KR101868262B1 - Tactile sensor module, array and method for making the same - Google Patents

Tactile sensor module, array and method for making the same Download PDF

Info

Publication number
KR101868262B1
KR101868262B1 KR1020170001298A KR20170001298A KR101868262B1 KR 101868262 B1 KR101868262 B1 KR 101868262B1 KR 1020170001298 A KR1020170001298 A KR 1020170001298A KR 20170001298 A KR20170001298 A KR 20170001298A KR 101868262 B1 KR101868262 B1 KR 101868262B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
elastic body
piezoelectric thin
resin layer
tactile sensor
Prior art date
Application number
KR1020170001298A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최홍수
문제일
최지웅
장재은
정준택
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR1020170001298A priority Critical patent/KR101868262B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101868262B1 publication Critical patent/KR101868262B1/en

Links

Images

Classifications

    • H01L41/1132—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B13/00—Doors, gates, or other apparatus controlling access to, or exit from, cages or lift well landings
    • B66B13/30—Constructional features of doors or gates
    • B66B13/301—Details of door sills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B13/00—Doors, gates, or other apparatus controlling access to, or exit from, cages or lift well landings
    • B66B13/24—Safety devices in passenger lifts, not otherwise provided for, for preventing trapping of passengers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/34—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using capacitative elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • H01L41/02—
    • H01L41/18—
    • H01L41/27—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

The present invention relates to a tactile sensor module. According to the present invention, the tactile sensor module capable of classifying and detecting various types of external stimulation comprises: an elastic body having a stimulation surface to which stimulation is applied and provided with a flexible material; a plurality of piezoelectric thin film units accommodated in the elastic body and generating an electric signal when the volume of the elastic body changes due to the stimulation applied to the stimulation surface; and a stimulation calculating unit receiving the electric signal generated from the piezoelectric thin film units and calculating the stimulation applied to the elastic body.

Description

촉각 센서 모듈, 어레이 및 이의 제조방법{TACTILE SENSOR MODULE, ARRAY AND METHOD FOR MAKING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a tactile sensor module, an array, and a manufacturing method thereof.

본 발명은 촉각 센서 모듈, 어레이 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 인체의 피부를 정밀 모사할 수 있는 촉각 센서 모듈, 어레이 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tactile sensor module, an array, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a tactile sensor module, an array, and a manufacturing method thereof that can precisely simulate the skin of a human body.

인간의 감각기관을 모방한 다양한 센서가 활발히 개발되고 있으나, 아직 인간의 감각기관에 필적할 만한 성능을 가진 센서는 출현하고 있지 않으며 5가지 감각 중 가장 마지막인 촉각을 감지하는 촉각 센서는 그 중에서도 가장 도전적인 분야라고 할 수 있다.A variety of sensors mimicking human sensory organs have been actively developed, but sensors that do not yet have comparable performance to human senses have yet to emerge. The tactile sensor, which senses the last of the five senses, It is a challenging field.

이상적인 촉각센서는 인간이 피부를 통하여 느낄수 있는 압력, 온도 등의 물리량을 동시에 측정할 수 있는 고성능의 센서가 높은 공간 분해능을 갖고 넓은 면적에 분포되어 있어야 하며 동시에 유연성과 신축성을 가져 곡면에 부착 가능하여야 하며, 이러한 조건을 동시에 충족시키는 기술에 대한 연구 및 투자가 지속적으로 이루어지고 있다.The ideal tactile sensor should have a high spatial resolution and a wide surface area, which can simultaneously measure physical quantities such as pressure and temperature that human beings can feel through the skin, and be flexible and stretchable so that it can be attached to the surface And research and investment in technology that simultaneously satisfies these conditions is continuously being carried out.

또한, 외부에서 가해지는 힘의 크기를 측정하는 촉각 센서는 개발되고 있으나, 복잡하고 정교한 구조에 의하여 동작하는 실제 피부를 정밀하게 모사하여 다양한 자극을 복합적으로 측정하는 촉각 센서를 개발하는데는 여전히 어려움이 있다.In addition, a tactile sensor for measuring the magnitude of external force is being developed. However, it is still difficult to develop a tactile sensor that accurately measures various stimuli by precisely simulating actual skin that is operated by a complicated and sophisticated structure have.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부에서 가해지는 다양한 종류의 자극을 분류하여 검출할 수 있는 촉각 센서 모듈, 어레이 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a tactile sensor module, an array, and a method of manufacturing the tactile sensor module, which can detect and detect various kinds of magnetic poles applied from the outside.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 자극이 가해지는 자극면을 구비하고, 플렉서블(flexible)한 소재로 마련되는 탄성체; 상기 탄성체에 수용되며, 상기 자극면에 가해지는 자극에 의하여 상기 탄성체의 부피변화시 전기신호를 발생시키는 복수 개의 압전박막부; 상기 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 제공받아 상기 탄성체에 가해지는 자극을 산출하는 자극 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈에 의해 달성된다.According to the present invention, the above object can be achieved by an elastic body provided with a magnetic pole surface to which a stimulus is applied and provided by a flexible material; A plurality of piezoelectric thin film portions accommodated in the elastic body and generating an electric signal when a volume of the elastic body changes due to a magnetic pole applied to the pole face; And a magnetic pole calculating unit that receives an electric signal generated from the piezoelectric thin film portion and calculates a magnetic pole to be applied to the elastic body.

또한, 상기 복수 개의 압전박막부와 상기 자극면의 사이에 배치되고, 상기 자극면에 가해지는 자극을 상기 압전박막부에 전달하는 범프부를 더 포함할 수 있다.The piezoelectric actuator may further include a bump portion disposed between the plurality of piezoelectric thin film portions and the pole face to transmit a magnetic pole applied to the pole face to the piezoelectric thin film portion.

또한, 상기 복수 개의 압전박막부는 상기 범프부의 모서리의 하방에 각각 배치될 수 있다.In addition, the plurality of piezoelectric thin film portions may be disposed below the edge of the bump portion, respectively.

또한, 상기 탄성체는 상기 범프부보다 탄성계수가 작은 소재로 마련될 수 있다.또한, 상기 자극 산출부는, 상기 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 분석하여 상기 자극면에 가해지는 외력을 산출하는 외력 산출부; 및 상기 자극면의 온도변화를 산출하는 온도변화 산출부;를 포함할 수 있다.The elastic member may be formed of a material having a smaller modulus of elasticity than that of the bump portion. The magnetic pole calculator may be configured to analyze an electric signal generated from the piezoelectric thin film portion to calculate an external force A calculating unit; And a temperature change calculating unit for calculating a temperature change of the magnetic pole surface.

또한, 상기 외력 산출부는, 상기 복수 개의 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 분석하여 탄성체가 압축 또는 팽창되는지 여부를 판단함으로써, 상기 자극면에 가해지는 외력의 방향을 산출할 수 있다.The external force calculation unit may calculate the direction of an external force applied to the magnetic pole surface by determining whether the elastic body is compressed or expanded by analyzing an electric signal generated from the plurality of piezoelectric thin film portions.

