KR102274450B1 - 인덕티브 센서 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인덕티브 센서 - Google Patents

인덕티브 센서 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인덕티브 센서 Download PDF

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Abstract

인덕티브 센서 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인덕티브 센서가 개시된다.
인덕티브 센서 제조 방법은
양면에 접착제가 도포된 베이스 필름을 준비하는 과정;
상기 베이스 필름에 쓰루홀을 형성하는 과정;
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 하면에 부착될 제2스파이럴 코어를 형성하되 상기 제2스파이럴 코어의 적어도 일부에 상기 쓰루홀의 하부를 차단하는 패드가 형성된 제2스파이럴 코어를 형성하는 과정;
상기 쓰루홀을 기준으로 상기 제2스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 하면에 전사하는 과정;
상기 베이스 필름에 가이드 구멍을 형성하는 과정;
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 부착될 제1스파이럴 코어를 형성하는 과정;
상기 베이스 필름에 형성된 가이드 구멍을 기준으로 상기 제1스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 상면에 전사하는 과정; 및
도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 형성된 상기 제1스파이럴 코어에 니켈을 도금해 올리는 과정;을 포함한다.

Description

인덕티브 센서 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인덕티브 센서{Inductive sensor manufacturing method and inductive sensor manufactured thereby}
본 발명은 인덕티브 센서 제조 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 구리와 니켈로 이루어지는 합금으로 인덕티브 센서를 제조함으로써 온도 특성이 우수한 인덕티브 센서를 제조할 수 있는 인덕티브 센서 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인덕티브 센서에 관한 것이다.
인덕티브 센서는 인덕티브의 변화를 검출하는 센서로서 변위 측정, 가속도 측정, 온도 측정 등에 사용된다.
도 1은 인덕티브 센서의 외관을 도시한다.
도 1을 참조하면, 인덕티브 센서(10)는 기판(12)의 상하면에 형성된 스파이럴 코어(14, 16) 그리고 코어(14, 16)를 연결하기 위한 쓰루홀(18)을 포함한다.
인덕티브 센서(10)을 통과하는 자기력에 변화가 발생하면, 자기력의 변화에 상응하는 센싱 신호가 양 단자(20-1, 20-2) 사이에 발생한다.
스파이럴 코어(14, 16)는 전기 전도도 특성이 우수한 구리로 만들어진다.
자동차의 경우, -15℃ ~ 75℃의 환경에서 사용된다. 이에 따라, 자동차에 적용된 인덕티브 센서 또한 -15℃ ~ 75℃의 혹독한 환경에 알맞은 온도 특성을 가져야 한다.
종래의 인덕티브 센서는 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate)로 제조되며, 폴리머 플라스틱에 부착된 동박을 에칭하여 스파이럴 코어를 형성하기 때문에 구리 자체의 특성에 의존한다.
FCCL에 사용되는 구리(Cu)의 TCR(Temperature Coefficient of Resistivity; 저항 온도 계수)은 0.004041이다. 이는 온도가 1℃ 상승하면 저항은 0.4041 %만큼 증가한다는 것을 의미한다.
이러한 FCCL을 재료로 제조되는 종래의 인덕터 센서는 마이너스 온도에서는 -2.2 오옴(Ω), 고온에서는 +2.5 오옴 정도의 저항 변화를 가지고 있어서 전체적으로 4.7 오옴 정도의 저항 변화를 가지고 있다.
이에 따라 저항 온도 계수가 우수한 새로운 재질의 인덕티브 센서가 요구되고 있다.
대한민국특허청 등록특허 10-1023199 (2011.03.18.) 대한민국특허청 등록특허 10-1023198 (2011.03.18.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서 온도 저항 계수가 우수한 인덕티브 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 인덕티브 센서 제조 방법에 의해 제조된 인덕티브 센서를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 인덕티브 센서 제조 방법은
베이스 필름의 상하면에 제1 및 제2스파이럴 코어가 각각 형성되고, 제1 및 제2스파이럴 코어를 전기적으로 연결하기 위한 쓰루홀을 가지는 인덕티브 센서를 제조하는 방법에 있어서,
양면에 접착제가 도포된 베이스 필름을 준비하는 과정;
상기 베이스 필름에 쓰루홀을 형성하는 과정;
