KR101301063B1 - 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법 및 지문인식 홈키 구조 - Google Patents

고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법 및 지문인식 홈키 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법은 지문인식센서의 위치를 고정하여 1차 사출물을 성형하는 1차 사출 단계와, 1차 사출에 이어서 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하되, 고유전율 재료가 혼합된 사출 재료를 이용하여 2차 사출물이 지문인식센서의 FPCB 상부를 덮도록 성형하는 2차 사출 단계와, FPCB 상부에서 2차 사출물이 설정된 두께만 남겨지도록 연마되는 연마 단계를 포함한다.

Description

고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법 및 지문인식 홈키 구조{METHOD OF MANUFACTURING FINGERPRINT RECOGNITION HOME KEY USING HIGH DIELECTRIC CONSTANT MATERIAL AND FINGERPRINT RECOGNITION HOME KEY STRUCTURE THEREOF}
본 발명의 일 실시예는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법 및 지문인식 홈키 구조에 관한 것이다.
지문인식 기술은 사용자 등록 및 인증 절차를 거치게 하여 각종 보안사고를 예방하는데 주로 이용되는 기술이다. 특히, 개인 및 조직의 네트워크 방어, 각종 컨텐츠와 데이터의 보호, 안전한 엑세스 제어 등에 적용되는 기술이다.
최근 들어, 스마트폰 및 태블릿 PC 등을 포함한 각종 휴대용 장치의 사용자 수가 급증함에 따라, 사용자의 의도와 달리, 휴대용 장치에 기록 및 저장된 개인 정보, 컨텐츠가 외부로 유출되는 사고가 빈번하게 발생되고 있다.
종래의 휴대폰의 경우, 음성 통화를 하는 용도로만 제한적으로 이용되었으며, 개인용 컴퓨터의 경우에도 가정 또는 사무실에 배치되어, 몇몇 사용자만이 이용되는 형태로 제공될 뿐이었다.
그런데, 최근 등장한 스마트폰 및 태블릿 PC의 경우, 종전의 휴대폰 및 개인용 컴퓨터의 제한적인 이용 형태에서 벗어나, 언제, 어디서나 사용자가 지참할 수 있는 형태로 소형으로 제작되어, 바쁜 일상의 현대인들에게는 항시 소지하고 다니는 필수품의 개념으로 자리잡고 있다.
모바일 기술의 개발 및 컴퓨팅 디바이스의 발전에 따라, 스마트폰 및 태블릿 PC와 같은 휴대용 장치는 대용량의 데이터 저장매체, 고성능의 연산처리부 및 빠른 속도의 통신모듈 등이 내장되어, 기존의 PC로만 가능했던 작업들을 수행하는 것이 가능하게 되었다.
만일, 이러한 휴대용 장치를 분실하거나 또는 악의적인 타인의 손에 넘겨지게 될 경우, 다양한 개인 정보 및 업무상 비밀 등과 같이 보안 유지의 필요성이 있는 정보가 불특정 제3자에게 유출될 위험이 있다. 또한, 개인 금융 거래를 휴대용 장치를 이용하는 경우가 많은데, 개인 금융 정보가 타인에게 유출될 경우, 심각한 금융 사고의 위험이 초래될 수 있다.
종래에 일부 휴대용 기기인 스마트폰, 노트북 등에 지문인식 기능이 적용 되었지만 지문인식기가 눈에 보이도록 부착되어 보안상으로도 취약하였고 미관상으로도 휴대용기기의 디자인에 많은 제약을 가지고 온 것이 사실이다.
한편, 도 1은 휴대용 장치의 대표적인 예를 나타낸 것으로, 도 1의 (a)는 휴대폰을 간략히 도시한 것이며, 도 1의 (b)는 태블릿 PC를 간략히 도시한 것이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 최근 출시된 휴대폰(10)의 경우 본체(11)의 전면 중앙에는 넓은 면적의 디스플레이 디바이스(13)가 구비되어 있으며, 디스플레이 디바이스(13)는 복잡한 키 패드 구조를 벗어나 터치 구동 방식이 적용되어 있다.
그리고 휴대폰(10)의 전면 하단에는 홈 키(H)가 마련되어 있다. 홈 키(H)는 휴대폰(10)의 다양한 기능을 원터치 방식으로 구현하여, 사용 편의성을 향상시킨다.
그리고 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 태블릿 PC(20)는 전술한 휴대폰과 유사하게 본체(21)의 전면 중앙으로 터치 구동이 가능한 디스플레이 디바이스(23)가 구비되어 있으며, 본체(21)의 전면 하단에는 홈 키(H)가 마련되어 있다.
이와 같이, 휴대폰 및 태블릿 PC에서 홈키(H)는 휴대용 장치를 통해 설정된 동작을 구현하도록 해주는데, 일 예로 휴대용 장치의 사용 중 홈키(H)를 누르거나 터치하면 장치의 초기 화면으로 복귀하는 등과 같은 편의적인 기능을 제공한다.