또한, 상기 탄성체 또는 상기 압전박막부의 열변형에 의하여 상기 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 분석함으로써 상기 자극면의 온도변화를 산출할 수 있다.Further, the temperature change of the magnetic pole surface can be calculated by analyzing an electric signal generated from the piezoelectric thin film portion by thermal deformation of the elastic body or the piezoelectric thin film portion.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 촉각 센서 모듈을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 어레이에 의해 달성된다.The above object is also achieved by a tactile sensor array characterized by comprising a plurality of tactile sensor modules according to the present invention.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 웨이퍼, 희생층 및 제1 수지층을 포함하는 기판부를 준비하는 기판부 준비단계; 상기 기판부 상에 압전박막부를 형성하는 압전박막부 형성단계; 상기 압전박막부를 감싸도록 상기 기판부 상에 감광성 수지층을 코팅하는 수지층 코팅단계; 범프부가 형성되도록 상기 감광성 수지층을 패터닝하는 범프부 형성단계; 탄성체를 형성하도록 상기 감광성 수지층 상에 플렉서블 수지층을 코팅하는 탄성체 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈 제조방법에 의해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate portion including a wafer, a sacrificial layer and a first resin layer; Forming a piezoelectric thin film portion on the substrate portion; A resin layer coating step of coating a photosensitive resin layer on the substrate part so as to surround the piezoelectric thin film part; A bump part forming step of patterning the photosensitive resin layer so as to form a bump part; And an elastic body forming step of coating a flexible resin layer on the photosensitive resin layer so as to form an elastic body.

또한, 상기 압전박막부 형성단계는, 상기 기판부 상에 제1전극을 형성하는 제1전극 형성단계; 상기 제1전극 상에 압전층을 증착하는 압전층 증착단계; 상기 압전층 상에 제2전극을 형성하는 제2전극 형성단계;를 포함할 수 있다.The piezoelectric thin film forming step may include: a first electrode forming step of forming a first electrode on the substrate part; A piezoelectric layer deposition step of depositing a piezoelectric layer on the first electrode; And a second electrode forming step of forming a second electrode on the piezoelectric layer.

또한, 상기 기판부 준비단계는, 상기 웨이퍼 상에 희생층을 형성하는 희생층 형성단계; 상기 희생층 상에 제1 수지층을 코팅하는 제1 수지층 코팅단계;를 포함하고, 상기 범프부 형성단계 이후에 상기 희생층을 희생함으로써 상기 제1 수지층으로부터 상기 웨이퍼를 박리하는 박리단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the substrate stage preparation step may include: forming a sacrificial layer on the wafer; And a first resin layer coating step of coating a first resin layer on the sacrificial layer, wherein a peeling step of peeling the wafer from the first resin layer by sacrificing the sacrificial layer after the bump part forming step .

또한, 상기 희생층 형성단계에서는 상기 웨이퍼 상에 습식 산화공정으로 실리콘 산화물을 형성하고, 상기 제1 수지층 코팅단계에서는 상기 실리콘 산화물 상에 패럴린(Parylene)을 코팅할 수 있다.In the sacrificial layer forming step, silicon oxide is formed on the wafer by a wet oxidation process, and parylene is coated on the silicon oxide in the first resin layer coating step.

본 발명에 따르면, 외력의 크기 및 방향성분을 복합적으로 감지할 수 있는 촉각 센서 모듈 및 어레이가 제공된다.According to the present invention, there is provided a tactile sensor module and an array capable of detecting a magnitude and an orientation component of an external force in a complex manner.

또한, 압전박막부를 이용하여 지속적으로 전력을 인가하지 않고도 외부 자극 감지가 가능하므로, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있다.In addition, it is possible to detect external stimulation without continuously applying power by using the piezoelectric thin film portion, thereby reducing unnecessary power consumption.

또한, 외력 감지 기능을 수행할 뿐만 아니라, 탄성체가 압전박막부를 감싸는 방식의 구조를 채택하여 탄성체 및 압전박막부의 열변형으로부터 발생하는 전기신호를 통하여 탄성체의 온도변화를 산출할 수 있는 장점이 있다.In addition, not only the external force sensing function but also a structure in which the elastic body surrounds the piezoelectric thin film portion is adopted, and the temperature change of the elastic body can be calculated through the electric signal generated from the thermal deformation of the elastic body and the piezoelectric thin film portion.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 어레이의 개략적인 사시도이고,
도 2는 도 1의 촉각 센서 어레이의 실제품 사진이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈의 개략적인 사시도이고,
도 4는 도 3의 촉각 센서 모듈의 단면도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 어레이의 작동원리를 설명하기 위한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈의 제조방법의 흐름도이고,
도 8은 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 기판부 준비단계 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 9는 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 압전 박막부 형성단계 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 10은 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 제2 수지층 코팅단계 공정(a)과 범프부 형성단계(b)를 개략적으로 도시한 것이고,
도 11은 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 박리단계 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 12는 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 탄성체 형성단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.1 is a schematic perspective view of a tactile sensor array according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a photograph of an actual product of the tactile sensor array of FIG. 1,
3 is a schematic perspective view of a tactile sensor module according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a cross-sectional view of the tactile sensor module of FIG. 3,
5 and 6 are for explaining the operation principle of the tactile sensor array according to the embodiment of the present invention,
7 is a flowchart of a method of manufacturing a tactile sensor module according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a schematic view illustrating a process of preparing a substrate portion in the method of manufacturing the tactile sensor module of FIG. 7,
9 schematically shows a process of forming a piezoelectric thin-film portion in the method of manufacturing the tactile sensor module of Fig. 7,
10 schematically shows a second resin layer coating step (a) and a bump part forming step (b) in the method of manufacturing the tactile sensor module of Fig. 7,
11 schematically shows the peeling step of the method of manufacturing the tactile sensor module of Fig. 7,
12 schematically shows a process of forming an elastic body in the method of manufacturing the tactile sensor module of FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 어레이(1000)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a tactile sensor array 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 어레이의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 촉각 센서 어레이의 실제품 사진이다.FIG. 1 is a schematic perspective view of a tactile sensor array according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a photograph of an actual product of the tactile sensor array of FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 어레이(1000)는 다수의 촉각 센서 모듈(100)이 3 x 3의 구조로 배열된다. 다만, 본 실시예의 촉각 센서 어레이(1000)를 구성하는 촉각 센서 모듈(100)의 개수와 그 배열은 제한되는 것은 아니다. As shown in FIGS. 1 and 2, a tactile sensor array 1000 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of tactile sensor modules 100 arranged in a 3 x 3 structure. However, the number and arrangement of the tactile sensor modules 100 constituting the tactile sensor array 1000 of the present embodiment are not limited.