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 하면에 부착될 제2스파이럴 코어를 형성하되 상기 제2스파이럴 코어의 적어도 일부에 상기 쓰루홀의 하부를 차단하는 패드가 형성된 제2스파이럴 코어를 형성하는 과정;
상기 쓰루홀을 기준으로 상기 제2스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 하면에 전사하는 과정;
상기 베이스 필름에 가이드 구멍을 형성하는 과정;
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 부착될 제1스파이럴 코어를 형성하는 과정;
상기 베이스 필름에 형성된 가이드 구멍을 기준으로 상기 제1스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 상면에 전사하는 과정; 및
도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 형성된 상기 제1스파이럴 코어에 니켈을 도금해 올리는 과정;을 포함한다.
여기서, Ni를 Cu에 디퓨젼(Diffusion)시키기 위해 상기 인덕티브 센서를 150℃의 전기로에서 2시간 동안 소성시키는 소성 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인덕티브 센서는
상하면에 접착제가 도포된 베이스 필름;
상기 베이스 필름의 상면에 부착되는 제1 스파이럴 코어;
상기 베이스 필름의 하면에 부착되는 제2 스파이럴 코어;
상기 제1스파이럴 코어와 상기 제2스파이럴 코어를 전기적으로 연결하기 위한 쓰루홀;을 포함하며,
상기 제2스파이럴 코어의 일부에는 상기 쓰루홀의 하부를 차단하는 패드가 형성되고, 상기 제1스파이럴 코어는 구리와 구리의 저항 온도 계수를 향상시키기 위한 니켈의 이층 도금으로 형성되고, 상기 제1스파이럴 필름은 구리로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인덕티브 센서 제조 방법은 베이스 필름의 상면에 부착되는 제1스파이럴 코어를 구리와 니켈로 이루어지는 2층 도금으로 형성함으로써 -45℃ ~ 60℃의 환경에서 우수한 저항 온도 특성을 유지하는 인덕티브 센서를 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 인덕티브 센서는 구리와 니켈로 이루어지는 이층 도금으로 형성됨으로서 계수가 -45℃ ~ 60℃의 환경에서 우수한 저항 온도 특성을 유지함으로써 자동차 등에 적용할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 인덕티브 센서의 외관을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 인덕티브 센서 제조 방법을 보이는 과정도이다.
도 3은 제2스파이럴 코어를 전주 도금하여 베이스 필름에 전사하는 장치의 구성을 보인다.
도 4는 본 발명에 따른 인덕턴스 센서의 층 구성을 보인다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 인덕티브 센서 제조 방법을 보이는 과정도이다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 인덕티브 센서 제조 방법(200)은
양면에 접착제가 도포된 베이스 필름을 준비하는 과정(S202);
상기 베이스 필름에 쓰루홀을 형성하는 과정(S204);
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 하면에 부착될 제2스파이럴 코어를 형성하되 상기 제2스파이럴 코어의 적어도 일부에 상기 쓰루홀의 하부를 차단하는 패드가 형성된 제2스파이럴 코어를 형성하는 과정(S206);
상기 쓰루홀을 기준으로 상기 제2스파이럴 코어(210)를 상기 베이스 필름(202)의 하면에 전사하는 과정(S208);
상기 베이스 필름에 가이드 구멍을 형성하는 과정(S210);
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 부착될 제1스파이럴 코어를 형성하는 과정(S212);
상기 베이스 필름에 형성된 가이드 구멍을 기준으로 상기 제1스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 상면에 전사하는 과정(S214); 및
도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 형성된 상기 제1스파이럴 코어에 니켈을 도금해 올리는 과정(S216);을 포함한다.
먼저, 양면에 접착제가 도포된 베이스 필름(202)을 준비한다.(S202)
베이스 필름(202)은 PI 재질일 수 있다. 베이스 필름의 상하면에 접착제를 도포하고, 베이스 필름의 상하면에 이형 필름(204, 206)을 부착한다.
베이스 필름(202)을 관통하는 쓰루홀(208)을 형성한다.(S204) 쓰루홀(208)은 드릴, 금형, 레이저 등에 의해 형성될 수 있다.
전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 하면에 부착될 제2스파이럴 코어(212)를 형성한다. 이때, 제2스파이럴 코어(212)의 적어도 일부에 상기 쓰루홀(208)의 하부를 차단하는 패드(216)가 형성된다.(S206)