다만, 현재까지 소개된 휴대용 장치의 경우, 대다수의 장치에 구비된 홈키의 기능 및 배치구조가 전술한 바와 같이, 서로 흡사한 형태로 제한적으로 이용될 뿐이었으며, 사용자 인증 등과 같은 보안 기술이 적용된 경우는 드물었다.
다양한 방식의 지문인식센서 중에서, 정전 방식의 지문인식센서는 소형의 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)에 ASIC가 결합된 형태로 제공되며, 휴대용 장치의 홈키에 내장되기에 적합하다.
그런데, 최근 소개되고 있는 일부 휴대용 기기인 스마트폰, 노트북 등에도 지문인식 기능이 몇몇 적용된 사례가 있다. 그러나 이들 대부분은 외관상으로 지문인식센서가 눈에 띄게 구비되어 보안상으로도 취약하며 미관상으로도 휴대용 기기의 디자인에 많은 제약을 주고 있다.
따라서, 휴대용 장치에 지문인식장치가 구비되되, 외관상으로는 지문인식센서가 눈에 보이지 않도록 하는 제조방법을 제안함으로써, 그 동안 보안상, 미관상으로 취약했던 문제를 해결하고자 한다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2002-0016671호(2002. 03. 06. 공개)가 있으며, 상기 선행문헌에는 지문인식 모듈이 내장된 휴대용 정보 단말기 및 그 제어방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 스마트폰과 같은 휴대용 단말기, 태블릿 PC 등에 구비되어, 외관상으로는 지문인식센서가 구비되어 있는지 식별할 수 없지만 실제로는 사용자의 지문인식 기능을 갖는 지문인식 홈키 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 정전방식의 지문인식센서에 고유전율 재료를 섞어 제조함으로서 몰딩, 코팅, 사출 등의 제조방법으로 지문이 센싱되는 부위의 두께를 높여 밀착력 등을 강화시킬 수 있어 모바일에서 원하는 외장품인 홈키의 기구적인 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 고유전율 재료를 섞어 몰딩, 코팅, 사출 등의 제조방법으로 지문이 센싱되는 부분의 두께를 높여도 지문의 인식률을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 (a) 지문인식센서의 위치를 고정하여 1차 사출물을 성형하는 1차 사출 단계; (b) 상기 1차 사출에 이어서 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하되, 상기 2차 사출물이 상기 지문인식센서의 FPCB 상부를 덮도록 성형하는 2차 사출 단계; 및 (c) 상기 FPCB 상부에서 상기 2차 사출물이 설정된 두께만 남겨지도록 연마되는 연마 단계;를 포함하며, 상기 2차 사출 재료에 고유전율 재료를 혼합하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법을 제공한다.
상기 고유전율 재료는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 과산화바륨(BaO2), 산화바륨(BaO), 티타늄옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 파우더일 수 있다.
또한, 상기 고유전율 재료는 PA계, PB계 및 그 외 전위금속 중 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)를 갖는 산화물일 수 있다.
상기 (a) 단계 이전에, 상기 1차 사출물에 접촉되는 상기 지문인식센서의 면상으로 점착제 또는 접착제가 도포될 수 있다.
상기 (a) 또는 (b) 단계에서 이용되는 사출 재료는, PC, PC glass, ABS, PCABS, PP, PET, 나일론, 플라스틱 고분자 화합물 중 선택된 적어도 하나의 소재로 이루어질 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 FPCB의 상부로 점착제 또는 접착제를 도포할 수 있다.
상기 (c) 단계 이후에, (d) 도색을 실시하는 단계를 더 포함한다.
상기 도색이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다.
상기 (d) 단계 이전에, 상기 (c) 단계에서 연마된 상기 2차 사출물의 상부로 프라이머를 선택적으로 도포할 수 있다.
상기 (d) 단계 이후에, (e) 우레탄 코팅을 실시하는 단계; 및 (f) UV 코팅을 실시하는 단계;를 포함한다.
상기 우레탄 코팅 또는 UV 코팅이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 지문인식센서의 위치를 고정하여 1차 사출물을 성형하는 1차 사출 단계; (b) 상기 1차 사출물을 이용하여 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하되, 상기 2차 사출물의 상부에 몰드(mould)를 형성하는 2차 사출 단계; (c) 상기 몰드에 UV 몰딩액을 도포하는 단계; 및 (d) 상기 몰드에 도포된 UV 몰딩액을 경화시켜 UV 몰딩층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 UV 몰딩액에는 고유전율 재료가 혼합되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법을 제공한다.
상기 고유전율 재료는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 과산화바륨(BaO2), 산화바륨(BaO), 티타늄옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 파우더일 수 있다.
또한, 상기 고유전율 재료는 PA계, PB계 및 그 외 전위금속 중 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)를 갖는 산화물일 수 있다.