이하에서는, 본 실시예의 촉각 센서 어레이(1000)를 구성하는 촉각 센서 모듈(100)에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the tactile sensor module 100 constituting the tactile sensor array 1000 of the present embodiment will be described in more detail.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈의 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 촉각 센서 모듈의 단면도이다.FIG. 3 is a schematic perspective view of a tactile sensor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of the tactile sensor module of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈(100)은 외부로부터 가해지는 다양한 종류의 자극을 종합적으로 감지할 수 있도록 구성되는 것으로서, 탄성체(110)와 압전박막부(120)와 범프부(130)와 자극 산출부(140)를 포함한다.3 and 4, the tactile sensor module 100 according to an embodiment of the present invention is configured to comprehensively detect various kinds of stimuli applied from the outside, and includes an elastic body 110, A piezoelectric thin film portion 120, a bump portion 130, and a magnetic pole calculation portion 140.

상기 탄성체(110)는 외부의 자극에 의하여 탄성 변형될 수 있도록 플렉서블(flexible)한 수지로 마련되며, 후술하는 압전박막부(120)와 범프부(130)를 내부에 수용한다.The elastic body 110 is made of a flexible resin so as to be elastically deformed by an external stimulus and houses the piezoelectric thin film part 120 and the bump part 130 which will be described later.

본 실시예에서 탄성체(110)는 투명하며, 플렉서블한 소재인 PDMS(PolyDimethylsiloxane)로 마련되나, 탄성체(110)의 소재가 이에 제한되는 것은 아니다.In this embodiment, the elastic body 110 is transparent and made of PDMS (PolyDimethylsiloxane), which is a flexible material, but the material of the elastic body 110 is not limited thereto.

한편, 이하에서는 외부의 자극이 직접적으로 가해지는 탄성체(110)의 면을 자극면(111)이라 정의하여 설명한다.Hereinafter, the surface of the elastic body 110 to which an external stimulus is directly applied will be described as a pole face 111. [

상기 압전박막부(120)는 탄성체(110) 내부에 수용되어, 자극면(111)에 가해지는 자극으로부터 전기 신호를 발생시키는 것으로서, 제1 전극(121)과 제2 전극(123) 및 이들 사이에 개재되는 압전층(122)을 포함한다.The piezoelectric thin film part 120 is accommodated in the elastic body 110 and generates an electric signal from a magnetic pole applied to the magnetic pole surface 111. The piezoelectric thin film part 120 includes a first electrode 121 and a second electrode 123, And a piezoelectric layer 122 interposed between the electrodes.

상기 제1 전극(121)은 티타늄(Ti)/몰리브덴(Mo) 합금으로 구성되고, 상기 제2 전극(123)은 제1 전극(121)의 상측에 대향되게 배치되는 것으로서 티타늄(Ti)/금(Au)합금으로 구성된다.The first electrode 121 is made of a titanium (Ti) / molybdenum (Mo) alloy, and the second electrode 123 is disposed to face the first electrode 121. The first electrode 121 is made of titanium (Ti) (Au) alloy.

상기 압전층(122)은 제1 전극(121)과 제2 전극(123)의 사이에 개재되며, 본 실시예에서 압전층(122)은 제1 전극(121) 상에 질화알루미늄(AlN:Aluminium Nitride)이 증착됨으로써 형성된다. 다만, 압전층(122)의 소재는 지르콘산염 티탄산염(PZT), 아연산화물(ZnO) 등과 같이 기술분야에서 널리 알려진 소재중 어느 하나가 이용될 수 있다.The piezoelectric layer 122 is sandwiched between the first electrode 121 and the second electrode 123 and the piezoelectric layer 122 is formed on the first electrode 121 by using an aluminum nitride Nitride) is deposited. However, the material of the piezoelectric layer 122 may be any of materials well known in the art such as zirconate titanate (PZT), zinc oxide (ZnO), and the like.

또한, 탄성체(110)가 열변형에 의하여 팽창 또는 수축되는 경우에, 탄성체 (110) 내부에 수용된 압전박막부(120) 역시 열변형을 일으킬 수 있는 소재로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 온도변화에 의하여 탄성체(1110) 및 압전박막부(120)이 변형되면서, 압전박막부(120)로부터 발생하는 전기 신호를 측정하는 방식으로 온도 변화를 측정하는 것이므로, 탄성체(110) 및 압전박막부(120)는 열에 수축하거나 팽창하는 소재로 마련되도록 하는 것이다.In addition, when the elastic body 110 is expanded or contracted due to thermal deformation, the piezoelectric thin film part 120 accommodated in the elastic body 110 is also preferably provided as a material capable of causing thermal deformation. That is, since the elastic body 110 and the piezoelectric thin film part 120 are deformed by the temperature change and the temperature change is measured by measuring the electric signal generated from the piezoelectric thin film part 120, The thin film portion 120 is made of a material contracting or expanding in heat.

이러한 내용을 종합하면, 압전박막부(120)의 각 구성요소는 압전특성을 나타내는 동시에 높은 열변형율을 갖는 소재라면 상술한 내용에 제한되는 것은 아니다.As a result, the constituent elements of the piezoelectric thin film portion 120 are not limited to the above-described contents as long as they exhibit piezoelectric characteristics and have a high thermal strain rate.

본 실시예에서는 외부 자극에 의하여 서로 다른 위치에서 발생하는 전기 신호를 검출할 수 있도록 압전박막부(120)는 복수 개로 마련된다. 이러한 압전박막부(120)는 후술하는 범프부(130)의 각 모서리 하방에 배치된다. 즉, 본 실시예의 촉각 센서 모듈(100)은 네 개의 압전박막부(120)를 포함하여 각 위치에서 발생하는 자극을 검출하도록 구성된다. 다만, 압전박막부(120)의 개수는 이에 제한되지 않고, 요구되는 센서의 분해능(resolution), 생산비용 등을 종합적으로 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.In this embodiment, a plurality of piezoelectric thin film portions 120 are provided so as to detect electric signals generated at different positions by external stimuli. The piezoelectric thin film portion 120 is disposed below each corner of the bump portion 130 to be described later. That is, the tactile sensor module 100 of the present embodiment includes four piezoelectric thin film portions 120, and is configured to detect a magnetic pole generated at each position. However, the number of the piezoelectric thin film portions 120 is not limited to this, and it is desirable that the resolution of the required sensor, the production cost, and the like are determined in a comprehensive manner.

상기 범프부(130)는 외부로부터 가해지는 자극, 특히 외력에 의한 자극을 증폭시켜 압전박막부(120)에 전달하기 위한 구조물로서, 탄성체(110) 내부의 압전박막부(120)의 상측에 배치된다.The bump unit 130 is a structure for amplifying a stimulus applied from the outside, particularly a stimulus by an external force, and transmitting the amplified stimulus to the piezoelectric thin film unit 120. The bump unit 130 is disposed above the piezoelectric thin film unit 120 inside the elastic body 110 do.