패드(214)는 베이스 필름(202)에 형성된 쓰루홀(208)의 하부를 막음과 동시에 추후 니켈 도금시 패드(214)의 상면으로부터 니켈이 성장하도록 함으로서 쓰루홀(208)의 내벽이 니켈에 의해 완전히 충진되도록 하는 역할을 한다.
전주 도금은 회전형 음극 드럼 즉, 스파이럴 코어가 형성될 부위를 남겨두고 나머지 부분이 절연체로 도포된 SUS(스테인리스) 재질의 드럼을 음극에 연결하고, 음극 드럼을 전해액이 담겨진 도금조에 담궈서 회전 시킴에 의해 이루어질 수 있다. 도금조 내에는 구리 원석이 담겨진 바스켓이 설치되며, 이 바스켓은 양극에 연결된다.
쓰루홀(208)을 기준으로 상기 제2스파이럴 코어(212)를 상기 베이스 필름(202)의 하면에 전사한다.(S208) 쓰루홀(208)은 제1스파이럴 코어(210)와 제2스파이럴 코어(212)를 전기적으로 연결하기 위한 것으로서 인덕티브 센서(200)의 중앙부분에 형성된 것일 수 있다.
베이스 필름(202)의 하면에 붙여진 이형 필름(206)을 제거하고, 베이스 필름(202)의 하면을 음극 드럼의 상면에 부착시켰다가 떼어내면 음극 드럼의 표면상에 형성된 제2스파이럴 코어(212)가 베이스 필름(202)의 하면으로 전사된다.
도 3은 제2스파이럴 코어를 전주 도금하여 베이스 필름에 전사하는 장치의 구성을 보인다.
도 3 도시된 장치는 회전 드럼형 연속 전주부(100)의 전단에 롤 형태로 권취된 전사 필름(104)을 수평 방향으로 펼쳐진 상태로 언와인딩하는 언와인더(102)를 배치하고, 회전 드럼형 연속 전주부(100)의 음극 드럼(130)의 표면에 형성된 제2스파이럴 코어(212)를 연속 전사부(250)에 의해 전사 필름(104)에 연속적으로 전사하고, 최종적으로 연속 전주부(100)의 후단에 배치된 리와인더(180)를 통하여 제2스파이럴 코어(212)이 전사된 전사 필름(104)을 롤(roll) 형태로 권취하도록 한 것이다. 미설명 부호 150은 수세부이다.
베이스 필름(202)의 일부에 가이드 구멍(216)을 형성한다.(S210)
가이드 구멍(216)은 추후 제1스파이럴 코어(210)를 부착 시킬 때 기준을 잡기 위한 것이다.
전주 도금에 의해 베이스 필름(202)의 상면에 부착될 제1스파이럴 코어(210)를 형성한다. (S212)
베이스 필름(202)에 형성된 가이드 구멍(216)을 기준으로 상기 제1스파이럴 코어(210)를 베이스 필름(202의 상면에 전사한다. (S214).
제1스파이럴 코어(210)의 형성 및 전사 역시 도 3에 도시되는 장치를 통하여 이루어질 수 있다.
도금에 의해 베이스 필름(202)의 상부에 형성된 상기 제1스파이럴 코어(210)에 니켈을 도금해 올린다. (S216)
니켈은 패드(214)의 상부, 제1스파이럴 코어(210)의 상부 및 측면에서 성장한다. 특히 패드(214)의 상부에서도 니켈이 성장하기 때문에 패드(214)의 내벽 및 내부 공간이 니켈로 충분히 충진된다.
이와 같이 본 발명은 니켈 도금에 의해 제1스파이럴 코어(210)의 저항 온도 계수를 개선하는 Ni-Cu 도금을 형성할 뿐만 아니라 제1스파이럴 코어(210)와 제2스파이럴 코어(212)를 전기적으로 연결하도록 한다. 따라서 쓰루홀(208)을 도통시키기 위한 별도의 도금이 필요 없게 되는 이점이 있다.
형성된 인덕티브 센서(200)를 소성시켜 Ni를 Cu에 디퓨젼시킨다. 이를 위해 인덕티브 센서를 150℃의 전기로에서 2시간 동안 소성시킨다. 소성의 결과 Ni이 Cu에 디퓨젼(Diffusion)되어 저항 온도 계수 특성이 강화된다.(S218)
인덕티브 센서(200)에 커버층(218, 220)을 적층하고, 양단에 단자(222, 224)를 형성한다.(S220)
단자(222, 224)는 상하 커버층(218, 220)의 일부를 레이저 등에 의해 잘라내고 그 위에 주석을 도금함에 의해 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 인덕턴스 센서의 층 구성을 보인다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인덕턴스 센서(200)는 PI재질의 베이스 필름(202), 베이스 필름(202)의 상면에 부착된 제1스파이럴 코어(210), 베이스 필름(202)의 하면에 부착된 제2스파이럴 코어(212), 제1스파이럴 코어(210)와 제2스파이럴 코어(212)를 전기적으로 연결시키는 쓰루홀(208)을 포함한다.
여기서, 제1스파이럴 코어(210)은 구리층(210a)과 니켈층(210b)의 2층 금속으로 이루어지고, 제2스파이럴 코어(212)는 구리만으로 형성된다.
또한, 제2스파이럴 코어(210)의 일부에는 패드(214)가 형성되어 있고, 패드(214)는 쓰루홀(208)의 하부에 위치한다.
제1스파이럴 코어(210) 및 제2스파이럴 코어(212)의 상부 및 하부 각각에 커버층(218, 220)이 있고, 양단에 단자(222, 224)가 형성되어 있다.
본 명세서 및 청구범위에 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 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
202...베이스 필름 202, 206...이형 필름
208...쓰루홀 210...제1스파이럴 코어
212...제2스파이럴 코어 214...패드
216..가이드 구멍 218.220...커버레이
222,224...단자