상기 (a) 단계 이전에, 상기 1차 사출물에 접촉되는 상기 지문인식센서의 면상으로 점착제 또는 접착제가 도포될 수 있다.
상기 (c) 단계에서의 UV 몰딩액은 UV 경화성 수지를 포함한다.
상기 (d) 단계는, (d-1) 상기 몰드에 도포된 UV 몰딩액을 건조시켜 UV 몰딩층을 형성하는 단계; 및 (d-2) 상기 건조된 UV 몰딩층에 UV 노광을 실시하여 경화시키는 단계;를 포함한다.
상기 (d) 단계 이후에, (e) 상기 경화된 UV 몰딩층을 설정된 두께만 남기고 연마하는 단계;를 더 포함한다.
상기 (e) 단계 이후에, (f) 도색을 실시하는 단계를 더 포함한다.
상기 도색이 실시될 때, 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다.
상기 (f) 단계 이전에, 상기 (e) 단계에서 연마된 상기 UV 몰딩층의 상부로 프라이머를 도포한다.
상기 (f) 단계 이후에, (g) 우레탄 코팅을 실시하는 단계; 및 (h) UV 코팅을 실시하는 단계;를 포함한다.
상기 우레탄 코팅 또는 UV 코팅이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예 의하면, 지문인식 기능을 갖는 홈키를 제공하여, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 장치의 사용 시 사용자 인증 및 보안 기능을 확보할 수 있다. 이로 인하여, 휴대용 장치에 저장된 개인 정보, 컨텐츠 등의 데이터의 외부 유출을 방지할 수 있으며, 안전한 엑세스 제어가 가능해 질 수 있다.
또한, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 장치의 홈키에 지문인식센서를 내장하되, 외관상으로는 지문인식센서가 구비되어 있는지 식별되지 않아, 보안상, 미관상 취약했던 문제를 해결할 수 있다.
또한, 1차 사출 시 지문인식센서의 위치를 잡아준 후 2차 사출을 통해 지문인식센서의 FPCB가 외관상 눈에 띄지 않도록 하여 홈키 형태로 성형한다. 그리고 FPCB를 덮고 있는 2차 사출물이 소정의 두께만 남겨질 수 있도록 연마한다.
이에 따라, 후공정인 코팅 및 도색 등의 화학적 작업과 전공정인 사출 및 연마 등의 기계적 작업을 완전히 분리시켜 공정을 단순화시킬 수 있어 제조상의 작업성이 향상될 수 있으며, 2차 사출 시의 사출 재료에 고유전율 재료를 혼합해 줌으로써 지문인식률이 향상될 수 있다.
또한, 사출물과 코팅층으로 이루어진 지문터치 영역과 FPCB와 ASIC로 이루어진 지문인식센서 사이의 층간 밀착력이 향상됨에 따라 이 사이에 공기층이나 불순물층이 형성되어 유전체의 유전율이 변동되는 것을 방지할 수 있어, 우수한 지문인식률을 갖는 홈키를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 2차 사출 후의 사출물 상부에 몰드를 형성한 후, 이 몰드의 내부에 UV 몰딩액을 도포한다. 이때, UV 몰딩액에 고유전율 재료를 혼합해 줄 수 있다. 이어서, 건조 및 UV 노광을 거쳐 보다 경화된 UV 몰딩층을 형성한다. 그리고 난 다음, UV 몰딩층을 필요한 두께만 남기고 연마하는 과정을 거칠 수 있다.
이에 따라, 2차 사출물 상부에 스프레이 방식으로 프라이머를 도포하였던 경우에 비해 지문 터치 영역과 지문인식센서 사이의 층간 밀착력을 강화시킬 수 있어, 지문인식센서와 코팅 및 도색층 사이에 발생할 수 있는 유격을 확실하게 방지함은 물론, 제작자가 원하는 안정적인 유전율을 유지할 수 있게 된다. 이와 함께 UV 몰딩액에 고유전율 재료를 혼합해 줌으로써 높은 지문인식률을 확보할 수 있다.
특히, 정전방식의 지문인식센서에 고유전율 재료를 섞어 제조함으로서 몰딩, 코팅, 사출 등의 제조방법으로 지문이 센싱되는 부위의 두께를 높여 밀착력 등을 강화시킬 수 있어 모바일에서 원하는 외장품인 홈키의 기구적인 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 고유전율 재료를 섞어 몰딩, 코팅, 사출 등의 제조방법으로 지문이 센싱되는 부분의 두께를 높여도 지문의 인식률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 휴대용 장치에 구비된 홈키를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 순서도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 공정도.
도 4는 도 2에 도시된 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 이후의 공정을 나타낸 순서도.
도 5는 도 4에 도시된 순서도에 따라 제조된 지문인식 홈키 구조를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 순서도.
도 7은 도 6의 고유전율 재료가 혼합된 UV 몰딩층 형성 단계의 세부 단계를 도시한 순서도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 공정도.
도 9는 도 6에 도시된 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 이후 공정을 나타낸 순서도.