즉, 본 실시예에서 범프부(130)는 네 모서리 각각의 하측에 압전박막부(120)가 위치하도록 배치된다. 한편, 탄성체(110)가 외력에 의하여 변형되더라도 내부의 범프부(130)는 변형되지 않도록, 범프부(130)는 탄성체(110) 보다 큰 강성을 갖는 소재로 마련되며, 이를 반대로 설명하면, 탄성체(110)는 범프부(130)보다 탄성계수가 작은 소재로 마련되는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시예에서 범프부(130)는 공정의 편의를 위하여 감광성 수지의 일종인 SU-8 포토레지스트가 사용되나, 이에 제한되는 것은 아니다.That is, in the present embodiment, the bump portion 130 is disposed such that the piezoelectric thin film portion 120 is positioned below each of the four corners. The bump portion 130 is formed of a material having greater stiffness than the elastic body 110 so as not to deform the inner bump portion 130 even if the elastic body 110 is deformed by an external force. (110) is preferably made of a material whose elastic modulus is smaller than that of the bump portion (130). Meanwhile, in the present embodiment, SU-8 photoresist, which is a kind of photosensitive resin, is used for the bump portion 130 for convenience of the process, but the present invention is not limited thereto.

상기 자극 산출부(140)는 압전박막부(120)로부터 발생하는 전기신호를 제공받아, 자극면(111)에 가해지는 자극의 종류, 방향성분 및 그 세기를 종합적으로 산출하기 위한 것으로서, 외력 산출부와 온도변화 산출부를 포함한다.The stimulus calculation unit 140 is for collectively calculating the type, the direction component, and the intensity of the stimulus applied to the stimulation surface 111 by receiving the electric signal generated from the piezoelectric thin film unit 120, And a temperature change calculation unit.

상기 외력 산출부는 상기 압전박막부(120)로부터 발생하는 전기신호를 분석하여 상기 자극면(111)에 가해지는 외력을 산출하기 위한 것이다. 외력 산출부(140)에서는 자극면(111)에 가해지는 외력이 누름힘, 즉, 수직방향 성분의 힘인지, 또는 쓸림힘, 즉, 수평방향 성분의 힘을 포함하는지를 분석, 산출한다.The external force calculation unit is for calculating an external force applied to the pole face 111 by analyzing an electric signal generated from the piezoelectric thin film unit 120. The external force calculating unit 140 analyzes and calculates whether the external force applied to the magnetic pole surface 111 includes a pressing force, that is, a force in a vertical direction component, or a force in a crushing force, that is, a horizontal direction component.

상기 온도변화 산출부는 자극면(111)을 포함한 탄성체(110)의 온도변화를 검출하기 위한 것이다. 온도변화 산출부에서는 열변형에 의한 탄성체(110) 및 압전박막부(120)의 팽창 또는 수축으로부터 압전박막부(120)에서 발생하는 전기신호를 제공받아, 탄성체(110)의 온도변화를 분석, 산출한다.The temperature change calculating unit is for detecting a temperature change of the elastic body 110 including the magnetic pole face 111. [ The temperature change calculation unit analyzes the temperature change of the elastic body 110 by receiving an electric signal generated in the piezoelectric thin film part 120 from the expansion or contraction of the elastic body 110 and the piezoelectric thin film part 120 due to thermal deformation, .

즉, 상술한 내용 및 구조에 의한 자극 산출부(140)는 탄성체(110)의 자극면(111)을 통해 가해지는 자극의 종류(외력, 온도변화)를 검출할 뿐만 아니라, 검출되는 외력의 성분 값을 산출할 수 있다.That is, the stimulation calculation unit 140 according to the above-described contents and structure not only detects the type of the stimulus (external force, temperature change) applied through the stimulation surface 111 of the elastic body 110, Value can be calculated.

이하에서는, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈(100)을 포함하는 촉각 센서 어레이(1000)의 작동방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, an operation method of the tactile sensor array 1000 including the tactile sensor module 100 according to one embodiment of the present invention will be described.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 어레이(1000)의 작동원리를 설명하기 위한 것이다.5 and 6 illustrate the operation principle of the tactile sensor array 1000 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예의 촉각 센서 어레이(1000)는 외력, 온도변화 등의 자극을 감지하는 것이므로, 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 자극 종류별 작동원리에 대하여 상세히 설명한다.Since the tactile sensor array 1000 of the present embodiment detects a stimulus such as an external force or a temperature change, the principle of operation according to the type of the stimulation will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

1. 자극면에 누름힘이 가해지는 경우 감지 동작 원리1. When the pushing force is applied to the pole face,

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 탄성체(110)의 자극면(111)에 누름힘, 즉, 자극면(111)과 수직한 방향의 힘이 가해지는 경우에는, 탄성체(110)가 압축되면서 내부에 수용된 범프부(130)가 가압된다. 가압된 범프부(130)는 하강하면서, 네 모서리 하측의 압전박막부(120)를 전체적으로 가압한다.5 (a), when a pressing force, that is, a force in a direction perpendicular to the magnetic pole surface 111 is applied to the pole face 111 of the elastic body 110, the elastic body 110 is compressed And the bump portion 130 accommodated therein is pressed. The pressurized bump portion 130 is lowered and presses the piezoelectric thin film portion 120 under the four corners as a whole.

도 5(b)에 도시된 바와 같이, 펌프부(130)의 네 모서리에 각각 배치된 압전박막부(120)는 가압력에 의하여 전기신호를 발생시키고 자극 산출부(140)를 이러한 전기신호를 제공받는다.5 (b), the piezoelectric thin film portion 120 disposed at four corners of the pump portion 130 generates an electric signal by a pressing force and supplies the electric signal to the stimulus calculating portion 140 Receive.

자극 산출부(140) 중 외력 산출부는 전달된 전기신호에 의하여 특정 촉각 센서 모듈(100)에 포함되는 네 개의 압전박막부(120)가 동시에 가압되는 것으로 판단함과 동시에, 자극면(111)에 가해지는 힘을 누름힘인 것으로 판별하게 된다. 다만, 전기신호는 특정 압전박막부(120)에서만 발생하는 것은 아니고, 누르는 힘의 면적 및 위치에 따라 다수의 압전박막부(120)에서도 전기신호가 발생할 수 있다.The external force calculation unit 140 determines that the four piezoelectric thin film units 120 included in the specific tactile sensor module 100 are simultaneously pressed by the transmitted electric signal, It is determined that the applied force is a pressing force. However, electric signals are generated not only in the specific piezoelectric thin film part 120 but also in many piezoelectric thin film parts 120 depending on the area and position of the pressing force.