Claims (3)

  1. 베이스 필름의 상하면에 제1 및 제2스파이럴 코어가 각각 형성되고, 제1 및 제2스파이럴 코어를 전기적으로 연결하기 위한 쓰루홀을 가지는 인덕티브 센서를 제조하는 방법에 있어서,
    양면에 접착제가 도포된 베이스 필름을 준비하는 과정;
    상기 베이스 필름에 쓰루홀을 형성하는 과정;
    전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 하면에 부착될 제2스파이럴 코어를 형성하되 상기 제2스파이럴 코어의 적어도 일부에 상기 쓰루홀의 하부를 차단하는 패드가 형성된 제2스파이럴 코어를 형성하는 과정;
    상기 쓰루홀을 기준으로 상기 제2스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 하면에 전사하는 과정;
    상기 베이스 필름에 가이드 구멍을 형성하는 과정;
    전주 도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 부착될 제1스파이럴 코어를 형성하는 과정;
    상기 베이스 필름에 형성된 가이드 구멍을 기준으로 상기 제1스파이럴 코어를 상기 베이스 필름의 상면에 전사하는 과정; 및
    도금에 의해 상기 베이스 필름의 상면에 형성된 상기 제1스파이럴 코어에 니켈을 도금해 올리는 과정;을 포함하는 인덕티브 센서 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, Ni를 Cu에 디퓨젼(Diffusion)시키기 위해 상기 인덕티브 센서를 150℃의 전기로에서 2시간 동안 소성시키는 소성 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕티브 센서 제조 방법.
  3. 상하면에 접착제가 도포된 베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 상면에 부착되는 제1 스파이럴 코어;
    상기 베이스 필름의 하면에 부착되는 제2 스파이럴 코어;
    상기 제1스파이럴 코어와 상기 제2스파이럴 코어를 전기적으로 연결하기 위한 쓰루홀;을 포함하며,
    상기 제2스파이럴 코어의 일부에는 상기 쓰루홀의 하부를 차단하는 패드가 형성되고, 상기 제1스파이럴 코어는 구리와 구리의 저항 온도 계수를 향상시키기 위한 니켈의 이층 도금으로 형성되고, 상기 제2스파이럴 코어는 구리로 형성된 것을 특징으로 하는 인덕티브 센서.
KR1020200002247A 2020-01-07 2020-01-07 인덕티브 센서 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인덕티브 센서 KR102274450B1 (ko)

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