도 10은 도 6에 도시된 순서도에 따라 제조된 지문인식 홈키 구조를 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따라 제공된 지문인식 홈키에 데코 부품이 조립되는 모습을 나타낸 도면.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법 및 그 지문인식 홈키 구조에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
<제1실시예>
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 순서도이다.
도시된 바와 같이, 사출 후 연마를 이용한 지문인식 홈키 제조방법은 1차 사출 단계(S100), 2차 사출 단계(S200) 및 연마 단계(S300)를 포함한다.
1차 사출 단계( S100 )
본 단계는 지문인식센서를 마련한 후 지문인식센서의 ASIC와 FPCB를 1차 사출을 통해 2차 사출을 위한 모양을 형성하는 단계를 준비하는 1차 사출을 실시하는 단계이다.
본 단계에 앞서, 1차 사출물에 접촉되는 상기 지문인식센서의 면상으로 점착제 또는 접착제가 미리 도포될 수 있다. 이러한 공정은 도 3의 (a)를 참조하여 확인할 수 있다.
그리고 본 단계는 도 3의 (b)에 도시된 공정도를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
상기 지문인식센서(100)는 정전 방식을 이용하는 센서로서 피부의 전기전도 특성을 이용하여 사용자마다 서로 다른 지문 고유의 형상을 전기적 신호로 판독한다.
더 구체적으로 설명하면, 상기 지문인식센서(100)는 ASIC(105)와 FPCB(110)를 포함한다.
ASIC(105)는 지문터치 시 검출된 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하여 출력해 주는 역할을 하며, 지문을 인식하는 패턴이 형성되어 있는 FPCB(110)와 전기적으로 연결된다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, ASIC(105)는 FPCB(100)의 어느 한 면으로부터 볼록하게 돌출된 형태로 제공된다.
이러한 지문인식센서(100)는 1차 사출을 통해 성형된 1차 사출물(200)의 상부에서 고정된다. 또는, 1차 사출물(200)의 일정 부위(200a)가 FPCB(110)의 가장자리를 잡아주는 형태로 고정될 수도 있다.
1차 사출 시 이용되는 사출 재료로는, PC, PC glass, ABS, PCABS, PP, PET, 나일론, 플라스틱 고분자 화합물 중 선택된 적어도 하나의 소재가 이용될 수 있다.
2차 사출 단계( S200 )
본 단계는 상기 1차 사출 단계에 이어서 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하되, 2차 사출물이 지문인식센서의 FPCB 상부를 완전히 덮도록 2차 사출물을 성형하는 단계이다.
다만, 본 단계에서의 2차 사출 시 사출 재료에는 고유전율 재료를 추가적으로 혼합하여, 재료의 유전율 특성을 높여줄 수 있다.
본 단계는 도 3의 (c)에 도시된 공정도를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 지문인식센서(100), 특히 FPCB(110)는 2차 사출물(300)의 상부를 완전히 덮는 형태로 성형된다.
이에 따라, 지문인식센서(100)와 사출면 사이의 접착력이 강화되며, 이들 간의 경계 면에 공기층이 형성되지 않아, 지문을 센싱하는 FPCB 면에서부터 사출물 사이의 유전율을 제작자가 원하는 데로 일정하게 유지할 수 있다.
그 결과, 보다 우수한 지문인식률을 갖는 지문인식 홈키를 제작할 수 있게 된다.
나아가, 1차 사출 후의 지문인식센서의 FPCB(110)의 상부에 접착 또는 점착 기능을 갖는 재료(B)를 도포하여 2차 사출 시 FPCB와 2차 사출물 사이의 경계에서 접착력을 더욱 강화시켜 줄 수 있다.
한편, 본 단계에서의 2차 사출 시 이용되는 사출 재료는, 전술된 1차 사출 시의 사출 재료와 동일할 수 있다.
구체적인 예로서, PC, PC glass, ABS, PCABS, PP, PET, 나일론, 플라스틱 고분자 화합물 중 선택된 적어도 하나의 소재로 이루어지는 사출 재료를 이용할 수 있다.
더 나아가, 본 단계에서 2차 사출 시 이용되는 사출 재료는 본 발명에 따라 제공되는 지문인식 홈키의 도색 색상과 동일한 색상을 가질 수 있다.
예를 들어, 휴대용 장치의 색상이 검정색일 경우, 상기 홈키의 색상 역시 검정색인 것이 좋은데, 이 단계에서의 2차 사출 시의 사출 재료가 검정색 색상을 가지도록 해 줄 수 있다. 이와 반대로, 흰색일 경우에도 상기의 방식에 따를 수 있다.
이를 위해, 2차 사출 시의 사출 재료에는 블랙 레진 또는 화이트 레진 등의 사출 재료가 첨가될 수 있다. 이에 따라, 외관상으로 지문인식센서가 보이지 않도록 하면서, 홈키를 통해 지문인식 기능을 효과적으로 구현해 낼 수 있도록 해준다.