특히, 누름힘이 가해지는 경우에는 시간이 흘러도 동일한 촉각 센서 모듈(100)에서만 전기 신호가 발생되는 바, 시간 흐름에 따른 전기 신호 발생 정보를 수집하는 외력 산출부(140)는 상술한 정보를 종합적으로 판단하여, 누름힘을 검출한다.In particular, when a pressing force is applied, an electric signal is generated only in the same tactile sensor module 100 over time, and the external force calculation unit 140 for collecting electric signal generation information according to time passes the above- And detects the pressing force.

한편, 본 실시예에서 범프부(130)는 탄성체(110)에 비하여 강성이 큰 소재로 만들어지므로, 외력에 의하여 탄성체가 압축변형되더라도 범프부는 압축되거나 형상을 유지한 상태로 가해지는 외력을 압전 박막부 측으로 전달할 수 있게 된다.Since the bump part 130 is made of a material having a higher rigidity than the elastic body 110 in the present embodiment, even if the elastic body is compressively deformed by an external force, the bump part is compressed or deformed, To the secondary side.

2. 자극면에 쓸림힘이 가해지는 경우 감지 동작 원리2. When the friction surface is subjected to friction force,

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 탄성체(110)의 자극면(111)에 쓸림힘, 즉, 자극면(111)과 수평한 방향의 힘이 가해지는 경우에는, 시간의 흐름에 따라 두 가지의 신호가 나타나게 된다. 6 (a), when a frictional force is applied to the pole face 111 of the elastic body 110, that is, a force parallel to the pole face 111 is applied to the pole face 111 of the elastic body 110, A branch signal appears.

즉, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 순간적으로는, 쓸림힘(111)이 가해지는 방향을 기준으로, 전방에서는 압축력이 가해지고, 후방에서는 신장력(팽창력)이 가해지며, 촉각 센서 모듈(100)에서는 이러한 특성을 갖는 전기신호가 발생한다.In other words, as shown in Fig. 6 (b), a compressive force is applied at the front side and an extension force (expansion force) is applied at the rear side with respect to the direction in which the frictional force 111 is applied, (100) generates an electric signal having such characteristics.

또한, 쓸림힘의 경우에는 시간 흐름에 따라 가압되는 물체의 이동이 존재하므로, 시간의 흐름에 따라 보면, 외력의 이동 경로에 대응하여 신호가 발생하는 촉각 센서 모듈(100)이 변화한다. 즉, 쓸림힘이 가해지는 경우에는 시간의 흐름에 따라 신호가 발생하는 촉각 센서 모듈(100)이 달라지는 것이다.In addition, in the case of the sweeping force, since there is movement of the object to be pressed according to time, the tactile sensor module 100 in which a signal is generated corresponding to the movement path of the external force changes with time. That is, when the sweeping force is applied, the tactile sensor module 100 in which a signal is generated varies with time.

이를 정리하면, ① 순간적으로 특정 측각 센서 모듈(100)에 압축력과 신장력으로 인한 전기 신호가 발생하는 동시에, ② 시간의 흐름에 따라 소정의 경로 상에 위치하는 서로 다른 촉각 센서 모듈(100)에서 차례로 전기 신호를 발생하는 경우에, 외력 산출부는 이러한 정보를 통하여 가해지는 외력이 쓸림힘인 것으로 판단한다.(1) an electric signal is generated instantaneously by the compressive force and the stretching force in the specific loudspeaker sensor module 100, (2) in the different tactile sensor modules 100 located on a predetermined path in the course of time, In the case of generating an electric signal, the external force calculating section judges that the external force applied through this information is a sweeping force.

3. 탄성체의 온도가 변화하는 경우 감지 동작 원리3. When the temperature of the elastic body changes,

마지막으로, 외부의 환경 변화 또는 접촉하는 물체로부터 전달되는 열에 의하여 탄성체(110)의 온도가 변화하는 경우에, 온도변화에 의하여 탄성체(110)는 열변형하여 팽창하거나 수축하며, 압전박막부(120) 또한 열변형을 일으키게 된다.Finally, when the temperature of the elastic body 110 changes due to a change in the external environment or heat transmitted from an object to be contacted, the elastic body 110 thermally deforms to expand or contract due to the temperature change, ) Also causes thermal deformation.

탄성체(110) 및 압전박막부(120) 자체의 열변형에 의하여 압전박막부(120)에 물리적인 힘이 가해지게 되며, 압전박막부(120)는 전기신호를 발생시킨다. 온도변화 산출부는 압전박막부(120)로부터 발생되는 전기신호와 탄성체(110) 및 압전박막부(120)의 열변형율 정보를 이용하여, 탄성체(110)의 온도변화를 산출한다.A physical force is applied to the piezoelectric thin film part 120 by the thermal deformation of the elastic body 110 and the piezoelectric thin film part 120 itself and the piezoelectric thin film part 120 generates an electric signal. The temperature change calculating unit calculates the temperature change of the elastic body 110 by using the electric signal generated from the piezoelectric thin film unit 120, the elastic body 110, and the information on the thermal strain rate of the piezoelectric thin film unit 120.

한편, 본 실시예에서 압전박막부(120)는 열변형율이 높은 소재로 마련되어 미세한 온도변화에도 반응하게 되므로, 비교적 정확한 온도변화 값을 산출할 수 있는 것이다.Meanwhile, in the present embodiment, the piezoelectric thin film part 120 is made of a material having a high heat strain rate and is also responsive to a minute temperature change, so that a relatively accurate temperature change value can be calculated.

따라서, 상술한 바에 의하면, 본 실시예의 촉각 센서 어레이(1000)는 누름힘 및 쓸림힘을 포함하는 외력과, 온도변화 정보를 동시에 산출할 수 있으므로, 인체의 피부를 근접하게 모사하는 촉각 센서가 제공될 수 있다.Thus, according to the above description, the tactile sensor array 1000 of the present embodiment can simultaneously calculate the external force including the pressing force and the swallowing force, and the temperature change information, and thus provides a tactile sensor that closely simulates the skin of the human body .

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈의 제조방법(S100)에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a tactile sensor module (S100) according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈의 제조방법(S100)의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method of manufacturing a tactile sensor module (S100) according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 센서 모듈의 제조방법(S100)은 기판부 준비단계(S110)와 압전박막부 형성단계(S120)와 제2 수지층 코팅단계(S130)와 범프부 형성단계(S140)와 박리단계(S150)와 탄성체 형성단계(S160)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a method S100 of manufacturing a tactile sensor module according to an embodiment of the present invention includes a substrate preparation step S110, a piezoelectric thin film formation step S120, and a second resin layer coating step S130), a bump forming step S140, a peeling step S150, and an elastic body forming step S160.

도 8은 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 기판부 준비단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 8 is a schematic view illustrating a process of preparing the substrate portion of the method of manufacturing the tactile sensor module of FIG.

