열리게 되어 향기가 발산하게 되며, 전기 신호를 끊으면 개폐부(130)의 덮개(138)가 다시 닫히게 되므로 발향이 정지된다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발향 소자 및 그 제조방법을 도 2를 참조하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발향 소자를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예에서 저장부(220)와 제어용 전극(240) 및 압전소자(250)는 제 1 실시예와 동일한 방법으로 제조되어 동일한 구조를 가지므로 설명을 생략한다.

그리고, 상기한 개폐부(230)는 다공성 세라믹판을 사용하여, 상온 경화형 수지(260)를 사용하여 저장부(220)와 결합시킨다.

이와 같이 구성된 발향 소자의 실시예를 살펴보면, 사용자가 원하는 시점에 원하는 강도로 발향 소자의 제어용 전극(240)에 전기 신호를 주면 압전소자(250)에서 초음파가 발생되어 향기 원액(210)에서 향기 분자가 증발되고, 이에 따라 향기 원액(210)의 향기가 개폐부(230)를 구성하는 다공성 세라믹의 기공(234)을 통하여 발산된다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 발향 소자 및 그 제조방법을 하기에서 도 3을 참조하여 살펴본다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발향 소자를 나타내는 단면도이다.

상기한 발향 소자는 MEMS공법을 통해 제조되고 향기 원액(310)이 주입되는 용기(322)가 어레이 형태로 형성된 저장부(320), 상기한 저장부(320) 상에 각 용 기(322)와 대응되도록 수지(360)를 통해서 저장부와 결합되는 개폐부(330), 상기한 저장부(320)와 개폐부(330)의 대향면에 각각 구비되는 제어용 전극(341)(342)을 포함하여 제어용 전극(341)(342)의 극성을 같게 하거나 달리하여 전기적 인력 또는 반발력으로 개폐부(330)의 개폐가 제어되도록 한다.

이러한 구성을 갖는 발향 소자는 저장부(320)와 개폐부(330)가 상기한 제 1 실시예와 동일하게 제작되고, 제어용 전극(341)(342)은 물리 기상 증착법을 이용하여 전극 물질(Au, Pt, Ti, Ta, Ni 등)을 도포한 후 사진 식각 공정을 이용하여 형성시킨다.

상기한 바와 같이 구성된 발향 소자는 사용자가 원하는 시점에 발향 소자를 구성하는 제어용 전극(341)(342)에 전기 신호를 줄 때, 향기 원액 저장부(320)와 개폐부(330)에 있는 제어용 전극(341)(342)에 동일한 극성의 전압을 인가하여 반발력이 발생하도록 하면 도 3b에 나타내는 바와 같이 향기 개폐부(330)의 덮개(338)가 열리도록 하여 향기를 자연 발산시키고, 저장부(320)와 개폐부(330)의 제어용 전극(341)(342)에 서로 다른 극성의 전압을 인가하여 덮개(338)를 닫히게 한다.

한편, 상기한 저장부(320)의 하부에 압전소자와 제어용 전극을 더 부착할 수 있으며, 이 경우 저장부의 하부에 위치한 제어용 전극에 전기신호를 인가하여 압전소자가 구동되는 동안 저장부와 개폐부에 대응되게 형성된 제어용 전극에 동일한 극성의 전기신호를 인가하여 개폐부가 개방되도록 하고, 압전소자를 구동시키지 않을 동안에는 개폐부와 저장부에 대응되게 형성된 제어용 전극에 반대 극성의 전기 신호를 인가하여 닫히도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, MEMS공정을 통하여 발향 소자를 제조함으로써 소형화 및 경량화가 가능하도록 하고, 압전체 초음파 발생을 이용한 발향 혹은 전기력을 이용하여 자연발향시킴으로써 향기 원액의 산폐를 방지하여 향기의 품질을 일정하게 유지시켜주며, 발향의 강도를 조절 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims

MEMS 공정을 이용하여 제조되며 기판에 향기 원액이 저장되는 단일 또는 다수의 용기가 어레이 형태로 형성된 저장부와,

MEMS 공정을 이용하여 제조되며 상기 용기와 대응되는 위치에 요홈이 형성되고 요홈과 일측이 결합된 박막형 덮개가 요홈의 내부에 형성되어 덮개가 저장부를 커버할 수 있도록 수지에 의해서 저장부와 결합되는 개폐부,

상기 기판의 용기 반대면에 용기와 대응되게 형성되어 발향과 개폐부의 개폐를 제어하는 제어용 전극과 상기한 제어용 전극에 의하여 구동이 제어되는 압전체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발향 소자.
MEMS 공정을 이용하여 제조되며 기판에 향기 원액이 저장되는 단일 또는 다수의 용기가 어레이 형태로 형성된 저장부와,

다공성 기판으로 구성되며 상기 용기와 대응되는 위치에 수지를 통해서 저장부와 결합되는 개폐부,

상기 기판의 용기 반대면에 용기와 대응되게 형성되어 발향과 개폐부의 개폐를 제어하는 제어용 전극과 상기한 제어용 전극에 의하여 구동이 제어되는 압전체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발향 소자.
MEMS 공정을 이용하여 제조되며 기판에 향기 원액이 저장되는 단일 또는 다 수의 용기가 어레이 형태로 형성된 저장부와,

MEMS 공정을 이용하여 제조되며 상기 용기와 대응되는 위치에 요홈이 형성되고 요홈과 일측이 결합된 박막형 덮개가 요홈의 내부에 형성되어 덮개가 저장부를 커버할 수 있도록 수지에 의해서 저장부와 결합되는 개폐부,

상기한 저장부와 전기력 발생을 위하여 개폐부의 대향면에 각각 구비되는 제어용 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발향 소자.
기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후, 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기를 제조하는 저장부 제조 공정,

상기한 저장부를 형성하는 기판의 앞면으로 압전물질을 도포하거나 접착시키는 압전체 제조 공정,

상기한 기판의 압전체가 형성된 면에 사진 식각으로 제어용 전극을 형성하는 제어용 전극 제조 공정,

기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기와 대응되게 요홈을 형성하고, 앞면에 각 요홈별로 사진 식각 공정과 건식 식각으로 요홈과 일부분만 결합되는 덮개를 제작하는 개폐부 제조 공정 및,

상기한 저장부의 용기에 향기 원액을 주입하고 저장부의 용기를 개폐부의 덮개로 커버하도록 수지를 이용하여 저장부와 개폐부를 결합하는 결합 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발향 소자 제조 방법.
기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후, 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기를 제조하는 저장부 제조 공정,

상기한 저장부를 형성하는 기판의 앞면으로 압전물질을 도포하거나 접착시키 는 압전체 제조 공정,

상기한 기판의 압전체가 형성된 면에 사진 식각으로 제어용 전극을 형성하는 제어용 전극 제조 공정,

저장부의 용기에 향기 원액을 주입하고 저장부의 용기를 다공성 기판으로 구성되는 개폐부로 커버하도록 수지를 이용하여 저장부와 개폐부를 결합하는 결합 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발향 소자 제조 방법.
기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후, 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기를 제조하는 저장부 제조 공정,

기판을 질화막 또는 산화막으로 도포한 후 후면에 사진 식각 공정과 실리콘 이방성 습식 또는 건식 식각을 수행하여 용기와 대응되게 요홈을 형성한 후, 앞면에 각 요홈별로 사진 식각 공정과 건식 식각으로 덮개를 제작하는 개폐부 제조 공정,

물리 기상 증착법을 이용하여 저장부와 덮개의 대향면에 제어용 전극을 형성하는 제어용 전극 제조 공정,

상기한 저장부의 용기에 향기 원액을 주입하고 저장부의 용기를 개폐부의 덮 개로 커버하도록 수지를 이용하여 저장부와 개폐부를 결합하는 결합 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발향 소자 제조 방법.