그런데, 본 단계에서의 2차 사출 시 이용되는 사출 재료에는 고유전율 재료(예: 고유전율을 갖는 세라믹 파우더 등)가 혼합되어 이용될 수 있다.
여기서, 고유전율 재료는 사출 재료에 필요한 함량으로 혼합되어 2차 사출물의 유전율을 높이는 재료로서, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 과산화바륨(BaO2), 산화바륨(BaO), 티타늄옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 파우더일 수 있다.
또한, 고유전율 재료로서, PA계, PB계 및 그 외 전위금속 중 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)를 갖는 산화물을 이용할 수 있다.
구체적인 예로서, PA계 페로브스카이트 구조의 산화물(예: BaZrO3, SrTiO3, BaSnO3, CaSno3, PbTiO3 등), PB계 복합페로브스카이트 구조의 산화물, MgO, MgTiO3, NiSnO3, CaTiO3, Bi2(SnO3), 그 외 전위금속을 포함하는 페로브스카이트 구조의 산화물을 이용할 수 있다.
연마 단계( S300 )
본 단계는 이전 단계에서 성형된 2차 사출물이 FPCB 상부에서 설정된 두께만 남겨지도록 연마 작업을 실시하는 단계를 의미한다.
본 단계는 도 3의 (d)에 도시된 공정도를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3의 (d)를 참조하면, 이전 단계를 통해 제공된 2차 사출물(300)은 FPCB(110) 상부에서 2차 사출물(300)이 설정된 두께(t)만 남고 제거되도록 연마되는 과정을 거친다.
도면부호 P는 폴리싱(Polishing) 또는 그라인딩(Grinding)을 통해 기계적으로 연마되는 부위를 점선으로 나타낸 것이다.
이러한 연마 단계를 통해 제거되는 P 부위를 제외하고, FPCB(100) 위로 남은 2차 사출물(300)의 두께(t)는 2차 사출 시 사출 재료에 고유전율 재료가 혼합되어 이용되지 않은 경우에 비해 더 큰 두께 값을 가질 수 있다. 이는 재료 특성상 유전율이 상승됨에 따른 효과이다.
도 4는 도 2에 도시된 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 이후의 공정을 나타낸 순서도.
도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 후 연마를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 후행 단계를 구체적으로 살펴보기로 한다. 그리고 이러한 후행 단계를 통해 제공되는 지문인식 홈키의 구조는 도 5를 참조하여 확인할 수 있다.
사출 후 연마를 이용한 지문인식 홈키 제조방법은, 전술한 S100, S200, S300 단계를 포함함은 물론, 이에 더하여, 연마된 2차 사출물의 상부로 프라이머층을 형성하는 단계(S400), 도색층 형성 단계(S500), 우레탄층 형성 단계(S600) 및 UV층 형성 단계(S700)를 포함한다.
먼저, 전술된 연마 단계를 거쳐 FPCB 위에 덮인 2차 사출물은 설정된 두께만 남기고 연마를 통해 제거된다.
그리고 프라이머층 형성 단계(S400)가 선택적으로 실시되어, 상기 연마를 통해 남겨진 2차 사출물의 상부로 프라이머층이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 연마를 통해 남겨진 2차 사출물의 상부로 프라이머층(390)이 형성된 모습을 확인할 수 있다.
상기 프라이머층(390)은 후술될 도색층(400)과 연마 단계를 거친 후 남은 2차 사출물 사이에 도포되어, 서로 간의 부착 성능을 향상시켜 주는 기능을 담당한다.
이어서, 도색층 형성 단계(S500)가 실시된다.
도 5를 참조하면, 도색층(400)은 이전 단계에서 도포된 프라이머층(390)의 위로 형성될 수 있다.
이때, 상기 도색층(400)을 형성함에 있어, 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다. 도색층은 지문인식 홈키가 적용되는 휴대용 장치의 색상이 맞게 선택된 색상 (예: 검정색 또는 흰색 등)으로 도색 되는 층으로서, 지문인식센서가 휴대용 장치의 외관상 눈에 띄지 않도록 해주는 역할과, 홈키와 휴대용 장치 간의 색상을 통일화시켜 주어 장치의 미감을 향상시킨다.
이어서, 우레탄층 형성 단계(S600) 및 UV층 형성 단계(S700)가 실시된다.
도 5를 참조하면, 우레탄층(490) 및 UV층(500)이 도색층(400)의 상부에서 차례대로 적층 형성된 모습을 확인할 수 있다.
UV층(500)은 홈키의 표면에 광택과 경도를 부여한다.
그리고 UV층이 형성되기에 앞서, UV층과 도색층 사이에는 우레탄층(490)이 먼저 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
우레탄층(490)은 UV층(500)이 도색층(400)으로 침투 또는 침착 되는 것을 방지하고 UV층(500)과 도색층(400) 사이의 밀착력을 높여주는 역할을 한다.
한편, 상기 우레탄 코팅 또는 UV 코팅이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다.
<제2실시예>
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 순서도이다.
이하, 도 6 내지 도 8에 도시된 순서도 및 공정도를 병행 참조하여 각 단계에 대해 구체적인 설명을 하기로 한다.
1차 사출 단계( S100 )
본 단계는 지문인식센서를 마련한 후 지문인식센서의 ASIC와 FPCB를 1차 사출을 통해 2차 사출을 위한 모양을 형성하는 단계를 준비하는 1차 사출을 실시하는 단계이다.
그리고 본 단계에 앞서, 상기 1차 사출물에 접촉되는 상기 지문인식센서의 면상으로 점착제 또는 접착제가 도포될 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 지문인식센서(100)는 정전 방식을 이용하는 센서로서 피부의 전기전도 특성을 이용하여 사용자마다 서로 다른 지문 고유의 형상을 전기적 신호로 판독한다. 상기 지문인식센서(100)는 ASIC(105)와 FPCB(110)를 포함한다.
ASIC(105)는 지문터치 시 검출된 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하여 출력해 주는 역할을 하며, 지문을 인식하는 패턴이 형성되어 있는 FPCB(110)와 전기적으로 연결된다.
그리고 도시된 바와 같이, ASIC(105)는 FPCB(100)의 어느 한 면으로부터 볼록하게 돌출된 형태로 제공된다.
지문인식센서(100)는 1, 2차 사출을 통해 사출물의 상부에 고정된다. 그리고 1, 2차 사출 시 이용되는 사출 재료로는 PC, PC glass, ABS, PCABS, PP, PET, 나일론, 플라스틱 고분자 화합물 중 선택된 적어도 하나의 소재가 이용될 수 있다.
2차 사출 단계( S200 )
본 단계는 1차 사출에 이어서 지문인식센서를 밀착하여 고정시킨 상태로 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하는 단계이다. 특히, 본 단계에서의 2차 사출 시에는 2차 사출물의 상부에 요(凹) 형상의 몰드(mould)를 형성한다.
이러한 몰드는 2차 사출물의 가장자리를 둘러 단차지게 형성된 수용 홈으로서, 지문인식센서의 FPCB 가장 자리를 잡아주어 고정해주는 역할을 함과 동시에 이후 단계에서 UV 몰딩액이 채워지는 공간으로 작용한다.
UV 몰딩액 도포 단계( S300 )
본 단계는 이전 단계에서 2차 사출물 상부의 수용 홈, 즉 몰드 내부로 UV 몰딩액이 도포되어 채워지는 단계이다.
UV 몰딩액은, UV 광에 의해 경화하는 수지(이를 UV 경화성 수지라 함)를 포함한다. UV 경화성 수지는 관용적으로 알려진 바와 같이 올리고머(oligomer), 모노머(monomer), 광중합 개시제 및 기타 각종 첨가제를 포함할 수 있다.
올리고머는 베이스 수지 성분을 의미하는 것으로, 수지의 물성을 좌우하는 중요한 성분으로서 중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하여 경화 피막을 이루는 물질이다. 골격 분자의 구조에 따라 폴리에스테르계, 에폭시계, 우레탄계, 폴리에테르계, 폴리아크릴계 등의 아크레이트로 분류된다.
모노머는 반응성 희석제로서, 올리고머의 가교제, 희석제로서의 역할을 한다.
광중합 개시제는 UV 경화성 수지의 가장 기본이 되는 원재료로서, UV를 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 중합을 개시시키는 역할을 한다.
기타 첨가제는 용도에 따라 첨가될 수 있다.
한편, 본 단계에서의 UV 고유전율 재료를 추가적으로 혼합되어 재료의 유전율 특성을 높여줄 수 있다.
고유전율 재료로는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 과산화바륨(BaO2), 산화바륨(BaO), 티타늄옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 파우더일 수 있다.
또한, 고유전율 재료로서, PA계, PB계 및 그 외 전위금속 중 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)를 갖는 산화물을 이용할 수 있다.
구체적인 예로서, PA계 페로브스카이트 구조의 산화물(예: BaZrO3, SrTiO3, BaSnO3, CaSno3, PbTiO3 등), PB계 복합페로브스카이트 구조의 산화물, MgO, MgTiO3, NiSnO3, CaTiO3, Bi2(SnO3), 그 외 전위금속을 포함하는 페로브스카이트 구조의 산화물을 이용할 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 수용 홈 형태로 구비된 2차 사출물(300) 상부의 몰드 내부로 고유전율 재료가 혼합된 UV 몰딩액(390)이 전체적으로 고르게 도포된 모습을 확인할 수 있다.
UV 몰딩층 경화 단계( S400 )
본 단계는 이전 단계에서 2차 사출물의 몰드 내부에 도포된 UV 몰딩액을 건조 및 경화시켜 단단한 UV 몰딩층을 형성하는 단계이다.
본 단계는 도 7에 도시된 순서도에 따라 건조 단계(S410) 및 UV 노광 단계를 포함한다.
도 8의 (c) 및 (d)를 참조하여 UV 몰딩액이 건조되고 UV 노광이 실시되는 모습을 확인할 수 있다.
도 8의 (c)를 참조하면, 2차 사출물(300) 상부에 단차지게 형성된 몰드 내부에는 UV 몰딩액(390)이 도포되어 있으며, 이 UV 몰딩액(390)에 대한 열 건조가 실시된다. 이때의 열 건조 온도는 대략 50 ~ 200℃ 사이에서 이루어질 수 있다.
이어서, 도 8의 (d)를 참조하면, 이전 단계에서 건조가 완료된 다음 UV 노광이 실시된다. UV 노광을 통해 2차 사출물(300)의 몰드 내부에 채워진 UV 몰딩액은 단단하게 경화된 UV 몰딩층(390)을 형성하게 된다.
UV 몰딩층 연마 단계( S500 )
본 단계는 이전 단계에서 단단하게 경화된 UV 몰딩층을 연마하여 설정된 두께만 남기고 제거하는 단계이다.
본 단계는 도 8의 (e)를 참조하여 확인할 수 있다. 이전 단계를 통해 단단하게 경화된 UV 몰딩층(390)은 설정된 두께만 남기고 제거된다. 점선으로 표시된 부위는 폴리싱(Polishing) 또는 그라인딩(Grinding)을 통해 연마된 부위를 나타낸 것이다.
도 9는 도 6에 도시된 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법의 이후 공정을 나타낸 순서도이다. 그리고 도 10은 지문인식 홈키의 단면 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 UV 몰딩을 이용한 지문인식 홈키 제조방법은 전술한 S100, S200, S300, S400, S500 단계를 포함함은 물론, 이에 더하여 연마된 UV 몰딩층의 상부로 프라이머층을 형성하는 단계(S600), 도색층 형성 단계(S700), 우레탄층 형성 단계(S800) 및 UV층 형성 단계(S900)를 포함한다.
먼저, 전술된 연마 단계를 거쳐 FPCB 위에 덮인 UV 몰딩층은 설정된 두께만 남기고 연마를 통해 제거된다.
그리고 프라이머층 형성 단계(S600)를 통해 단단하게 경화된 UV 몰딩층 상부로 프라이머층이 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 연마를 통해 남겨진 UV 몰딩층(390)의 상부로 프라이머층(391)이 형성된 모습을 확인할 수 있다.
상기 프라이머층(391)은 후술될 도색층(400)과 연마 단계를 거친 후 남은 UV 몰딩층(390) 사이에 도포되어 서로 간의 부착 성능을 향상시켜 주는 기능을 담당한다.
이어서, 도색층 형성 단계(S700)가 실시된다.
도 10을 참조하면, 도색층(400)은 이전 단계에서 도포된 프라이머층(391)의 위로 형성될 수 있다.
이때, 상기 도색층(400)을 형성함에 있어, 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다. 도색층은 지문인식 홈키가 적용되는 휴대용 장치의 색상이 맞게 선택된 색상 (예: 검정색 또는 흰색 등)으로 도색 되어 형성되는 층으로서, 지문인식센서가 휴대용 장치의 외관상 눈에 띄지 않도록 해주는 역할과, 홈키와 휴대용 장치 간의 색상을 통일화시켜 주어 장치의 미감을 향상시킨다.
이어서, 우레탄층 형성 단계(S800) 및 UV층 형성 단계(S900)가 실시된다.
도 10을 참조하면, 우레탄층(490) 및 UV층(500)이 도색층(400)의 상부에서 차례대로 적층 형성된 모습을 확인할 수 있다.
UV층(500)은 홈키의 표면에 광택과 경도를 부여한다.
그리고 UV층이 형성되기에 앞서 UV층과 도색층 사이에는 우레탄층(490)이 먼저 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
우레탄층(490)은 UV층(500)이 도색층(400)으로 침투 또는 침착 되는 것을 방지하고 도색층(400)과 UV층(500) 사이의 밀착력을 높여주는 역할을 한다.
한편, 상기 우레탄 코팅 또는 UV 코팅이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 지문인식 홈키 제조방법을 통해 제공된 홈키에 데코 부품이 조립된 모습을 나타낸 도면이다.
도 11의 (a)는 1차 사출물에 대한 하나의 예시적인 형상을 개략적으로 나타낸 것이다. 다만, 1차 사출물(200)은 도시된 형상에 국한되지 않으며 다양한 실시예를 통해 그 형상 및 구조가 조금씩 달라져도 무방하다. 여기서, 지문인식센서(100)는 외부로 노출된 형태로 제공된다.