도 8을 참조하면, 상기 기판부 준비단계(S110)는 압전박막부(120)를 지지하는 구조물인 기판부(10)를 준비하는 단계로서, 희생층 형성단계(S111)와 제1 수지층 코팅단계(S112)를 포함한다.8, the substrate preparation step S110 is a step of preparing a substrate 10, which is a structure for supporting the piezoelectric thin film part 120, and includes a sacrificial layer forming step S111 and a first resin layer coating Step S112.

도 8(a)에 도시된 바와 같이, 상기 희생층 형성단계(S111)는 웨이퍼(11) 상에 희생층(12)을 형성하는 단계이다. 희생층(12)은 후술하는 박리단계(S150)에서 웨이퍼(11)를 쉽게 박리하기 위한 매개층으로서, 본 실시예에서는, 희생층(12)을 웨이퍼(11)를 습식 산화(wet oxidation)하는 공정을 통하여 실리콘 산화물(SiOx)로 형성한다.As shown in FIG. 8 (a), the sacrificial layer forming step S111 is a step of forming a sacrificial layer 12 on the wafer 11. As shown in FIG. The sacrificial layer 12 is an intermediate layer for easily peeling off the wafer 11 in a peeling step S150 to be described later. In this embodiment, the sacrificial layer 12 is formed by wet oxidizing the wafer 11 Silicon oxide (SiOx) is formed through the process.

다만, 희생층(12)은 크롬/금/크롬(Cr/Au/Cr) 합금층으로 이루어질 수도 있으며, 후술하는 박리단계(S150)에서 희생됨으로써 웨이퍼(11)를 용이하게 박리할 수 있는 구성이라면 상술한 내용에 제한되는 것은 아니다.However, the sacrificial layer 12 may be made of a chromium / gold / chromium (Cr / Au / Cr) alloy layer and may be easily peeled off at the sacrifice step S150 The present invention is not limited to the above description.

도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 수지층 코팅단계(S112)는 희생층(12) 상에 제1 수지층(13)을 코팅하는 단계이다. 제1 수지층(13)은 중 박리단계(S150) 이후에 기판부(10) 중 유일하게 남겨져 압전박막부(120)를 지지하는 구성요소이다.As shown in FIG. 8 (b), the first resin layer coating step S112 is a step of coating the first resin layer 13 on the sacrificial layer 12. The first resin layer 13 is a constituent element that is left uniquely among the substrate portions 10 and supports the piezoelectric thin film portion 120 after the middle peeling step S150.

제한되는 것은 아니나, 본 실시예에서 제1 수지층(13)은 패럴린(parylene)으로 구성된다. 패럴린(parylene)은 파라크실렌(p-xylylene) 중합으로 이루어진 물질을 의미하며, 패럴린(Parylene)의 다이머(dimer)에는 패럴린 N, 패럴린 C, 패럴린 D 등이 있다. 본 실시예에서 코팅되는 패럴린층(13)은 패럴린 C가 이용되며, 이는 가장 일반적으로 사용되는 패럴린으로 습기와 부식성 가스(질소, 산소, 이산화 탄소, 황화수소, 이산화황과 염소)에 대한 낮은 침투성을 포함한 전기적인 성질과 물리적 성질의 뛰어난 조합을 이루며 특징적인 냄새를 갖는다. Although not limited thereto, in this embodiment, the first resin layer 13 is composed of parylene. Parylene refers to a material made of p-xylylene polymerization, and parylene has a dimer such as paralin N, paralin C, paralin D, and the like. The paralin layer 13 coated in this embodiment is a paralin C which is the most commonly used paralin and has low permeability to moisture and corrosive gases (nitrogen, oxygen, carbon dioxide, hydrogen sulfide, sulfur dioxide and chlorine) And has a characteristic odor in combination with excellent electrical properties including physical properties.

패럴린(Parylene)은 생화학적 안정성과 생체 조직과의 적합성을 가지고 있고, 독성이 매우 낮으며, 매끄럽고, 매우 얇은 두께에서도 아주 뛰어난 전기적 절연체로서, 본 실시예의 인체 피부 모사 촉각 센서 모듈의 구성요소로서 적합하다.Parylene has excellent biochemical stability and biocompatibility, is extremely low in toxicity, is smooth, and is a very excellent electrical insulator even at a very thin thickness. As a component of the human skin simulation tactile sensor module of this embodiment Suitable.

도 9는 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 압전 박막부 형성단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 9 is a schematic view showing a step of forming a piezoelectric thin film part in the method of manufacturing the tactile sensor module of FIG.

도 9를 참조하면, 상기 압전박막부 형성단계(S120)는 기판부(10) 상에 압전특성을 갖는 압전박막부(120)를 형성하는 단계로서, 제1 전극 형성단계(S121)와 압전층 형성단계(S122)와 제2 전극 형성단계(S123)를 포함한다.9, the step of forming a piezoelectric thin film part (S120) is a step of forming a piezoelectric thin film part 120 having piezoelectric characteristics on a substrate part 10, and includes a first electrode forming step (S121) Forming step S122 and a second electrode forming step S123.

도 9(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극 형성단계(S121)는 기판부(10) 상에 제1 전극(121)을 형성하는 단계이다. 본 실시예에서 제1 전극(121)은 티타늄(Ti)/몰리브덴(Mo) 합금으로 구성되나, 이에 제한되는 것은 아니다.9A, the first electrode formation step S121 is a step of forming the first electrode 121 on the substrate portion 10. In this case, as shown in FIG. In this embodiment, the first electrode 121 is made of a titanium (Ti) / molybdenum (Mo) alloy, but the present invention is not limited thereto.

도 9(b)에 도시된 바와 같이, 상기 압전층 형성단계(S122)는 제1 전극(121) 상에 압전층(122)을 형성하는 단계이다. 본 실시예에서 압전층(122)은 제1 전극(121) 상에 질화알루미늄(AlN:Aluminium Nitride)을 증착함으로써 형성된다. 다만, 압전층(122)의 소재는 지르콘산염 티탄산염(PZT), 아연산화물(ZnO) 등 기술분야에서 널리 알려진 소재중 어느 하나가 이용될 수 있다.9 (b), the piezoelectric layer forming step S122 is a step of forming the piezoelectric layer 122 on the first electrode 121. As shown in FIG. In this embodiment, the piezoelectric layer 122 is formed by depositing aluminum nitride (AlN) on the first electrode 121. However, the material of the piezoelectric layer 122 may be any of materials known in the art such as zirconate titanate (PZT) and zinc oxide (ZnO).

도 9(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극 형성단계(S123)는 압전층(122) 상에 제2 전극(123)을 형성하는 단계이다. 본 실시예에서는 제2 전극(123)은 티타늄(Ti)/금(Au)합금으로 구성되나, 이에 제한되는 것은 아니다.As shown in FIG. 9 (c), the second electrode forming step S123 is a step of forming the second electrode 123 on the piezoelectric layer 122. In this embodiment, the second electrode 123 is made of a titanium (Ti) / gold (Au) alloy, but is not limited thereto.

도 10은 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 제2 수지층 코팅단계 공정(a)과 범프부 형성단계(b)를 개략적으로 도시한 것이다.Fig. 10 is a schematic view showing a second resin layer coating step (a) and a bump part forming step (b) in the method of manufacturing the tactile sensor module of Fig.

도 10(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 수지층 코팅단계(S130)는 압전박막부(120)를 둘러싸도록 기판부(10) 상에 제2 수지층(20)을 코팅하는 단계이다. 후술하는 범프부 형성단계(S140)에 의하여 제2 수지층(20)은 범프부(130)로 가공된다. 10 (a), the second resin layer coating step (S130) is a step of coating the second resin layer 20 on the substrate portion 10 so as to surround the piezoelectric thin film portion 120 . The second resin layer 20 is processed into the bump part 130 by the bump part forming step S140 described later.

한편, 본 단계에서 공정의 편의를 위하여 제2 수지층(20)은 감광성 수지의 일종인 SU-8 포토레지스트(photoresist)가 사용된다. 다만, 상술한 바와 같이, 탄성체(110)의 소재가 되는 제3 수지층보다 큰 강성을 갖는 것으로서, 가공이 용이한 것이라면, 제2 수지층(20)의 소재가 제한되는 것은 아니다.On the other hand, for the convenience of the process in this step, the second resin layer 20 uses a SU-8 photoresist, which is a kind of photosensitive resin. However, as described above, the material of the second resin layer 20 is not limited as long as it has rigidity higher than that of the third resin layer serving as the material of the elastic body 110 and can be easily processed.

도 10(b)에 도시된 바와 같이, 상기 범프부 형성단계(S140)는 코팅된 제2 수지층(20)을 노광하여 일부를 제거함으로써, 범프부(130)를 최종 형성하는 단계이다. As shown in FIG. 10 (b), the bump part forming step S140 is a step of finally forming the bump part 130 by exposing the coated second resin layer 20 to remove a part thereof.

도 11은 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 박리단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.11 schematically shows the peeling step of the method of manufacturing the tactile sensor module of Fig.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 박리단계(S150)는 기판부(10) 중 제1 수지층(13)으로부터 웨이퍼(11)를 박리하는 단계이다. 본 단계에서는, 실리콘 산화물로 구성되는 희생층(12)을 제거하는 방식으로 웨이퍼(11)를 박리한다. 이러한 과정에 의하여 기판부(10)는 패럴린으로 구성되는 제1 수지층(13)만 남고 모두 제거된다.As shown in FIG. 11, the peeling step S150 is a step of peeling the wafer 11 from the first resin layer 13 of the substrate 10. In this step, the wafer 11 is peeled in such a manner as to remove the sacrificial layer 12 composed of silicon oxide. By this process, only the first resin layer 13 made of paralin is removed from the substrate 10.

도 12는 도 7의 촉각 센서 모듈의 제조방법의 탄성체 형성단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.12 schematically shows a process of forming an elastic body in the method of manufacturing the tactile sensor module of FIG.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 탄성체 형성단계(S160)는 상기 제2 수지층(20) 상에 플렉서블한 특성의 제3 수지층을 코팅하여 탄성체(110)를 형성하여 최종적으로 촉각 센서 모듈(100)을 완성하는 단계이다.12, in the elastic body forming step S160, a third resin layer having a flexible characteristic is coated on the second resin layer 20 to form an elastic body 110, 100).

본 실시예에서 탄성체가 되는 제3 수지층은 투명하며 플렉서블한 소재인 PDMS(polydimethylsiloxane)가 사용된다. 다만, 압전박막부(120)의 소재보다 큰 열변형율을 갖고, 범프부(130)보다 작은 탄성계수를 가지며, 플렉서블한 특성을 갖는 수지라면 제3 수지층의 소재가 제한되는 것은 아니다.In this embodiment, the third resin layer to be an elastic body is made of PDMS (Polydimethylsiloxane) which is transparent and flexible material. However, the material of the third resin layer is not limited as long as it has a thermal deformation rate higher than that of the material of the piezoelectric thin film part 120, has a modulus of elasticity smaller than that of the bump part 130, and has flexible characteristics.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

110 : 탄성체 120 : 압전박막부
130 : 범프부 140 : 자극 산출부110: Elastic body 120: Piezoelectric thin film part
130: bump unit 140: stimulus calculation unit

Claims (12)