도 11의 (b)는 2차 사출을 통해 홈키 모양으로 제공된 2차 사출물(300)을 나타낸 것으로, 2차 사출물(300)에 구비된 결합 공(340)을 통해 링 형상의 데코 부품(600)이 조립될 수 있다. 또한, 2차 사출을 통해서 지문인식센서는 외부로 노출되지 않게 된다.
상기 데코 부품(600)이 지문인식 홈키(300)의 상면에 조립된 형상은 도 11의 (c)를 통해 구체적으로 확인할 수 있다.
다만, 도시된 데코 부품(600)의 형상 및 형성 방법은 역시 도시된 형태에 국한되지 않으며, 이와 다른 다양한 실시 형상을 가질 수 있다. 따라서, 데코 부품의 형상 및 이들 간의 결합 형태는 조금씩 달라져도 무방하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법은, 전술한 실시예 외에도 지문인식 홈키 제조 시 이용되는 기본적인 코팅 방법에서도 적용이 가능하다.
예를 들면, 1, 2차 사출을 통해 지문인식센서를 구비하는 사출물을 성형한 후, 지문인식센서의 상부로 프라이머층 형성, 차폐층 형성 등을 실시할 때, 프라이머, 차폐 재료에 고유전율 재료를 혼합하는 실시예 역시 본 발명의 범주에 포함될 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법에 관하여 구체적으로 살펴보았다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 지문인식센서
105: ASIC
110: FPCB
200: 1차 사출물
300: 2차 사출물

Claims (21)

  1. (a) 지문인식센서의 위치를 고정하여 1차 사출물을 성형하는 1차 사출 단계;
    (b) 상기 1차 사출에 이어서 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하되, 상기 2차 사출물이 상기 지문인식센서의 FPCB 상부를 덮도록 성형하는 2차 사출 단계; 및
    (c) 상기 FPCB 상부에서 상기 2차 사출물이 설정된 두께만 남겨지도록 연마되는 연마 단계;를 포함하며,
    상기 2차 사출 재료에 고유전율 재료를 혼합하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고유전율 재료는,
    알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 과산화바륨(BaO2), 산화바륨(BaO), 티타늄옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 파우더,
    또는 PA계, PB계 및 그 외 전위금속 중 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)를 갖는 산화물인 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에, 상기 1차 사출물에 접촉되는 상기 지문인식센서의 면상으로 점착제 또는 접착제가 도포되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 또는 (b) 단계에서 이용되는 사출 재료는,
    PC, PC glass, ABS, PCABS, PP, PET, 나일론, 플라스틱 고분자 화합물 중 선택된 적어도 하나의 소재로 이루어지는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 FPCB의 상부로 점착제 또는 접착제를 도포하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    (d) 도색을 실시하는 단계를 더 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도색이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이전에,
    상기 (c) 단계에서 연마된 상기 2차 사출물의 상부로 프라이머를 선택적으로 도포하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에,
    (e) 우레탄 코팅을 실시하는 단계; 및
    (f) UV 코팅을 실시하는 단계;를 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 우레탄 코팅 또는 UV 코팅이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  11. (a) 지문인식센서의 위치를 고정하여 1차 사출물을 성형하는 1차 사출 단계;
    (b) 상기 1차 사출물을 이용하여 홈키 형태의 2차 사출물을 성형하되, 상기 2차 사출물의 상부에 몰드(mould)를 형성하는 2차 사출 단계;
    (c) 상기 몰드에 UV 몰딩액을 도포하는 단계; 및
    (d) 상기 몰드에 도포된 UV 몰딩액을 경화시켜 UV 몰딩층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 UV 몰딩액에는 고유전율 재료가 혼합되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고유전율 재료는,
    알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 과산화바륨(BaO2), 산화바륨(BaO), 티타늄옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 파우더,
    또는 PA계, PB계 및 그 외 전위금속 중 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)를 갖는 산화물인 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에, 상기 1차 사출물에 접촉되는 상기 지문인식센서의 면상으로 점착제 또는 접착제가 도포되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서의 UV 몰딩액은 UV 경화성 수지를 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d-1) 상기 몰드에 도포된 UV 몰딩액을 건조시켜 UV 몰딩층을 형성하는 단계; 및
    (d-2) 상기 건조된 UV 몰딩층에 UV 노광을 실시하여 경화시키는 단계;를 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에,
    (e) 상기 경화된 UV 몰딩층을 설정된 두께만 남기고 연마하는 단계;를 더 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후에,
    (f) 도색을 실시하는 단계를 더 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 도색이 실시될 때, 고유전율 재료가 선택적으로 혼합되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이전에,
    상기 (e) 단계에서 연마된 상기 UV 몰딩층의 상부로 프라이머를 선택적으로 도포하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후에,
    (g) 우레탄 코팅을 실시하는 단계; 및
    (h) UV 코팅을 실시하는 단계;를 포함하는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 우레탄 코팅 또는 UV 코팅이 실시될 때 고유전율 재료가 선택적으로 혼합되는 고유전율 재료를 이용한 지문인식 홈키 제조방법.
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