자극이 가해지는 자극면을 구비하고, 플렉서블(flexible)한 소재로 마련되는 탄성체;
상기 탄성체에 수용되며, 상기 자극면에 가해지는 자극에 의하여 상기 탄성체의 부피변화시 전기신호를 발생시키는 복수 개의 압전박막부;
상기 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 제공받아 상기 탄성체에 가해지는 자극을 산출하는 자극 산출부;
상기 복수 개의 압전박막부와 상기 자극면의 사이에 배치되고, 상기 자극면에 가해지는 자극을 상기 압전박막부에 전달하는 범프부;를 포함하고,
상기 자극 산출부는,
상기 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 분석하여 상기 자극면에 가해지는 외력을 산출하는 외력 산출부; 및 상기 탄성체 또는 상기 압전박막부의 열변형에 의하여 발생하는 전기신호를 분석하여 상기 자극면의 온도변화를 산출하는 온도변화 산출부;를 포함하며,
상기 복수 개의 압전박막부는 상기 범프부의 모서리의 하방에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈.An elastic body provided with a magnetic pole face to which magnetic stimulation is applied and provided by a flexible material;
A plurality of piezoelectric thin film portions accommodated in the elastic body and generating an electric signal when a volume of the elastic body changes due to a magnetic pole applied to the pole face;
A stimulus calculation unit that receives an electric signal generated from the piezoelectric thin film unit and calculates a stimulus applied to the elastic body;
And a bump portion disposed between the plurality of piezoelectric thin film portions and the magnetic pole surface and transmitting a magnetic pole to the magnetic thin film portion to the piezoelectric thin film portion,
The stimulus calculating unit calculates,
An external force calculation unit for analyzing an electric signal generated from the piezoelectric thin film portion and calculating an external force applied to the pole face; And a temperature change calculation unit for analyzing an electric signal generated by thermal deformation of the elastic body or the piezoelectric thin film unit to calculate a temperature change of the magnetic pole surface,
Wherein the plurality of piezoelectric thin film portions are disposed below the edge of the bump portion, respectively. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 탄성체는 상기 범프부보다 탄성계수가 작은 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the elastic body is made of a material having a smaller elastic modulus than the bump portion. 삭제delete 청구항 4에 있어서,
상기 외력 산출부는,
상기 복수 개의 압전박막부로부터 발생하는 전기신호를 분석하여 탄성체가 압축 또는 팽창되는지 여부를 판단함으로써, 상기 자극면에 가해지는 외력의 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈.The method of claim 4,
The external force calculation unit calculates,
Wherein the direction of an external force applied to the pole face is calculated by analyzing an electric signal generated from the plurality of piezoelectric thin film portions to judge whether the elastic body is compressed or expanded. 삭제delete 청구항 1의 촉각 센서 모듈을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 어레이.A tactile sensor array comprising a plurality of tactile sensor modules according to claim 1. 웨이퍼, 희생층 및 제1 수지층을 포함하는 기판부를 준비하는 기판부 준비단계;
상기 기판부 상에 압전박막부를 형성하는 압전박막부 형성단계;
상기 압전박막부를 감싸도록 상기 기판부 상에 제2 수지층을 코팅하는 제2 수지층 코팅단계;
범프부가 형성되도록 상기 제2 수지층을 패터닝하는 범프부 형성단계;
탄성체를 형성하도록 상기 제2 수지층 상에 플렉서블한 제3 수지층을 코팅하는 탄성체 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈 제조방법.A substrate portion preparation step of preparing a substrate portion including a wafer, a sacrificial layer and a first resin layer;
Forming a piezoelectric thin film portion on the substrate portion;
A second resin layer coating step of coating a second resin layer on the substrate part so as to surround the piezoelectric thin film part;
A bump part forming step of patterning the second resin layer so as to form a bump part;
And an elastic body forming step of coating a flexible third resin layer on the second resin layer to form an elastic body. 청구항 9에 있어서,
상기 압전박막부 형성단계는,
상기 기판부 상에 제1 전극을 형성하는 제1 전극 형성단계; 상기 제1 전극 상에 압전층을 증착하는 압전층 증착단계; 상기 압전층 상에 제2 전극을 형성하는 제2 전극 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈 제조방법.The method of claim 9,
The step of forming the piezoelectric thin-
A first electrode forming step of forming a first electrode on the substrate part; A piezoelectric layer deposition step of depositing a piezoelectric layer on the first electrode; And a second electrode forming step of forming a second electrode on the piezoelectric layer. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 기판부 준비단계는, 상기 웨이퍼 상에 희생층을 형성하는 희생층 형성단계; 상기 희생층 상에 제1 수지층을 코팅하는 제1 수지층 코팅단계;를 포함하고,
상기 범프부 형성단계 이후에 상기 희생층을 희생함으로써 상기 제1 수지층으로부터 상기 웨이퍼를 박리하는 박리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈 제조방법.The method according to claim 9 or 10,
Wherein the preparing the substrate comprises: forming a sacrificial layer on the wafer; And a first resin layer coating step of coating a first resin layer on the sacrificial layer,
And peeling the wafer from the first resin layer by sacrificing the sacrificial layer after the bump part forming step. 청구항 11에 있어서,
상기 희생층 형성단계에서는 상기 웨이퍼 상에 습식 산화공정으로 실리콘 산화물을 형성하고,
상기 제1 수지층 코팅단계에서는 상기 실리콘 산화물 상에 패럴린(Parylene)을 코팅하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 모듈 제조방법.The method of claim 11,
In the sacrificial layer forming step, silicon oxide is formed on the wafer by a wet oxidation process,
Wherein the parylene is coated on the silicon oxide layer in the first resin layer coating step.
KR1020170001298A 2017-01-04 2017-01-04 Tactile sensor module, array and method for making the same KR101868262B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170001298A KR101868262B1 (en) 2017-01-04 2017-01-04 Tactile sensor module, array and method for making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170001298A KR101868262B1 (en) 2017-01-04 2017-01-04 Tactile sensor module, array and method for making the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101868262B1 true KR101868262B1 (en) 2018-06-18

Family

ID=62767785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170001298A KR101868262B1 (en) 2017-01-04 2017-01-04 Tactile sensor module, array and method for making the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101868262B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109100070A (en) * 2018-09-27 2018-12-28 中国科学院深圳先进技术研究院 A kind of sensor and the method for detecting haptic signal

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110266923A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Southern Taiwan University Of Technology Flexible piezoelectric tactile sensor
KR101477010B1 (en) * 2013-04-18 2014-12-31 안동대학교 산학협력단 A tactile sensor and manufacturing method for thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110266923A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Southern Taiwan University Of Technology Flexible piezoelectric tactile sensor
US8421311B2 (en) * 2010-04-30 2013-04-16 Southern Taiwan University Of Technology Flexible piezoelectric tactile sensor
KR101477010B1 (en) * 2013-04-18 2014-12-31 안동대학교 산학협력단 A tactile sensor and manufacturing method for thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109100070A (en) * 2018-09-27 2018-12-28 中国科学院深圳先进技术研究院 A kind of sensor and the method for detecting haptic signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Engel et al. Polymer micromachined multimodal tactile sensors
Eltaib et al. Tactile sensing technology for minimal access surgery––a review
da Silva et al. A strain gauge tactile sensor for finger-mounted applications
Liang et al. High sensitivity piezoelectric sensors using flexible PZT thick-film for shock tube pressure testing
KR101790558B1 (en) Artificial electronic skin based on ferroelectric composites
US7516671B2 (en) Sensor chip and apparatus for tactile and/or flow sensing
Kim et al. A dome-shaped piezoelectric tactile sensor arrays fabricated by an air inflation technique
Abels et al. Nitride-based materials for flexible MEMS tactile and flow sensors in robotics
Xin et al. PVDF tactile sensors for detecting contact force and slip: A review
Takao et al. Monolithic silicon smart tactile image sensor with integrated strain sensor array on pneumatically swollen single-diaphragm structure
JP5148219B2 (en) Tactile sensor unit and manufacturing method thereof
Dahiya et al. Tactile sensing for robotic applications
Hasegawa et al. Amicromachined active tactile sensor for hardness detection
Navarro et al. Modeling novel soft mechanosensors based on air-flow measurements
Kim et al. An air-filled pad with elastomeric pillar array designed for a force-sensing insole
KR101868262B1 (en) Tactile sensor module, array and method for making the same
US10107612B2 (en) Systems and methods for contact localization through spatially overlapping signals
Beigh et al. Machine learning enabled hind foot deformity detection using individually addressable hybrid pressure sensor matrix
Engel et al. Technology development of integrated multi-modal and flexible tactile skin for robotics applications
Liu et al. Progress towards a smart skin: fabrication and preliminary testing
Ananthi et al. The comparative study of flexible sensors and their application in flexible electronics measurement
Prasad et al. Design and analysis of proof mass based micro sensor for early detection of Parkinson’s disease
Dsouza et al. The art of tactile sensing: A state of art survey
Wheeler et al. In-sole mems pressure sensing for a lowerextremity exoskeleton
KR20190047959A (en) Apparatus for Stiffness Measurement

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant