KR102360933B1 - Methods of porous self-sorting pressure sensor and self-sorting pressure sensor prepared thereby - Google Patents

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KR102360933B1
KR102360933B1 KR1020200141204A KR20200141204A KR102360933B1 KR 102360933 B1 KR102360933 B1 KR 102360933B1 KR 1020200141204 A KR1020200141204 A KR 1020200141204A KR 20200141204 A KR20200141204 A KR 20200141204A KR 102360933 B1 KR102360933 B1 KR 102360933B1
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metal nanoparticles
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pressure sensor
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KR1020200141204A
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오승주
정병구
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a manufacturing method of an autonomous determination pressure sensor, and an autonomous determination pressure sensor manufactured thereby. The manufacturing method of an autonomous determination pressure sensor comprises: a step of manufacturing a substrate having a recess unit and a protrusion unit; a step of coating a metal nanoparticle surrounded by a first ligand on the recess unit and the protrusion unit of the substrate; a step of proceeding a ligand substitution process by using the metal nanoparticle surrounded by the first ligand to form a sensing unit; and a step of arranging an electrode to face the substrate. The sensing unit comprises: a conductive layer formed on the recess unit of the substrate; and a semi-insulating layer formed on the protrusion unit of the substrate.

Description

자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서{METHODS OF POROUS SELF-SORTING PRESSURE SENSOR AND SELF-SORTING PRESSURE SENSOR PREPARED THEREBY}Manufacturing method of autonomous type judgment pressure sensor and autonomous type judgment pressure sensor manufactured through the same

본 발명은 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선택적 화학처리(제2 리간드 치환 공정)를 통한 이종 구조 패턴(전도성 층 및 반-절연성 층)을 이용하여 압력의 정도에 따라서 단계별로 감지가 가능한 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor and an autonomous judgment pressure sensor manufactured through the same, and more particularly, to a heterogeneous structure pattern (conductive layer and semi-conductive layer) through selective chemical treatment (second ligand substitution process) It relates to a method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor capable of sensing step by step according to the degree of pressure using an insulating layer), and to an autonomous judgment pressure sensor manufactured through the same.

최근 들어, 웨어러블 다바이스는 사물 인터넷과 접목되면서 기존의 압력의 위치와 세기를 감지하는 기능뿐만 아니라 압력의 정도에 따라서 디바이스가 특정 기능을 수행하는 기능까지 요구 받고 있다.Recently, as wearable devices are grafted onto the Internet of Things, not only the function of detecting the position and strength of the existing pressure, but also the function of the device performing a specific function according to the degree of pressure is required.

또한, 최근 헬스 케어에 관한 관심이 증가하면서 이의 핵심 부품인 압력 측정 장치에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 맥박, 혈압 등의 미세한 압력을 감지하는 고성능의 압력 측정 장치를 구현하기 위하여 여러 구조가 고안되었다.In addition, as interest in health care has recently increased, interest in a pressure measuring device, which is a key component thereof, is also increasing. Various structures have been devised to realize a high-performance pressure measuring device that detects minute pressures such as pulse and blood pressure.

하지만 이러한 구조는 현재 고온, 고압 조건을 요하는 공정을 통해 제작되기 때문에 고가의 장비가 필요하며 다양한 재료를 사용하기 어렵다는 점에서 한계에 부딪혀 있다.However, since this structure is currently manufactured through a process that requires high temperature and high pressure conditions, it requires expensive equipment and faces limitations in that it is difficult to use various materials.

또한, 이전 연구에서는 이 기술을 구현하기 위해서 센서로부터 받는 신호를 프로그래밍을 이용하여 분리하는 작업이 필요했으며, 프로그래밍을 이용한 방법은 복잡한 회로를 요구한다. 이는 매우 얇은 유연 기판에 회로를 형성하기에 어려우며, 신뢰성이 떨어지고, 제조 가격이 급격하게 증가되는 문제점을 야기한다.In addition, in previous studies, it was necessary to separate the signal received from the sensor using programming to implement this technology, and the method using programming requires a complex circuit. This causes problems in that it is difficult to form a circuit on a very thin flexible substrate, the reliability is lowered, and the manufacturing cost is rapidly increased.

또한, 대면적 센서나 전자 피부와 같은 많은 양의 정보를 동시다발적으로 처리해야하는 경우에는 센서와 실제 작동 시각 사이에 지연을 유발하고 연산에 많은 에너지를 소모하게 된다.In addition, when a large amount of information such as a large-area sensor or electronic skin needs to be processed simultaneously, a delay is caused between the sensor and the actual operation time, and a lot of energy is consumed for calculation.

이에, 효율적으로 많은 양의 정보를 최소한의 연산만으로 판단할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.Accordingly, there is an urgent need to develop a technology capable of efficiently determining a large amount of information with only a minimum of calculations.

대한민국 등록특허 제2045473호, "나노선 어레이 제조방법 및 이를 포함하는 변형센서 제조방법"Republic of Korea Patent No. 2045473, "Nanowire array manufacturing method and strain sensor manufacturing method including the same" 대한민국 등록특허 제2135296호, "압력 센서의 제조 방법 및 이로부터 제조된 압력 센서"Republic of Korea Patent No. 2135296, "Manufacturing method of pressure sensor and pressure sensor manufactured therefrom"

본 발명의 실시예는 미세한 요철 구조(오목부 및 돌출부)를 포함하는 기판 상에 선택적 화학처리(제2 리간드 치환 공정)를 통해 이종 구조(전도성 층 및 반-절연성 층)를 갖는 감지부를 형성하여 단순히 측정되는 전류 값 만을 이용하여 압력의 정도를 판단할 수 있는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention forms a sensing unit having a heterogeneous structure (conductive layer and semi-insulating layer) through selective chemical treatment (second ligand substitution process) on a substrate including fine concavo-convex structures (concave portions and protrusions) An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor capable of determining the degree of pressure by simply using only a measured current value, and an autonomous judgment pressure sensor manufactured through this method.

본 발명의 실시예는 선택적 화학처리(제2 리간드 치환 공정)를 통해 이종 구조(전도성 층 및 반-절연성 층)를 갖는 감지부를 형성하여 전 공정을 상압 및 상온에서 용액 공정으로 제조함으로써, 제조 비용을 절감하는 동시에 손쉽게 대량생산이 가능한 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention forms a sensing unit having a heterogeneous structure (a conductive layer and a semi-insulating layer) through selective chemical treatment (second ligand substitution process), and the entire process is prepared as a solution process at normal pressure and room temperature. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor that can be easily mass-produced while reducing the cost and an autonomous judgment pressure sensor manufactured through this method.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 오목부 및 돌출부를 포함하는 기판을 제조하는 단계, 상기 기판의 오목부 및 돌출부 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계, 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부를 형성하는 단계 및 상기 기판과 마주하도록 전극을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 감지부는 상기 기판의 오목부 상에 형성된 전도성 층(conductive layer) 및 상기 기판의 돌출부 상에 형성되는 반-절연성 층(Semi-insulating layer)을 포함한다.A method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention includes manufacturing a substrate including concave portions and protrusions, and coating metal nanoparticles surrounded by a first ligand on the concave portions and protrusions of the substrate. , forming a sensing unit by performing a ligand substitution process using metal nanoparticles surrounded by the first ligand, and disposing an electrode to face the substrate, wherein the sensing unit is conductive formed on the concave portion of the substrate a conductive layer and a semi-insulating layer formed on the protrusion of the substrate.

상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부를 형성하는 단계는, 상기 돌출부에 형성된 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 부착층을 사용하여 선택적으로 제거하는 단계, 제1 리간드 치환 공정을 통해 상기 제1 리간드를 치환하여 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속 나노 입자층이 형성된 기판 상에 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계 및 제2 리간드 치환 공정을 통해 상기 제1 리간드를 치환하여 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the sensing unit by performing a ligand substitution process using the metal nanoparticles surrounded by the first ligand may include selectively removing the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed on the protrusion using an adhesion layer; Forming a first metal nanoparticle layer comprising metal nanoparticles surrounded by a second ligand by substituting the first ligand through a ligand substitution process, and using the first ligand on the substrate on which the first metal nanoparticle layer is formed It may include coating the surrounded metal nanoparticles and substituting the first ligand through a second ligand substitution process to form a second metal nanoparticle layer including the metal nanoparticles surrounded by the third ligand.

상기 제2 리간드 치환 공정은, 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 유무에 따라 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 저항성이 조절될수 있다.In the second ligand substitution process, the resistance of the metal nanoparticles surrounded by the third ligand may be controlled according to the presence or absence of the metal nanoparticles surrounded by the second ligand.

상기 제3 리간드는 상기 제1 리간드 및 제2 리간드보다 길이가 짧을 수 있다.The third ligand may have a shorter length than the first ligand and the second ligand.

상기 제1 리간드 및 제2 리간드는 유기 리간드를 포함하고, 제3 리간드는 무기 리간드로 둘러싸일 수 있다.The first ligand and the second ligand may include an organic ligand, and the third ligand may be surrounded by an inorganic ligand.

상기 돌출부에 형성된 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 상기 부착층을 사용하여 선택적으로 제거하는 단계는, 상기 부착층에 의해 돌출부에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자가 80% 내지 99% 제거될 수 있다.In the step of selectively removing the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed on the protrusion using the adhesion layer, 80% to 99% of the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed on the protrusion by the adhesion layer are removed can be

상기 반-절연성 층은 상기 전도성 층보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 밀도가 낮을 수 있다.In the semi-insulating layer, the density of the metal nanoparticles surrounded by the second ligand and the metal nanoparticles surrounded by the third ligand may be lower than that of the conductive layer.

상기 반-절연성 층은 상기 전도성 층보다 두께가 얇을 수 있다.The semi-insulating layer may be thinner than the conductive layer.

상기 기판의 돌출부의 너비는 10 ㎛ 내지 10 mm일 수 있다.The width of the protrusion of the substrate may be 10 μm to 10 mm.

상기 기판의 돌출부의 높이는 5 ㎛ 내지 5 mm일 수 있다.The height of the protrusion of the substrate may be 5 μm to 5 mm.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 오목부 및 돌출부를 포함하는 기판, 상기 기판의 오목부 및 돌출부 상에 형성되는 감지부 및 상기 기판과 마주하도록 배치된 전극을 포함하고, 상기 감지부는 상기 기판의 오목부 상에 형성된 전도성 층(conductive layer) 및 상기 기판의 돌출부 상에 형성되는 반-절연성 층(Semi-insulating layer)을 포함한다.An autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention includes a substrate including a concave portion and a protrusion, a sensing unit formed on the concave and protrusion of the substrate, and an electrode disposed to face the substrate, The portion includes a conductive layer formed on the concave portion of the substrate and a semi-insulating layer formed on the protrusion portion of the substrate.

상기 전도성 층은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 포함할 수 있다.The conductive layer may include a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand and a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand.

상기 반-절연성 층은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 포함할 수 있다.The semi-insulating layer may include a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand and a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand.

상기 반-절연성 층은 상기 전도성 층보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 밀도가 작을 수 있다.In the semi-insulating layer, the density of the metal nanoparticles surrounded by the second ligand and the metal nanoparticles surrounded by the third ligand may be lower than that of the conductive layer.

상기 자율형 판단 압력 센서는 통각 및 촉각을 감지할 수 있다.The autonomous judgment pressure sensor may detect pain and tactile sensations.

본 발명의 실시예에 따르면, 미세한 요철 구조(오목부 및 돌출부)를 포함하는 기판 상에 선택적 화학처리(제2 리간드 치환 공정)를 통해 이종 구조(전도성 층 및 반-절연성 층)를 갖는 감지부를 형성하여 단순히 측정되는 전류 값 만을 이용하여 압력의 정도를 판단할 수 있는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a sensing unit having a heterogeneous structure (conductive layer and semi-insulating layer) through selective chemical treatment (second ligand substitution process) on a substrate including fine concavo-convex structures (recesses and protrusions) It is possible to provide a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor capable of determining the degree of pressure using only the current value that is formed and simply measured, and an autonomous judgment pressure sensor manufactured through this method.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 화학처리(제2 리간드 치환 공정)를 통해 이종 구조(전도성 층 및 반-절연성 층)를 갖는 감지부를 형성하여 전 공정을 상압 및 상온에서 용액 공정으로 제조함으로써, 제조 비용을 절감하는 동시에 손쉽게 대량생산이 가능한 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 자율형 판단 압력 센서를 제공할수 있다.According to an embodiment of the present invention, a sensing part having a heterogeneous structure (conductive layer and semi-insulating layer) is formed through selective chemical treatment (second ligand substitution process) to prepare the entire process as a solution process at normal pressure and room temperature, It is possible to provide a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor that can be easily mass-produced while reducing manufacturing cost, and an autonomous judgment pressure sensor manufactured through this method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법의 기판을 제조하는 단계를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법의 단계 S134 를 도시한 단면도이다.
도 4는 종래의 압력 센서의 단면도 및 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 단면도 및 전류 변화를 도시한 그래프 및 단면도이다.
도 6은 부착층을 포함하지 않는 압력 센서의 주사 전자 현미경 이미지 및 에너지 분산형 분광-맵핑(EDS-Mapping, Energy Dispersive Spectroscopy-Mapping)을 도시한 이미지이다.
도 7은 부착층을 포함하는 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서의 주사 전자 현미경 이미지 및 에너지 분산형 분광-맵핑을 도시한 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 250 Pa의 압력을 가했을 때의 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 1000 Pa의 압력을 가했을 때의 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 2500 Pa의 압력을 가했을 때의 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 250 Pa의 압력을 가했을 때의 상대적 전류 변화((Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 1000 Pa의 압력을 가했을 때의 상대적 전류 변화((Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 2500 Pa의 압력을 가했을 때의 상대적 전류 변화((Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서의 압력에 따른 상대적 전류 변화(Normalized (Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이다.
도 15는 ITO 나노 입자를 사용하여 제조된 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서의 압력에 따른 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서의 압력에 따른 센싱 결과를 도시한 이미지이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram illustrating a step of manufacturing a substrate in a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating step S134 of a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a cross-sectional view and a current change of a conventional pressure sensor.
5 is a graph and a cross-sectional view illustrating a cross-sectional view and a current change of an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is an image showing a scanning electron microscope image and Energy Dispersive Spectroscopy-Mapping (EDS-Mapping) of a pressure sensor that does not include an adhesion layer.
7 is an image showing a scanning electron microscope image and energy dispersive spectral-mapping of an autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 1 of the present invention including an adhesion layer.
8 is a graph illustrating a change in current when a pressure of 250 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention.
9 is a graph illustrating a change in current when a pressure of 1000 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention.
10 is a graph illustrating a change in current when a pressure of 2500 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention.
11 is a graph illustrating a relative current change ((I on -I off )/I off ) when a pressure of 250 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention.
12 is a graph illustrating a relative current change ((I on -I off )/I off ) when a pressure of 1000 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention.
13 is a graph illustrating a relative current change ((I on -I off )/I off ) when a pressure of 2500 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention.
14 is a graph illustrating a relative current change (Normalized (I on -I off )/I off ) according to the pressure of the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
15 is a graph showing the change in current according to the pressure of the autonomous judgment pressure sensor according to Example 2 of the present invention manufactured using ITO nanoparticles.
16 and 17 are images illustrating sensing results according to pressure of the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps, or elements mentioned.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “embodiment”, “example”, “aspect”, “exemplary”, etc. are to be construed as advantageous in any aspect or design described as being preferred or advantageous over other aspects or designs. is not doing

또한, '또는'이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'. That is, unless stated otherwise or clear from context, the expression 'x employs a or b' means any of natural inclusive permutations.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, as used herein and in the claims, the singular expression "a" or "an" generally means "one or more," unless stated otherwise or clear from the context that it relates to the singular form. should be interpreted as

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below have been selected as general and universal in the related technical field, but there may be other terms depending on the development and/or change of technology, customs, preferences of technicians, and the like. Therefore, the terms used in the description below should not be construed as limiting the technical idea, but as illustrative terms for describing the embodiments.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the corresponding description. Therefore, the terms used in the description below should be understood based on the meaning of the term and the content throughout the specification, rather than the simple name of the term.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

한편, 본 발명의 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express the embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 오목부(111) 및 돌출부(112)를 포함하는 기판(110)을 제조하는 단계(S110), 기판(110)의 오목부(111) 및 돌출부(112) 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 코팅하는 단계(S120), 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120, 121)를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부(161, 162)를 형성하는 단계(S120 내지 S134) 및 기판(110)과 마주하도록 전극을 배치하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention includes manufacturing the substrate 110 including the concave portion 111 and the protruding portion 112 ( S110 ), and the concave portion 111 of the substrate 110 . ) and the step of coating the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand on the protrusion 112 (S120), and performing a ligand substitution process using the metal nanoparticles 120 and 121 surrounded by the first ligand to proceed with the sensing unit It includes forming steps 161 and 162 ( S120 to S134 ) and disposing electrodes to face the substrate 110 .

감지부(161, 162)는 기판(110)의 오목부(111) 상에 형성된 전도성 층(conductive layer; 161) 및 기판(110)의 돌출부(112) 상에 형성되는 반-절연성 층(Semi-insulating layer; 162)을 포함할 수 있다.The sensing units 161 and 162 include a conductive layer 161 formed on the concave portion 111 of the substrate 110 and a semi-insulating layer formed on the protrusion 112 of the substrate 110 . insulating layer; 162).

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 미세한 요철 구조(오목부(111) 및 돌출부(112))를 포함하는 기판(110) 상에 선택적 화학처리(리간드 치환 공정)를 통해 이종 구조(전도성 층(161) 및 반-절연성 층(162))를 갖는 감지부(161, 162)를 형성하여 단순히 측정되는 전류 값 만을 이용하여 압력의 정도를 판단할 수 있다.Therefore, in the method of manufacturing the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention, selective chemical treatment (ligand substitution process) on the substrate 110 including the fine concavo-convex structure (the concave portion 111 and the protrusion 112 ) By forming the sensing units 161 and 162 having a heterogeneous structure (the conductive layer 161 and the semi-insulating layer 162), the degree of pressure can be determined using only the measured current value.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 선택적 화학 처리(리간드 치환 공정)를 통해 이종 구조(전도성 층(161) 및 반-절연성 층(162))를 갖는 감지부를 형성하여 전 공정을 상압 및 상온에서 용액 공정으로 제조함으로써, 제조 비용을 절감하는 동시에 손쉽게 대량생산할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention forms a sensing unit having a heterogeneous structure (conductive layer 161 and semi-insulating layer 162) through selective chemical treatment (ligand substitution process). Thus, by manufacturing the entire process as a solution process at normal pressure and room temperature, it is possible to reduce manufacturing cost and easily mass-produce.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 오목부(111) 및 돌출부(112)를 포함하는 기판(110)을 제조하는 단계(S110)를 진행한다.First, the method of manufacturing the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention proceeds with the step (S110) of manufacturing the substrate 110 including the concave portion 111 and the protrusion 112 .

단계 S110은 도 2를 참고하여 설명하기로 한다.Step S110 will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법의 기판을 제조하는 단계를 도시한 모식도이다.2 is a schematic diagram illustrating a step of manufacturing a substrate in a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

실시예에 따라, 오목부 및 돌출부를 포함하는 기판(110)을 제조하는 단계(S110)는 오목부 및 돌출부를 포함하는 몰드(Mold, M)를 준비하는 단계(S111), 몰드(M) 상에 기판 형성 물질을 코팅 및 경화시키는 단계(S112) 및 몰드(M)을 제거하여 오목부 및 돌출부를 포함하는 기판(110)을 수득하는 단계(S113)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step (S110) of manufacturing the substrate 110 including the concave portion and the protrusion includes the step of preparing a mold (Mold, M) including the concave portion and the protrusion (S111), the mold M It may include a step of coating and curing the substrate-forming material on (S112) and removing the mold (M) to obtain the substrate 110 including concave portions and protrusions (S113).

먼저, 오목부 및 돌출부를 포함하는 몰드(Mold, M)를 준비하는 단계(S111)를 진행할 수 있다.First, the step of preparing the mold (Mold, M) including the concave portion and the protrusion (S111) may proceed.

몰드(M)는 오목부 및 돌출부를 포함하고 있고, 몰드(M)의 오목부는 기판(110)의 돌출부와 대응될 수 있고, 몰드(M)의 돌출부는 기판(110)의 오목부)와 대응되도록 형성될 수 있다.The mold M includes concave portions and protrusions, and the concave portions of the mold M may correspond to the protrusions of the substrate 110 , and the protrusions of the mold M correspond to the concave portions of the substrate 110 ). It can be formed to be

몰드(M)로는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것이 아니다.Polydimethylsiloxane (PDMS) may be used as the mold M, but is not limited thereto.

이 후, 몰드(M) 상에 기판 형성 물질을 코팅 및 경화시키는 단계(S112)를 진행할 수 있다.After that, the step ( S112 ) of coating and curing the substrate-forming material on the mold M may be performed.

예를 들어, 기판 형성 물질은 몰드(M) 상에 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 울트라 스프레이 코팅(ultra-spray coating), 전기 방사 코팅, 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 바 코팅(bar coating), 롤 코팅(roll coating), 딥 코팅(dip coating), 쉬어 코팅(shear coating), 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 및 노즐 프린팅(nozzle printing) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 코팅될 수 있다.For example, the substrate forming material is spray coated on the mold M, spin coating, ultra-spray coating, electrospinning coating, slot die coating, etc. , gravure coating, bar coating, roll coating, dip coating, shear coating, screen printing, inkjet printing and It may be coated by at least one method of nozzle printing.

몰드(M) 상에 코팅된 기판 형성 물질은 열경화 또는 광경화를 진행하여 경화될 수 있다.The substrate-forming material coated on the mold M may be cured by thermal curing or photocuring.

마지막으로, 몰드(M)을 제거하여 오목부 및 돌출부를 포함하는 기판(110)을 수득하는 단계(S113)를 진행할 수 있다.Finally, a step (S113) of removing the mold M to obtain the substrate 110 including the concave portion and the protruding portion may be performed.

기판 형성 물질을 경화시킨 후, 몰드(M)을 제거하면, 오목부(111) 및 돌출부(112)가 형성된 기판(110)을 수득할 수 있다.When the mold M is removed after curing the substrate-forming material, the substrate 110 having the concave portions 111 and the protruding portions 112 formed thereon can be obtained.

기판(110)은 유리, 석영(Quartz), Al2O3, SiC, Si, GaAs, InP 또는 유연 기판으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The substrate 110 may be made of glass, quartz, Al 2 O 3 , SiC, Si, GaAs, InP, or a flexible substrate, but is not limited thereto.

바람직하게는, 기판(110)은 피측정대상의 움직임 등에 의해 변형되거나, 외력에 의해 변형되어야 하므로 유연성 및 절연성을 가지는 유연 기판이 사용될 수 있다.Preferably, since the substrate 110 must be deformed by the movement of the measurement target or deformed by an external force, a flexible substrate having flexibility and insulation may be used.

예를 들어, 유연 기판은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate, CTA) 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP) 중 적어도 어느 하나의 고분자 물질로 이루어질 수 있고, 바람직하게는, 기판(110)은 PDMS로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, flexible substrates include polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), and polyetherimide (PEI). ), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate (polyarylate), polycarbonate (PC), cellulose tree It may be made of at least one polymer material of acetate (cellulose triacetate, CTA) and cellulose acetate propionate (CAP), and preferably, the substrate 110 may be made of PDMS, but is limited thereto. it is not

이하에서는, 다시 도 1을 참조하면, 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1 again, it will be described.

기판(110) 상에 형성된 오목부(111) 및 돌출부(112)는 규칙적으로 형성되거나, 랜덤(randum)하게 형성될 수 있다. The concave portions 111 and the protrusions 112 formed on the substrate 110 may be formed regularly or may be formed randomly.

기판(110) 상에 형성된 오목부(111) 및 돌출부(112)가 규칙적으로 형성되면 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 제거하는 단계에서 균일하게 압력이 가해져 규칙적인 패턴의 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성될 수 있고, 기판(110) 상에 형성된 오목부(111) 및 돌출부(112)가 랜덤하게 불규칙적으로 형성되면 제 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 제거하는 단계에서 압력이 균일하게 가해지지 않아 제1 금속 나노 입자층(140)이 불규칙적으로 형성될 수 있다.When the recesses 111 and the protrusions 112 formed on the substrate 110 are regularly formed, pressure is uniformly applied in the step of removing the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand to form a regular pattern of the first metal The nanoparticle layer 140 may be formed, and when the recesses 111 and the protrusions 112 formed on the substrate 110 are randomly and irregularly formed, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are removed. In this step, pressure is not applied uniformly, so that the first metal nanoparticle layer 140 may be irregularly formed.

따라서, 제1 금속 나노 입자층(140)을 형성하고자 하는 형상에 따라 오목부(111) 및 돌출부(112)을 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성할 수 있다.Accordingly, the concave portion 111 and the protruding portion 112 may be formed regularly or irregularly according to a shape in which the first metal nanoparticle layer 140 is to be formed.

기판(110)의 돌출부(112)의 너비(d)는 10 ㎛ 내지 10 mm일 수 있다.The width d of the protrusion 112 of the substrate 110 may be 10 μm to 10 mm.

기판(110) 상에 형성되는 감지부의 두께는 적어도 3nm 내지 400 nm로 형성되어야 하기 때문에, 안정적인 패턴을 형성하기 위해서는 돌출부(112)는 최소 10 ㎛ 이상의 너비(d)를 가져야 한다.Since the thickness of the sensing unit formed on the substrate 110 should be at least 3 nm to 400 nm, the protrusion 112 should have a width d of at least 10 μm or more in order to form a stable pattern.

또한, 돌출부(112)의 너비(d)가 10 mm를 초과하면 단위면적당 센서로서 구동하는 패턴의 개수가 적어져 감도(sensitivity)가 낮아지는 문제가 있다. In addition, when the width d of the protrusion 112 exceeds 10 mm, the number of patterns driven as a sensor per unit area decreases, and thus there is a problem in that sensitivity is lowered.

기판(110)의 돌출부(112)의 높이(h)는 5 ㎛ 내지 5 mm 일 수 있다.The height h of the protrusion 112 of the substrate 110 may be 5 μm to 5 mm.

웨어러블 압력 센서로서 작동하기 위해서는 최소 10kPa 이상의 압력을 감지할 수 있어야 하므로, 10kPa이상의 압력으로 구동 가능한 압력 범위를 갖는 센서를 만들기 위해서는 최소 5 um이상 높이의 패턴을 가져야 한다.In order to operate as a wearable pressure sensor, it must be able to sense a pressure of at least 10 kPa or more, so to make a sensor with a pressure range that can be driven with a pressure of 10 kPa or more, it must have a pattern with a height of at least 5 um.

그러나, 기판(110)의 돌출부(112)의 높이(h)가 5 mm 이상을 초과하게 되면 높이(h)가 너무 높아 압력의 변화에 의해서 변하는 전도성 층(161) 또는 반-절연성 층(162)과 전극의 접촉 면적(contact area) 변화가 적어지기 때문에 감도(sensitivity)가 낮아지는 문제가 있다.However, when the height h of the protrusion 112 of the substrate 110 exceeds 5 mm or more, the height h is too high and the conductive layer 161 or semi-insulating layer 162 is changed by a change in pressure. Since the change in the contact area between the electrode and the electrode is reduced, there is a problem in that the sensitivity is lowered.

이 후, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 기판(110)의 오목부(111) 및 돌출부(112) 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 코팅하는 단계(S120)를 진행한다.Thereafter, in the method for manufacturing the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are coated on the concave portion 111 and the protrusion 112 of the substrate 110 . Proceed to step S120.

제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 은(Ag), 인듐 주석 산화물(Indium tin oxide, ITO), 금(Au), 철(Fe), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나의 금속 나노 입자를 포함할 수 있다.The metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand may include at least one of silver (Ag), indium tin oxide (ITO), gold (Au), iron (Fe), palladium (Pd), and copper (Cu). It may include one metal nanoparticle.

제1 리간드 유기 리간드를 포함할 수 있고, 예를 들어, 제1 리간드는 TOPO(trioctylphosphineoxide), 옥타데칸올(octadecanol) 및 올레이트(oleate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The first ligand may include an organic ligand, for example, the first ligand may include at least one of trioctylphosphineoxide (TOPO), octadecanol, and oleate.

바람직하게는, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 올레이트 리간드로 둘러싸인 은 나노 입자가 사용될 수 있다.Preferably, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand may be silver nanoparticles surrounded by the oleate ligand.

또한, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 울트라 스프레이 코팅(ultra-spray coating), 전기 방사 코팅, 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 바 코팅(bar coating), 롤 코팅(roll coating), 딥 코팅(dip coating), 쉬어 코팅(shear coating), 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 또는 노즐 프린팅(nozzle printing)으로 기판(110) 상에 도포될 수 있고, 바람직하게는, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 스핀 코팅으로 기판(110) 상에 코팅될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand may be subjected to spray coating, spin coating, ultra-spray coating, electrospinning coating, or slot die coating. , gravure coating, bar coating, roll coating, dip coating, shear coating, screen printing, inkjet printing, or It may be applied on the substrate 110 by nozzle printing, and preferably, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand may be coated on the substrate 110 by spin coating, but the present invention is limited thereto. it is not going to be

이 후, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부(161, 162)를 형성하는 단계(S120 내지 S134)를 진행한다.Thereafter, the method for manufacturing the autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming the sensing units 161 and 162 by performing a ligand substitution process using the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand ( S120 to S134) are performed.

실시예에 따라, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부를 형성하는 단계는, 돌출부(112)에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 부착층(130)을 사용하여 선택적으로 제거하는 단계(S131), 제1 리간드 치환 공정을 통해 제1 리간드를 치환하여 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)를 포함하는 제1 금속 나노 입자층(140)을 형성하는 단계(S132), 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성된 기판(110) 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 코팅하는 단계 및 제2 리간드 치환 공정을 통해 제1 리간드를 치환하여 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)를 포함하는 제2 금속 나노 입자층(150)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of forming the sensing unit by performing a ligand substitution process using the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand includes attaching the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusion 112 . The first metal nanoparticle layer 140 including the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand by replacing the first ligand through a step (S131) of selectively removing the layer 130 using the first ligand substitution process ) forming (S132), coating the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand on the substrate 110 on which the first metal nanoparticle layer 140 is formed, and the second ligand substitution process. It may include forming the second metal nanoparticle layer 150 including the metal nanoparticle 150 surrounded by the third ligand by substituting the ligand.

먼저, 돌출부(112)에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 부착층(130)을 사용하여 선택적으로 제거하는 단계(S131)를 진행할 수 있다.First, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusion 112 may be selectively removed using the adhesion layer 130 ( S131 ).

부착층(130)은 반데르발스 힘(van der Waals force)을 크게 갖는 층으로서, 예를 들어, 부착층(130)은 테이프 또는 접착제를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The adhesive layer 130 is a layer having a large van der Waals force. For example, the adhesive layer 130 may use a tape or an adhesive, but is not limited thereto.

부착층(130)의 접착면에 맞닿도록 기판(110)의 상면(제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 코팅된 오목부(111) 및 돌출부(112)가 형성된 면)을 배치한 후, 기판(110)의 이면(제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 형성되는 않은 면)에 압력(이하에서는 제거 압력으로 명명하기로 한다)을 가한 다음, 기판(110)을 떼어내면, 부착층(130)에 접착되었던 기판(110)의 돌출부(112)에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 제거될 수 있다.After arranging the upper surface of the substrate 110 (the surface on which the concave portion 111 and the protrusion 112 coated with the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand) are formed in contact with the adhesive surface of the adhesion layer 130 ) , When a pressure (hereinafter, referred to as a removal pressure) is applied to the back surface of the substrate 110 (the surface on which the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand is not formed), and then the substrate 110 is removed, The metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusions 112 of the substrate 110 that were adhered to the adhesion layer 130 may be removed.

돌출부(112)에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 모두 제거되거나, 거의 다 제거되어 극히 소량의 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 남아있을 수 있어. 돌출부(112) 상에는 오목부(111)보다 밀도 또는 농도가 상대적으로 매우 낮도록 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 형성될 수 있다.All of the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusion 112 may be removed, or almost all of the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand may remain in a very small amount. The metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand may be formed on the protrusion 112 to have a relatively very low density or concentration than that of the concave portion 111 .

따라서, 기판(110)의 오목부(111)에는 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 높은 밀도로 존재하나, 돌출부(112)에는 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 매우 낮은 밀도로 존재하거나, 존재하지 않기 때문에 기판(110) 상에 이종 구조가 형성될 수 있다.Accordingly, in the recess 111 of the substrate 110, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are present at a high density, but in the protrusion 112, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are very low. A heterogeneous structure may be formed on the substrate 110 because it exists in density or does not exist.

즉, 기판(110)의 이면에 가해지는 제거 압력에 따라 돌출부(112) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 선택적으로 제거되는 범위 및 밀도가 조절될 수 있다.That is, the range and density in which the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusion 112 are selectively removed according to the removal pressure applied to the back surface of the substrate 110 may be controlled.

제거 압력은 200 Pa 내지 10 kPa 일 수 있고, 제거 압력이 200 Pa 미만이면, 제거 압력이 작아 돌출부(112) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 제거되지 않는 문제가 있고, 10 kPa 를 초과하면 오목부(110) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 제거되는 문제가 있다.The removal pressure may be 200 Pa to 10 kPa, and if the removal pressure is less than 200 Pa, there is a problem that the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusion 112 are not removed because the removal pressure is small, When it exceeds 10 kPa, there is a problem in that the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the concave portion 110 are removed.

부착층(130)에 의해 돌출부(112)에서 제거되는 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 80% 내지 99% 일 수 있고, 제거된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 80% 미만이면, 반-절연성 층(162) 및 전도성 층(161)의 차이가 작아져 기판(110)의 오목부(111)가 전도성을 가져 이종 구조를 갖지 못하는 문제가 있다.The metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand removed from the protrusion 112 by the adhesion layer 130 may be 80% to 99%, and the metal nanoparticles 120 surrounded by the removed first ligand are 80%. %, the difference between the semi-insulating layer 162 and the conductive layer 161 is small, so that the concave portion 111 of the substrate 110 has conductivity and thus does not have a heterogeneous structure.

실시예에 따라, 99%가 의미하는 것은 부착층(130)을 이용하여 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 제거할 때, 더 이상 육안으로 부착층(130)에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 묻어나오지 않을 정도로 제거를 진행하였을 때를 의미하며, 이는 100% 제거되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.According to an embodiment, 99% means that when removing the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand using the adhesion layer 130 , it is no longer surrounded by the first ligand in the adhesion layer 130 with the naked eye. It means when the metal nanoparticles 120 are removed to the extent that they do not come off, and this may have the same meaning as 100% removal.

따라서, 기판(110)의 오목부(111) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 30 % 내지 74%의 밀도를 가질 수 있고, 기판(110)의 돌출부(112) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자는 1 % 내지 15 %의 밀도를 가질 수 있다.Accordingly, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the concave portion 111 of the substrate 110 may have a density of 30% to 74%, and on the protrusion 112 of the substrate 110 . The metal nanoparticles surrounded by the formed first ligand may have a density of 1% to 15%.

기판(110) 상에 형성되는 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 나노 단위의 물질이기 때문에 밀도를 정확히 개수/cm3로의 표현이 어려우나, 전기적 특성으로 밀도(density)를 간접적으로 측정할 수 있다.Since the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the substrate 110 are nano-scale materials, it is difficult to accurately express the density in number/cm 3 , but the density can be indirectly measured with electrical properties. can

전도성 층(161)이 되는 오목부(111) 및 반- 절연성 층(162)이 되는 돌출부(112)는 비저항이 많은 차이를 나타내게 되는데, 오목부(111)의 비저항(resistivity, Ω*cm)은 1 X 10-2 내지 3.4 X 10-4 범위를 가질 수 있고, 돌출부(12)는 2 X 102 내지 1 X 104 범위를 가질 수 있다.The concave portion 111 to become the conductive layer 161 and the protrusion 112 to become the semi-insulating layer 162 exhibit a large difference in resistivity, and the resistivity (Ω*cm) of the concave portion 111 is It may have a range of 1 X 10 -2 to 3.4 X 10 -4 , and the protrusion 12 may have a range of 2 X 10 2 to 1 X 10 4 .

이 때, 금속 나노 입자가 구형상을 가진다고 가정하면, 충전 밀도(Closed packing density)인 0.74 보다는 낮고, 일반적으로 금속 나노 입자는 무작위로 랜덤(random)하게 배열되어 있기 때문에 충전 밀도(packing density)는 0.4 내지 0.5정도일 수 있다.At this time, assuming that the metal nanoparticles have a spherical shape, it is lower than the closed packing density of 0.74, and in general, since the metal nanoparticles are randomly arranged at random, the packing density is It may be about 0.4 to 0.5.

따라서, 기판(110)의 전도성 층(161)이 되는 오목부(111) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)의 충전 밀도(packing density)는 0.3 내지 0.74 일 수 있다.Accordingly, the packing density of the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the concave portion 111 serving as the conductive layer 161 of the substrate 110 may be 0.3 to 0.74.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서의 제조 방법은 부착층(130)을 이용하여 선택적으로 제거함으로써, 기판(110)의 일정 높이 이하로 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(121)가 제거할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an autonomous pressure sensor according to an embodiment of the present invention, the metal nanoparticles 121 surrounded by the first ligand to a predetermined height of the substrate 110 or less by selectively removing the adhesive layer 130 . can be removed

부착층(130)에 의해 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 제거되는 높이는 40 ㎛ 내지 500 ㎛ 일 수 있고, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 제거되는 높이가 40 ㎛ 미만이면 제거 압력이 너무 작아 일정하기 유지하기 힘든 문제가 있고, 500 ㎛ 를 초과하면 오목부(111) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(121)까지 제거되는 문제가 있다. The height at which the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are removed by the adhesion layer 130 may be 40 μm to 500 μm, and the height at which the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligands are removed is less than 40 μm. There is a problem in that the backside removal pressure is too small to keep it constant, and when it exceeds 500 μm, even the metal nanoparticles 121 surrounded by the first ligand formed on the concave portion 111 are removed.

이 후, 제1 리간드 치환 공정을 통해 제1 리간드를 치환하여 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)를 포함하는 제1 금속 나노 입자층(140)을 형성하는 단계(S132)를 진행할 수 있다.Thereafter, a step (S132) of forming the first metal nanoparticle layer 140 including the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand by substituting the first ligand through the first ligand substitution process may be performed.

제2 리간드는 유기 리간드가 사용될 수 있고, 바람직하게는, 제2 리간드는 티올기를 포함하는 리간드가 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는, 제2 리간드는 3-메르캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid, MPA) 및 1,2-에테인다이티올(1,2-ethanedithiol, EDT) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.An organic ligand may be used as the second ligand, and preferably, a ligand containing a thiol group may be used as the second ligand, and more preferably, the second ligand is 3-mercaptopropionic acid (MPA). ) and 1,2-ethanedithiol (1,2-ethaneedithiol, EDT) may include at least one.

예를 들어, 1,2-에테인다이티올(1,2-ethanedithiol, EDT) 리간드는 HSCCSH 와 같이 양쪽에 티올기를 포함하는 구조를 갖고, 1,2-에테인다이티올(1,2-ethanedithiol, EDT) 리간드는 염소(Cl-) 보다 전기적 특성은 낮으나, 올레이트 리간드보다 전도성이 뛰어나며, 제3 리간드를 포함하는 금속 나노 입자(150)와 강한 결합력을 나타낼 수 있다,For example, 1,2-ethanedithiol (1,2-ethanedithiol, EDT) ligand has a structure including thiol groups on both sides like HSCCSH, and 1,2-ethanedithiol (1,2-ethanedithiol, EDT) ) The ligand has lower electrical properties than chlorine (Cl ), but has superior conductivity than the oleate ligand, and may exhibit a strong bonding force with the metal nanoparticles 150 including the third ligand,

제1 금속 나노 입자층(140)은 부착층(130)을 사용하여 기판(110)의 돌출부(112) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 제거한 후, 제1 리간드 치환 공정을 진행하여 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)를 포함하는 제1 금속 나노 입자층(140)을 형서하므로, 기판(110)의 오목부(111) 및 돌출부(112) 상에 이종 구조를 갖도록 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성될 수 있다.The first metal nanoparticle layer 140 is formed by removing the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the protrusion 112 of the substrate 110 using the adhesion layer 130 , and then performing a first ligand substitution process. Since the first metal nanoparticle layer 140 including the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand is formed by proceeding, the first metal nanoparticle layer 140 is formed to have a heterogeneous structure on the concave portion 111 and the protruding portion 112 of the substrate 110 . One metal nanoparticle layer 140 may be formed.

보다 구체적으로는, 기판(110)의 돌출부(112) 상에는 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성되지 않거나, 제1 금속 나노 입자층(140)이 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)를 극히 낮은 농도 또는 밀도로 포함하고, 기판(110)의 오목부(111) 상에는 높은 농도 또는 밀도로 제1 금속 나노 입자층이 형성되어, 이종 구조를 가질 수 있다.More specifically, the first metal nanoparticle layer 140 is not formed on the protrusion 112 of the substrate 110, or the first metal nanoparticle layer 140 is surrounded by the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand. It contains a low concentration or density, and the first metal nanoparticle layer is formed on the concave portion 111 of the substrate 110 at a high concentration or density to have a heterogeneous structure.

또한, 기판(110)의 돌출부(112) 상에 형성된 제1 금속 나노 입자층(140)은 기판(140)의 오목부(111) 상에 형성된 제1 금속 나노 입자층(140)보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 밀도가 상대적으로 낮기 때문에, 기판(110)의 돌출부(112) 상에 형성된 제1 금속 나노 입자층(140)의 두께는 기판(140)의 오목부(111) 상에 형성된 제1 금속 나노 입자층(140)의 두께 보다 작을 수 있다.In addition, the first metal nanoparticle layer 140 formed on the protrusion 112 of the substrate 110 is surrounded by the second ligand rather than the first metal nanoparticle layer 140 formed on the recess 111 of the substrate 140 . Since the density of the metal nanoparticles is relatively low, the thickness of the first metal nanoparticle layer 140 formed on the protrusion 112 of the substrate 110 is the same as the thickness of the first metal nanoparticle layer 140 formed on the concave portion 111 of the substrate 140 . It may be smaller than the thickness of the nanoparticle layer 140 .

이 후, 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성된 기판(110) 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 코팅하는 단계(S133)를 진행할 수 있다.After that, a step (S133) of coating the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand on the substrate 110 on which the first metal nanoparticle layer 140 is formed may be performed.

제1 금속 나노 입자층(140)이 형성된 기판(110) 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 코팅하는 단계(S133)는 기판(110)의 오목부(111) 및 돌출부(112) 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 코팅하는 단계(S120)와 동일한 물질 또는 방법으로 진행될 수 있으므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 생략하기로 한다.The step of coating the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand on the substrate 110 on which the first metal nanoparticle layer 140 is formed ( S133 ) is the concave portion 111 and the protruding portion 112 of the substrate 110 . Since it may proceed with the same material or method as the step (S120) of coating the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand on the surface, the same components will be omitted.

마지막으로, 제2 리간드 치환 공정을 통해 제1 리간드를 치환하여 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)를 포함하는 제2 금속 나노 입자층(150)을 형성하는 단계(S134)를 진행할 수 있다.Finally, the step (S134) of forming the second metal nanoparticle layer 150 including the metal nanoparticle 150 surrounded by the third ligand by substituting the first ligand through the second ligand substitution process may be performed.

단계 S134는 도 3을 참고하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Step S134 will be described in more detail with reference to FIG. 3 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법의 단계 S134 를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating step S134 of a method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

제3 리간드는 무기 리간드를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 제3 리간드는 황 이온(S2-), 염소 이온(Cl-), 브롬 이온(Br-), 티오시안산 이온(SCN-), 아이오딘 이온(I-), 이황화물 이온(HS-), 텔루륨 이온(Te2-), 수산화 이온(OH-), 사불화붕산 이온(BF4-) 및 육불화인산 이온(PF6-) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 제3 리간드는 할라이드 리간드일 수 있다.The third ligand may include an inorganic ligand, and preferably, the third ligand is a sulfur ion (S 2 − ), a chlorine ion (Cl ), a bromine ion (Br ), a thiocyanate ion (SCN ). , iodine ion (I - ), disulfide ion (HS - ), tellurium ion (Te 2- ), hydroxide ion (OH - ), tetrafluoroborate ion (BF 4- ) and hexafluorophosphate ion (PF 6 ) - ), and more preferably, the third ligand may be a halide ligand.

할라이드 리간드는 염소 이온(Cl-), 브롬 이온(Br-), 아이오딘 이온(I-), 사불화붕산 이온(BF4-) 및 육불화인산 이온(PF6-) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 제3 리간드는 염소 이온(Cl-) 리간드일 수 있다.The halide ligand includes at least one of a chlorine ion (Cl - ), a bromine ion (Br - ), an iodine ion (I - ), a tetrafluoroborate ion ( BF4- ), and a hexafluorophosphate ion ( PF6- ) and preferably, the third ligand may be a chlorine ion (Cl ) ligand.

할라이드 리간드는 다른 리간드보다 높은 전도성을 나타내기 때문에, 제3 리간드로 할라이드 리간드를 사용하면 압력 센서의 민감도를 보다 향상시킬 수 있다.Since the halide ligand exhibits higher conductivity than other ligands, the use of the halide ligand as the third ligand may further improve the sensitivity of the pressure sensor.

따라서, 제3 리간드는 제1 리간드 및 제2 리간드보다 길이가 짧은 무기 리간드를 사용할 수 있고, 제3 리간드를 제1 리간드 및 제2 리간드보다 길이가 짧은 무기 리간드를 사용함으로써, 금속 나노 입자 간의 거리가 거의 0에 가깝게 짧아져 미세 클러스터 간의 융합이 모두 진행됨으로써, 전도성을 나타낼 수 있다.Therefore, as the third ligand, an inorganic ligand shorter than the first ligand and the second ligand may be used, and the third ligand may be an inorganic ligand shorter than the first ligand and the second ligand, so that the distance between the metal nanoparticles is shortened to almost 0, so that all fusions between the fine clusters proceed, thereby indicating conductivity.

예를 들어, 제2 리간드 치환 공정은 NH4Cl을 극성 용매에 녹이면 NH4+와 Cl-로 이온화되는데, 이 용액을 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성된 기판(110) 상에 코팅하면 +로 챠지(charged)된 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)의 금속 나노 입자의 표면에 염소 이온(Cl-)이 결합되고, 제2 리간드는 극성 용매와 함께 제거되어 제2 리간드가 제3 리간드인 염소 이온(Cl-)로 치환될 수 있다.For example, in the second ligand substitution process, when NH 4 Cl is dissolved in a polar solvent, it is ionized into NH 4+ and Cl . When this solution is coated on the substrate 110 on which the first metal nanoparticle layer 140 is formed, + Chloride ions (Cl ) are bonded to the surface of the metal nanoparticles of the metal nanoparticles 140 surrounded by the charged second ligand, and the second ligand is removed together with the polar solvent so that the second ligand is removed from the third It may be substituted with a chlorine ion (Cl ) as a ligand.

제2 리간드 치환 공정을 통해 제1 리간드를 치환하여 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)를 포함하는 제2 금속 나노 입자층(150)을 형성하는 단계(S134)는 기판(110) 상에서 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)의 하부에 2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)가 형성되지 않은 기판(110) 상에서는 제3 리간드가 응집 효과를 갖고, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)의 하부에 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)가 형성된 기판 상에서는 응집 효과를 갖지 않는 것을 이용하여 선택적으로 제2 리간도로 둘러싸인 금속 나노 입자(140) 상에 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)를 형성함으로써, 기판(110)의 돌출부(111) 상에는 반-절연성 층(Semi-insulating layer; 161)이 형성되고, 기판(110)의 오목부(112) 상에는 전도성 층(conductive layer; 162)이 형성될 수 있다Forming the second metal nanoparticle layer 150 including the metal nanoparticle 150 surrounded by the third ligand by substituting the first ligand through the second ligand substitution process ( S134 ) is the first step on the substrate 110 . On the substrate 110 on which the metal nanoparticles 140 surrounded by the two ligands are not formed under the metal nanoparticles 120 surrounded by the ligands, the third ligand has an aggregation effect, and the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligands 120 ) on the substrate on which the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand are formed on the lower portion of the metal nanoparticles surrounded by the third ligand on the metal nanoparticles 140 selectively surrounded by the second ligand by using those that do not have an aggregation effect By forming the particles 150 , a semi-insulating layer 161 is formed on the protrusion 111 of the substrate 110 , and a conductive layer is formed on the recess 112 of the substrate 110 . 162) can be formed

보다 구체적으로, 기판(110)의 돌출부(112) 상에 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)가 모두 제거되어 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성되지 않은 경우, 제2 리간드 치환 공정을 진행하면, 기판(110)의 돌출부(112) 상에는 접착층 역할을 하는 제1 금속 나노 입자층(140)이 존재하지 않으므로, 제3 리간드의 강한 응집 효과에 의해 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)로 치환되면서 응집되어 기판(110)의 돌출부(112) 상에서 제거될 수 있다.More specifically, when all the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand are removed on the protrusion 112 of the substrate 110 and the first metal nanoparticle layer 140 is not formed, the second ligand substitution process is performed. As it proceeds, since the first metal nanoparticle layer 140 serving as an adhesive layer does not exist on the protrusion 112 of the substrate 110, the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand by the strong aggregation effect of the third ligand. may be aggregated while being replaced by the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand and removed on the protrusion 112 of the substrate 110 .

만약, 기판(110)의 돌출부(112) 상에 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)가 극히 낮을 농도 또는 밀도로 포함하여 밀도가 낮은 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성되는 경우, 기판(110)의 돌출부(112) 상에는 접착층 역할을 하는 제1 금속 나노 입자층(140)이 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)의 밀도가 매우 낮아, 돌출부(112) 상에 제2 리간드로 치환된 금속 나노 입자(140)가 형성된 영역 및 제2 리간드로 치횐된 금속 나노 입자(140)가 형성되지 않은 영역을 포함할 수 있다.If the first metal nanoparticle layer 140 having a low density is formed on the protrusion 112 of the substrate 110 by including the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand at an extremely low concentration or density, the substrate The first metal nanoparticle layer 140 serving as an adhesive layer on the protrusion 112 of 110 has a very low density of the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand, and is replaced with a second ligand on the protrusion 112 . It may include a region in which the metal nanoparticles 140 are formed and a region in which the metal nanoparticles 140 displaced by the second ligand are not formed.

이 때, 제2 리간드 치환 공정을 진행하면, 제3 리간드의 강한 응집 효과에 의해 하부에 제2 리간드로 치환된 금속 나노 입자(140)가 형성되지 않은 영역은 제3 리간드의 강한 응집 효과에 의해 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)로 치환되면서 응집되어 기판(110)의 돌출부(112) 상에서 제거될 수 있고, 하부에 제2 리간드로 치환된 금속 나노 입자(140)가 형성된 영역은 제2 리간드로 치환된 금속 나노 입자(140)가 접착층 역할을 하여 제1 금속 나노 입자층(140) 상에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)는 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)로 치환되어 결합될 수 있다.At this time, when the second ligand substitution process is performed, the region in which the metal nanoparticles 140 substituted with the second ligand are not formed due to the strong aggregation effect of the third ligand due to the strong aggregation effect of the third ligand. The metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are agglomerated while being replaced by the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand, and can be removed from the protrusion 112 of the substrate 110, and replaced with the second ligand at the bottom. In the region where the metal nanoparticles 140 are formed, the metal nanoparticles 140 substituted with the second ligand act as an adhesive layer, and the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand formed on the first metal nanoparticle layer 140 are formed. may be substituted with the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand.

따라서, 기판(110)의 돌출부(112)는 제3 리간드로 치환된 금속 나노 입자를 포함하지 않거나, 낮은 밀도로 포함하여 반-절연성을 갖는 반-절연성 층(162)이 형성될 수 있다.Accordingly, the semi-insulating layer 162 having semi-insulating properties may be formed as the protrusion 112 of the substrate 110 does not contain or contains the metal nanoparticles substituted with the third ligand at a low density.

반-절연성은 매우 낮은 전도성을 갖는 것을 의미하고, 반-절연성 층(162)의 전기 전도도는 2 X 102 내지 1 X 104 Ω*cm 일 수 있다.Semi-insulating means having a very low conductivity, and the electrical conductivity of the semi-insulating layer 162 may be 2 X 10 2 to 1 X 10 4 Ω*cm.

이는, 전도성 층(161)에 비해서 80 % 내지 100%의 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 제거되었을 때의 값이다.This is a value when the metal nanoparticles 120 surrounded by 80% to 100% of the first ligand compared to the conductive layer 161 are removed.

따라서, 반-절연성 층(162)의 충전 밀도는 전도성 층(161)의 충전 밀도(packing density)인 0.3 내지 0.74에서 80% 내지 100%가 제거된, 0 내지 0.15 범위일 수 있다.Accordingly, the packing density of the semi-insulating layer 162 may range from 0 to 0.15, with 80% to 100% removed from the 0.3 to 0.74 packing density of the conductive layer 161 .

만약, 기판(110)의 오목부(111) 상에는 제1 금속 나노 입자층(140)이 형성되어 있는 경우, 제2 리간드 치환 공정을 진행하면, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)의 하부에 형성된 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)은 접착층으로 작용하여 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)가 리간드 치환되어 형성된 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)는 응집 효과에 저항성을 가져 제1 금속 나노 입자층(140) 상에 제2 금속 나노 입자층(150)이 형성될 수 있다.If the first metal nanoparticle layer 140 is formed on the concave portion 111 of the substrate 110, when the second ligand substitution process is performed, the lower portion of the metal nanoparticle 120 surrounded by the first ligand The formed metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand act as an adhesive layer, so that the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand are ligand-substituted and the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand are resistant to the aggregation effect. Thus, the second metal nanoparticle layer 150 may be formed on the first metal nanoparticle layer 140 .

따라서, 기판(110)의 오목부(111)는 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 높은 밀도로 포함하여 전도성을 갖는 전도성 층(162)이 형성될 수 있다.Accordingly, the concave portion 111 of the substrate 110 may include the metal nanoparticles surrounded by the third ligand at a high density to form the conductive layer 162 having conductivity.

예를 들어, 제2 리간드로 티올기 리간드를 사용하는 경우, 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)가 하부에 형성된 티올기 리간드에 강력하게 결합되어 제3 리간드의 응집 효과에 대해 저항성을 가질 수 있다.For example, when a thiol-group ligand is used as the second ligand, the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand are strongly bound to the thiol-group ligand formed thereunder to have resistance to the aggregation effect of the third ligand. can

따라서, 제2 리간드 치환 공정은, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)의 하부의 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)의 유무에 따라 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)의 저항성이 조절될 수 있다.Therefore, in the second ligand substitution process, the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand according to the presence or absence of the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand under the metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand. Resistance can be controlled.

또한, 반-절연성 층(162)은 전도성 층(161)보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140)가 낮은 밀도로 형성되므로, 반-절연성 층(162)의 두께는 전도성 층(161)보다 얇을 수 있다.In addition, since the semi-insulating layer 162 is formed with a lower density of the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand than the conductive layer 161 , the thickness of the semi-insulating layer 162 is greater than that of the conductive layer 161 . can be thin.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법에 의해 감지부는 오목부(111)에는 전도성 층(161)이 형성되고, 돌출부(112)에는 반-절연성 층(162)이 형성되는 이종 구조일 수 있다.Accordingly, the conductive layer 161 is formed in the concave portion 111 of the sensing unit and the semi-insulating layer 162 is formed in the protruding portion 112 by the method of manufacturing the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention. It may be a heterogeneous structure.

이로인해, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(140) 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)를 일정한 높이를 갖도록 규칙적으로 형성된 기판(110)의 오목부(111) 및 돌출부(112) 상에 코팅함으로써, 압력에 따른 저항의 변화를 민감하게 감지할 수 있다.For this reason, in the method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention, the metal nanoparticles 140 surrounded by the second ligand and the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand are regularly formed to have a constant height. By coating the concave portion 111 and the protruding portion 112 of the substrate 110 , a change in resistance according to pressure may be sensitively detected.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법은 오목부(111) 및 돌출부(112)를 포함하는 기판(110) 상에 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(150)를 강하게 접착하는 제1 금속 나노 입자층(접착층의 역할; 140)을 형성하여 상온 및 상압에서 손쉽게 선택적으로 기판(110)의 돌출부(112) 상에 코팅된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(120)를 제거할 수 있다.In addition, the method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention strongly presses the metal nanoparticles 150 surrounded by the third ligand on the substrate 110 including the concave portion 111 and the protrusion 112 . The metal nanoparticles 120 surrounded by the first ligand coated on the protrusions 112 of the substrate 110 are easily and selectively removed at room temperature and pressure by forming the first metal nanoparticle layer (the role of the adhesive layer; 140) to adhere. can do.

마지막으로, 도 1에 도시하지는 않았지만, 기판(110)과 마주하도록 전극을 배치하는 단계를 포함한다.Finally, although not shown in FIG. 1 , the method includes disposing an electrode to face the substrate 110 .

전극은 기재 상에 박막으로 형성될 수 있고, 기재는 기판(110)과 동일한 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The electrode may be formed as a thin film on the substrate, and the same material as the substrate 110 may be used for the substrate, but is not limited thereto.

전극은 감지부와(161, 162)와 전기적으로 연결되며, 이를 위해 전도성 물질로 이루어질 수 있다.The electrodes are electrically connected to the sensing units 161 and 162 and may be made of a conductive material for this purpose.

전극은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 불소 함유 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide, FTO), 인듐 함유 산화주석(Indium doped Tin Oxide, ITO), 알루미늄 함유 산화아연(Al-doped Zinc Oxide, AZO) 및 인듐 함유 산화아연(Indium doped Zinc Oxide, IZO) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Electrodes are gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), fluorine-doped tin oxide (FTO), indium-doped tin oxide (ITO), aluminum-containing zinc oxide (Al-) doped zinc oxide (AZO) and indium-containing zinc oxide (Indium doped zinc oxide, IZO) may include at least one, but is not limited thereto.

도 4는 종래의 압력 센서의 단면도 및 전류 변화를 도시한 그래프이다.4 is a graph showing a cross-sectional view and a current change of a conventional pressure sensor.

종래의 압력 센서는 요철 패턴을 포함하는 기판(10) 상에 형성된 감지부(20)를 포함하고, 기판(10)과 마주보도록 전극(30)이 배치될 수 있다.A conventional pressure sensor may include a sensing unit 20 formed on a substrate 10 having an uneven pattern, and an electrode 30 may be disposed to face the substrate 10 .

서로 다른(물리적으로 떨어져 있는) 두개의 전극(30) 사이를 이어주는 감지부(20)가 형성되어 있고, 전류는 전극(30)에서 전도층(20)을 타고 기판(10)에 형성된 또 다른 전극으로 흐르게 된다.A sensing unit 20 is formed to connect two different (physically separated) electrodes 30 , and a current travels through the conductive layer 20 from the electrode 30 to another electrode formed on the substrate 10 . will flow to

압력 센서에 압력이 증가하게 되면 감지부(20)가 전극(30)과 맞닿게 되는 면적이 넓어지게 되고, 이에 따라, 전류가 흐를 수 있는 경로(path)가 넓어지게 되므로, 압력이 증가되면서 두개의 전극(30) 사이에 흐르는 전류가 늘어나게 될 수 있다.When the pressure in the pressure sensor increases, the area in which the sensing unit 20 comes into contact with the electrode 30 increases, and accordingly, the path through which the current can flow is widened, so that as the pressure increases, the two The current flowing between the electrodes 30 may be increased.

그러나, 종래의 압력 센서는 감지부(20)가 이종 구조를 갖도록 형성되어 있지 않으므로, 한 개의 기울기를 갖도록 형성되고 특정 압력 이하에서는 센서로서 작동할 수 없다.However, since the conventional pressure sensor is not formed to have a heterogeneous structure in the sensing unit 20, it is formed to have a single inclination and cannot operate as a sensor below a specific pressure.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 단면도 및 전류 변화를 도시한 그래프 및 단면도이다.5 is a graph and a cross-sectional view illustrating a cross-sectional view and a current change of an autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법에 의해 제조되므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention is manufactured by the manufacturing method of the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention, a description of the same components will be omitted.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 오목부 및 돌출부를 포함하는 기판(110), 기판(110)의 오목부 및 돌출부 상에 형성되는 감지부 및 기판(110)과 마주하도록 배치된 전극(170)을 포함한다.The autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention is disposed to face the substrate 110 including the concave portion and the protrusion, the sensing unit formed on the concave and protruding portions of the substrate 110 and the substrate 110 . It includes an electrode 170 .

감지부는 기판(110)의 오목부 상에 형성된 전도성 층(161) 및 기판(110)의 돌출부 상에 형성되는 반-절연성 층(162)을 포함하는 이종 구조를 가질 수 있다.The sensing unit may have a heterogeneous structure including a conductive layer 161 formed on the concave portion of the substrate 110 and a semi-insulating layer 162 formed on the protrusion of the substrate 110 .

전도성 층(161)은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 포함할 수 있다.The conductive layer 161 may include a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand and a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand.

반-절연성 층(162)은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 포함하지 않거나, 전도성 층(161)보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 밀도가 낮은 제1 금속 나노 입자층 및 제2 금속 나노 입자층을 포함할 수 있다.The semi-insulating layer 162 does not include a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand and a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand, or the conductive layer 161 ) may include a first metal nanoparticle layer and a second metal nanoparticle layer having a lower density of the metal nanoparticles surrounded by the second ligand and the metal nanoparticles surrounded by the third ligand.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 통각 및 촉각을 감지할 수 있다.The autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention may sense pain and tactile sensations.

보다 구체적으로, 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 인간의 통각 및 촉각의 상호관계를 모방한 압력 센서로, 인간의 통각 및 촉각의 상호관계를 살펴보면, 인간은 통각이 느껴지는 임계 압력 이하에서는 촉각 신경(large-diameter)이 통각 신경(small diameter)에 비해서 더 강하게 반응하기 때문에 촉각 반응만이 뇌로 전달될 수 있다.More specifically, the autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention is a pressure sensor that imitates the interrelationship between human pain and tactile sensation. In , only tactile responses can be transmitted to the brain because large-diameter tactile nerves react more strongly than pain nerves (small diameter).

반면, 임계 압력 이상에서는 통각 신경이 촉각 신경에 비해 더 강하게 반응하기 때문에 통각이 뇌로 전달될 수 있다.On the other hand, above the critical pressure, nociceptive nerves respond more strongly than tactile nerves, so that nociception can be transmitted to the brain.

따라서, 인간의 피부라는 센서는 스스로 압력의 정도를 측정하여 촉각인지 통각인지 판단한 후 뇌로 정보를 전달할 수 있다.Therefore, the sensor called human skin can measure the level of pressure by itself, determine whether it is tactile or nociceptive, and then transmit information to the brain.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 감지부가 전도성 층(161) 및 반-절연성 층(162)를 포함하는 이종 구조를 가지므로, 특정 압력 이하의 압력에서는 촉각을 감지할 수 있고, 특정 압력 이상에서는 통각을 감지할 수 있다.In the autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention, since the sensing unit has a heterogeneous structure including a conductive layer 161 and a semi-insulating layer 162, a tactile sense can be sensed at a pressure below a specific pressure, Above a certain pressure, pain can be detected.

또한, 사람마다 통각을 느끼는 임계 압력이 다른 것처럼, 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서는 부착층을 이용하여 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 선택적으로 제거할 때, 부착층에 인가하는 압력을 조절하여 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자가 제거되는 범위 및 밀도를 조절하여 통각을 느끼는 임계 압력을 제어할 수 있다,In addition, just as the threshold pressure to feel pain is different for each person, the autonomous judgment pressure sensor according to an embodiment of the present invention uses the adhesion layer to selectively remove metal nanoparticles surrounded by the first ligand, which is applied to the adhesion layer. By adjusting the pressure, it is possible to control the critical pressure at which pain is felt by adjusting the range and density in which the metal nanoparticles surrounded by the first ligand are removed.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서는 제2 리간드 치환된 금속 나노 입자(예; 티올기가 존재하는 유기 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자) 및 제2 리간드 치환(예; 할라이드 리간드 치환) 공정을 이용하여 돌출부 상에는 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자가 모두 박리되거나 일부 박리되고, 오목부 상에는 제3 리간드로 치환된 금속 나노 입자를 모두 포함하므로, 제1 리간드보다 더 큰 전도성을 갖는 제3 리간드(예; 할라이드 리간드)로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하여 압력 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.The autonomous pressure sensor according to an embodiment of the present invention uses a second ligand-substituted metal nanoparticle (eg, a metal nanoparticle surrounded by an organic ligand having a thiol group) and a second ligand substitution (eg, halide ligand substitution) process. Thus, all metal nanoparticles surrounded by the third ligand are peeled off or partially peeled off on the protrusion, and all metal nanoparticles substituted with the third ligand are included on the concave portion, so a third ligand having greater conductivity than the first ligand (e.g. By including metal nanoparticles surrounded by halide ligands), the sensitivity of the pressure sensor can be improved.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서는 부착층 및 제2 리간드 치환 공정을 통한 박리 현상을 이용하여 요철(오목부 및 돌출부를 포함)이 존재하는 기판(110) 상에 전기 전도성 차이가 크게 나는 두 가지 영역(전도성 층 및 반-절연성 층)을 형성할 수 있다.The autonomous pressure sensor according to the embodiment of the present invention has a large electrical conductivity difference on the substrate 110 having irregularities (including concavities and protrusions) using the peeling phenomenon through the adhesion layer and the second ligand substitution process. I can form two regions (conductive layer and semi-insulating layer).

첫 번째 영역은 기판(110)의 돌출부에 존재하고, 이 영역은 낮은 밀도로 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(예; 할리이드 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자)를 포함하거나, 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(예; 할리이드 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자)를 포함하지 않는 영역일 수 있다.The first region is present in the protrusion of the substrate 110 , and this region contains metal nanoparticles (eg, metal nanoparticles surrounded by halide ligands) surrounded by a third ligand at a low density, or a metal surrounded by a third ligand. It may be a region that does not include nanoparticles (eg, metal nanoparticles surrounded by halide ligands).

두 번째 영역은 기판(110)의 오목부에 존재하고, 이 영역은 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(예; 할리이드 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자)를 높은 밀도로 포함하는 영역일 수 있다.The second region is present in the concave portion of the substrate 110 , and this region may be a region including metal nanoparticles surrounded by a third ligand (eg, metal nanoparticles surrounded by halide ligands) at a high density.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서는 제2 리간드 치환 공정을 통한 박리 현상을 이용하나, 첫번째 영역인 오목부 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자가 모두 박리되지 않기 때문에, 첫 번째 영역은 반-절연성을 가질 수 있다. The autonomous pressure sensor according to the embodiment of the present invention uses the peeling phenomenon through the second ligand substitution process, but since all the metal nanoparticles surrounded by the first ligand on the concave portion, which is the first region, are not peeled off, the first region may have semi-insulating properties.

본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서는 압력에 따라 전극(170)과 기판(110)의 오목부 및 돌출부 상에 형성된 반-절연성 층(162)의 닫는 면적이 증가될 수 있다.In the autonomous pressure sensor according to an embodiment of the present invention, the closing area of the semi-insulating layer 162 formed on the concave and protruding portions of the electrode 170 and the substrate 110 may be increased according to pressure.

즉, 전극에 낮은 압력의 제1 압력(P1)이 가하면, 반-절연성 층(162)의 일부분만 전극에 접촉되어 낮은 전류 값을 나타내지만, 전극(170)에 제1 압력(P1)보다 높은 임계 압력인 제2 압력(P2)을 가하면 반-절연성 층이 모두 전극에 접촉하게 되어 급격히 센서 감도의 변화되고 전력(전류) 값이 급격히 증가되며, 제2 압력(P2)보다 높은 제3 압력(P3)을 가하면 반-절연(162) 층 및 전도성 층(161)이 모두 전극에 접촉되어 높은 전류 값을 나타낼 수 있다.That is, when a first pressure P1 of a low pressure is applied to the electrode, only a portion of the semi-insulating layer 162 is in contact with the electrode and exhibits a low current value, but is higher than the first pressure P1 on the electrode 170 . When the second pressure P2, which is a critical pressure, is applied, all of the semi-insulating layer comes into contact with the electrode, so that the sensor sensitivity is rapidly changed and the power (current) value is rapidly increased, and the third pressure ( When P3) is applied, both the semi-insulating 162 layer and the conductive layer 161 may be in contact with the electrode to exhibit a high current value.

보다 구체적으로, 기판(110)에는 또 다른 전극이 형성될 수 있고, 따라서, 초기에 서로 다른(물리적으로 떨어져 있는) 두개의 전극(170) 사이를 이어주는 감지부(162)가 형성될 수 있다.More specifically, another electrode may be formed on the substrate 110 , and thus, a sensing unit 162 connecting two electrodes 170 that are different (physically separated) from each other may be initially formed.

이하에서는, 기판 상에 형성되어 있는 전극을 제2 전극으로 하고, 기판에 대향하도록 배치되어 있는 전극을 제1 전극으로 명명하여 설명하도록 한다.Hereinafter, an electrode formed on the substrate will be referred to as a second electrode, and an electrode disposed to face the substrate will be referred to as a first electrode.

전류는 제1 전극(170)에서 반-절연 층(162)을 통해 제2 전극으로 흐르게 되고, 압력이 증가되면서 반-절연성층(162)과 제1 전극(170)의 접촉 면적이 넓어져 전류가 더 잘 흐를 수 있다. 그러나, 반-절연성층(162)은 반-절연성 특성을 갖기 때문에 전류의 증가폭이 크게 변화되지 않을 알 수 있다(P1).A current flows from the first electrode 170 to the second electrode through the semi-insulating layer 162, and as the pressure increases, the contact area between the semi-insulating layer 162 and the first electrode 170 increases, so that the current can flow better. However, since the semi-insulating layer 162 has semi-insulating properties, it can be seen that the increase in current does not change significantly (P1).

P1 중, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 제거한 압력 근방에 도달하게 되면, 이종 구조에 의해 오목부의 전도성 층(161)과 제1 전극(170)이 접촉되게 되고, 이 때 전도성 층(161)의 낮은 저항으로 인하여 전류 값은 급격하게 증가될 수 있다.In P1, when the pressure near the removal of the metal nanoparticles surrounded by the first ligand is reached, the conductive layer 161 of the concave portion and the first electrode 170 come into contact with each other due to the heterogeneous structure, and at this time, the conductive layer 161 Due to the low resistance of , the current value can be increased rapidly.

P2 상태 이후, 압력을 더 증가시키면, 전도성 층(161)과 제1 전극(170)이 접촉되는 면적이 넓어지면서 전류 값이 더욱 증가되고, 증가폭은 P1 상태보다 100배 내지 1000배 더 클 수 있다.If the pressure is further increased after the P2 state, the current value is further increased as the contact area between the conductive layer 161 and the first electrode 170 is increased, and the increase may be 100 to 1000 times greater than that in the P1 state. .

P3 상태의 y축은 로그스케일(1og scale)을 갖는다.The y-axis of the P3 state has a log scale (1og scale).

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서는 임계 압력인 제2 압력(P2) 이하의 압력에서는 촉각을 감지하고, 임계 압력인 제2 압력(P2) 이상의 압력에서는 통각을 감지할 수 있다.Accordingly, the autonomous pressure sensor according to an embodiment of the present invention can detect a tactile sensation at a pressure below the critical pressure of the second pressure P2, and detect pain at a pressure above the critical pressure of the second pressure P2. .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 압력 센서는 부착층을 이용하여 기판(110)의 돌출부 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 모두 제거하거나 극히 일부만 남겨두어 절연성이 높은 반-절연성 층(162)을 형성하므로, 압력이 가해지지 않은 경우, 전도성 층(161)이 아닌 절연성이 높은 반-절연성 층(162)이 전극에 접촉되기 때문에 전력 소모가 적은 고효율의 압력 센서를 제공할 수 있다.In addition, the autonomous pressure sensor according to the embodiment of the present invention removes all or only a small portion of the metal nanoparticles surrounded by the first ligand on the protrusion of the substrate 110 using an adhesive layer, so that a semi-insulating layer with high insulation properties Since the 162 is formed, when no pressure is applied, the highly insulating semi-insulating layer 162, not the conductive layer 161, is in contact with the electrode, so that a high-efficiency pressure sensor with low power consumption can be provided. .

[실시예 1]: Ag 나노 입자[Example 1]: Ag nanoparticles

0.9g의 질산은(AgNO3), 22.5 mL의 올레산(oleic acid) 및 2.5 mL의 올레일아민(oleylamine)을 혼합하여 합성 용액을 제조하고, 제조된 합성 용액을 2시간 동안 70℃에서 탈기시킨 다음, 1 ℃·in-1의 승온 속도로 온도를 180℃로 증가시킨 후, 냉각시켜 제1 유기 리간드를 포함하는 은 나노 입자를 합성하였다.A synthesis solution was prepared by mixing 0.9 g of silver nitrate (AgNO3), 22.5 mL of oleic acid, and 2.5 mL of oleylamine, and the prepared synthesis solution was degassed at 70°C for 2 hours, After increasing the temperature to 180°C at a temperature increase rate of 1°C·in −1 , it was cooled to synthesize silver nanoparticles including the first organic ligand.

제1 유기 리간드를 포함하는 은 나노 입자를 톨루엔 및 에탄올로 5000rpm에서 5분간 원심 분리하여 세척하는 세척 공정을 3회 반복 진행하여 침전된 제1 유기 리간드를 포함하는 은 나노 입자를 옥탄에 분산시켜 200 mg·mL-1의 농도를 갖는 제1 유기 리간드를 포함하는 은 나노 입자 용액을 제조하였다.The washing process of washing silver nanoparticles containing the first organic ligand by centrifugation with toluene and ethanol at 5000 rpm for 5 minutes was repeated three times to disperse the silver nanoparticles containing the first organic ligand precipitated in octane 200 A silver nanoparticle solution including the first organic ligand having a concentration of mg·mL -1 was prepared.

제1 유기 리간드를 포함하는 은 나노 입자 용액을 APTES 처리된 패턴된 폴리디메틸실록산(PDMS) 기판 상에 1000rpm으로 스핀 코팅하여 은 나노 입자 박막을 형성한 다음, 메탄올 EDT (0.02 vol/vol%) 및 NH4Cl(10 mM)을 포함하는 리간드 치환 용액을 사용하여 리간드 치환 처리를 진행하였다.A silver nanoparticle solution containing the first organic ligand was spin-coated on an APTES-treated patterned polydimethylsiloxane (PDMS) substrate at 1000 rpm to form a silver nanoparticle thin film, followed by methanol EDT (0.02 vol/vol%) and Ligand substitution treatment was performed using a ligand substitution solution containing NH 4 Cl (10 mM).

이때, 모든 리간드 치환 처리는 공정 시간을 60초로 조절하여 진행하였다.At this time, all ligand substitution treatments were performed by adjusting the process time to 60 seconds.

[실시예 2]: ITO 나노 입자[Example 2]: ITO nanoparticles

예시) 1.313g의 아세테이트 인듐(In(Ac)3), 0.118g의 아세테이트 주석(Sn(Ac)2), 3.425g 의 미리스틱산(Myristic acid) 및 100 mL의 옥타데신(1-Octadecene)을 혼합하여 합성 용액을 제조하고, 제조된 합성 용액을 2시간 동안 110℃에서 탈기시킨 다음, 온도를 295℃로 증가시킨 후, 5mL의 올레이아민(oleylamine)과 5mL의 옥타데신(1-Octadecene)을 혼합한 용액을 빠르게 넣어준다. 280℃에서 1시간 열처리후 240℃에서 다시 한시간 열처리해준 후 상온까지 식혀준다.Example) 1.313 g of indium acetate (In(Ac) 3 ), 0.118 g of tin acetate (Sn(Ac) 2 ), 3.425 g of Myristic acid and 100 mL of octadecine (1-Octadecene) A synthesis solution was prepared by mixing, and the prepared synthesis solution was degassed at 110° C. for 2 hours, and then the temperature was increased to 295° C., and then 5 mL of oleylamine and 5 mL of octadecine (1-Octadecene) were added. Add the mixed solution quickly. After heat treatment at 280°C for 1 hour, heat treatment at 240°C for one hour, then cool to room temperature.

제1 유기 리간드를 포함하는 인듐 주석 나노 입자를 클로로포름 및 아세톤으로 8000rpm에서 3분간 원심 분리하여 세척하는 세척 공정을 3회 반복 진행하여 침전된 제1 유기 리간드를 포함하는 인듐 주석 나노입자를 옥탄에 분산시켜 200 mg·mL-1의 농도를 갖는 제1 유기 리간드를 포함하는 은 나노 입자 용액을 제조하였다.The washing process of washing the indium tin nanoparticles containing the first organic ligand by centrifugation with chloroform and acetone at 8000 rpm for 3 minutes was repeated three times to disperse the precipitated indium tin nanoparticles containing the first organic ligand in octane to prepare a silver nanoparticle solution containing the first organic ligand having a concentration of 200 mg·mL-1.

이때, 압력 센서를 제작하는 모든 공정은 ITO를 사용한 것을 제외하면 [실시예 1]과 동일하다.At this time, all processes for manufacturing the pressure sensor are the same as in [Example 1] except that ITO was used.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 압력 센서 제조 시, 부착층을 부착한 후, 250 Pa의 압력을 인가한 다음 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 선택적으로 제거하였을 때의 주사 전자 현미경 이미지 및 에너지 분산형 분광-맵핑(EDS-Mapping, Energy Dispersive Spectroscopy-Mapping) 이미지이고, 도 7은 2500 Pa의 압력을 인가한 다음 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 선택적으로 제거하였을 때의 주사 전자 현미경 이미지 및 에너지 분산형 분광-맵핑 이미지이다.6 is scanning electrons when the metal nanoparticles surrounded by the first ligand are selectively removed after applying a pressure of 250 Pa after attaching the adhesion layer when manufacturing the autonomous pressure sensor according to Example 1 of the present invention; FIG. A microscope image and an Energy Dispersive Spectroscopy-Mapping (EDS-Mapping, Energy Dispersive Spectroscopy-Mapping) image, and FIG. 7 is a scan when the metal nanoparticles surrounded by the first ligand are selectively removed after applying a pressure of 2500 Pa Electron microscopy images and energy dispersive spectral-mapped images.

도 6 및 도 7을 참조하면, 돌출부(점선 내 영역)에는 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자(접착층 역할)가 존재하지 않으므로, 제2 리간드 치환(할라이드 리간드 치환) 공정으로 인한 강한 응집효과로 돌출부에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자가 제거되어 PDMS 기판의 표면이 노출되어 실리콘(Si) 원소가 점선 내에 강하게 관찰되는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7 , metal nanoparticles (acting as an adhesive layer) surrounded by the first ligand do not exist in the protrusion (region within the dotted line), so the protrusion is caused by a strong aggregation effect due to the second ligand substitution (halide ligand substitution) process. It can be seen that the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed therein are removed to expose the surface of the PDMS substrate, so that the silicon (Si) element is strongly observed in the dotted line.

따라서, 돌출부(점선 내 영역) 상에는 은(Ag) 및 염소(Cl)가 관찰되지 않는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that silver (Ag) and chlorine (Cl) are not observed on the protrusion (region within the dotted line).

또한, 도 6은 250 Pa의 제거 압력을 인가한 다음, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 선택적으로 제거하고, 도 7은 2500 Pa의 제거 압력을 인가한 다음 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 선택적으로 제거하기 때문에, 도 7에서 더 큰 압력에 의해 도 6 보다 도 7에서의 돌출부의 영역이 넓은 것을 알 수 있다.In addition, FIG. 6 shows that after applying a removal pressure of 250 Pa, metal nanoparticles surrounded by a first ligand are selectively removed, and FIG. 7 is a metal nanoparticle surrounded by a first ligand after applying a removal pressure of 2500 Pa. It can be seen that the area of the protrusion in FIG. 7 is wider than in FIG. 6 due to the greater pressure in FIG. 7 because of the selective removal.

도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 250 Pa의 압력을 가했을 때의 전류 변화를 도시한 그래프이고, 도 9는 1000 Pa의 압력을 가했을 때의 전류 변화를 도시한 그래프이며, 도 10은 2500 Pa의 압력을 가했을 때의 전류 변화를 도시한 그래프이다.8 is a graph showing the change in current when a pressure of 250 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention, and FIG. 9 is a graph showing the change in current when a pressure of 1000 Pa is applied. and FIG. 10 is a graph showing a change in current when a pressure of 2500 Pa is applied.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서는 각각 250 Pa, 1000 Pa 및 2500 Pa의 압력을 가했을 때, 250 Pa, 1000 Pa 및 2500 Pa의 압력 근처에서 급격하게 전류 값이 증가하는 것으로 보아, 압력 센서가 잘 작동되는 것을 알 수 있다.8 to 10 , the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention applies pressures of 250 Pa, 1000 Pa, and 2500 Pa, respectively, in the vicinity of the pressures of 250 Pa, 1000 Pa and 2500 Pa. As the current value rapidly increases, it can be seen that the pressure sensor works well.

초기의 오프(off) 상태(250 Pa)에서는 두개의 전극 간의 접촉(contact)이 좋지 않아 매우 낮은 누설전류(off current) 값을 가지나, 1000 Pa의 낮은 압력이 가해지면서 두번째 상태(촉각)에 돌입하여 압력이 증가함에 따라 일정한 기울기로 전류 값이 증가되는 것을 알 수 있다.In the initial off state (250 Pa), the contact between the two electrodes is not good, so it has a very low off current value, but enters the second state (tactile sense) as a low pressure of 1000 Pa is applied. Therefore, it can be seen that the current value increases with a constant slope as the pressure increases.

2500 Pa의 압력이 가해지면, 전도성 층이 전극과 맞닿게 되어 전류 값이 급격하게 증가하게 되고, 전류 값은 전도성 층에 의해 선형(linear)적으로 증가하는 것을 알 수 있다,When a pressure of 2500 Pa is applied, the conductive layer comes into contact with the electrode and the current value rapidly increases, and it can be seen that the current value increases linearly by the conductive layer,

따라서, 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서는 전도성 층 및 반-절연층 층으로 형성된 이종 구조로 인하여 2개의 기울기 값을 갖는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 1 of the present invention has two inclination values due to the heterogeneous structure formed of the conductive layer and the semi-insulating layer.

보다 구체적으로, 사람마다 통각을 느끼게 되는 문턱 압력이 다르듯이, 본 발명의 실시예에 따른 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법에서, 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 제거하는 제거 압력을 조절함으로써, 개개인의 문턱 압력에 맞춘 센서를 제조할 수 있다.More specifically, as the threshold pressure at which pain is felt is different for each person, in the manufacturing method of the autonomous judgment pressure sensor according to the embodiment of the present invention, by adjusting the removal pressure for removing the metal nanoparticles surrounded by the first ligand, Sensors tailored to individual threshold pressures can be manufactured.

도 8을 참조하면, 250 Pa 이하인 문턱 압력 이하의 압력에서는 반-절연성 층에 의해서 촉각 압력이 측정이 될 수 있고, 이 영역에서는 반-절연성 층의 높은 비저항(resistivity)으로 인해서 0.01V 조건에서 10-8 정도되는 전류 값을 나타낼 수 있다. 문턱 압력에 도달하게 되면 전도성 층과 전극이 접촉되게 되고 전류 값이 10-6 까지 증가하게 되고, 이 영역은 사람이 통각을 느끼는 것을 대표한다. 사람이 촉각보다는 통각에 더 예민한 것처럼 통각 영역에서 센서로서의 민감도는 촉각 영역에서의 민감도 보다 100배 높을 수 있다.Referring to FIG. 8 , the tactile pressure can be measured by the semi-insulating layer at a pressure below the threshold pressure of 250 Pa or less, and in this region, 10 at 0.01 V due to the high resistivity of the semi-insulating layer. It can represent a current value of about -8 . When the threshold pressure is reached, the conductive layer and the electrode come into contact, and the current value increases up to 10 -6 , and this region represents that a person feels pain. Just as humans are more sensitive to nociception than to touch, the sensitivity as a sensor in the nociceptive domain can be 100 times higher than that in the tactile domain.

도 9를 참조하면, 1000 Pa 이하인 문턱 압력 이하의 압력에서는 반-절연성 층에 의해서 촉각 압력이 측정이 될 수 있고, 이 영역에서는 반-절연성 층의 높은 비저항(resistivity)으로 인해서 0.01V 조건에서 109 내지 108 정도 되는 전류 값을 나타낼 수 있다. 문턱 압력(1000 Pa)에 도달하게 되면 전도성 층과 전극이 만나게 되고 전류 값이 106 까지 증가하게 되고, 동일하게 통각 영역에서 센서로서의 민감도는 촉각 영역에서의 민감도 보다 100배 높을 수 있다.Referring to FIG. 9 , the tactile pressure can be measured by the semi-insulating layer at a pressure below the threshold pressure of 1000 Pa or less, and in this region, 10 at 0.01 V due to the high resistivity of the semi-insulating layer. It can represent a current value of about 9 to 10 8 . When the threshold pressure (1000 Pa) is reached, the conductive layer and the electrode meet and the current value increases up to 10 6 . Similarly, the sensitivity as a sensor in the nociceptive region may be 100 times higher than that in the tactile region.

도10을 참조하면, 2500 Pa 이하인 문턱 압력 이하의 압력에서는 반-절연성 층에 의해서 촉각 압력이 측정될 수 있고, 이 영역에서는 반-절연성 층의 높은 비저항(resistivity)으로 인해서 0.01V 조건에서 10-8 내지 10-7 정도 되는 전류 값을 나타낼 수 있다. 문턱 압력(2500 Pa)에 도달하게 되면 전도성 층과 전극이 접촉되고 전류 값이 10-5 까지 증가하게 되고, 동일하게 통각 영역에서 센서로서의 민감도는 촉각 영역에서의 민감도 보다 100배 높을 수 있다.Referring to FIG. 10, at a pressure below the threshold pressure of 2500 Pa or less, the tactile pressure can be measured by the semi-insulating layer, and in this region, due to the high resistivity of the semi-insulating layer, 10 - It can represent a current value of about 8 to 10 -7 . When the threshold pressure (2500 Pa) is reached, the conductive layer and the electrode come into contact and the current value increases to 10 -5 . Similarly, the sensitivity as a sensor in the nociceptive region can be 100 times higher than that in the tactile region.

도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서에 250 Pa의 압력을 가했을 때의 상대적 전류 변화((Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이고, 도 12는 1000 Pa의 압력을 가했을 때의 상대적 전류 변화((Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이며, 도 13은 2500 Pa의 압력을 가했을 때의 상대적 전류 변화((Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이다.11 is a graph illustrating a relative current change ((I on -I off )/I off ) when a pressure of 250 Pa is applied to the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention, and FIG. 12 is 1000 It is a graph showing the relative current change ((I on -I off )/I off ) when a pressure of Pa is applied, and FIG. 13 is a relative current change when a pressure of 2500 Pa is applied ((I on -I off ) /I off ) is a graph showing.

도 11 내지 도 13은 도 8 내지 도 10의 각각의 그래프를 누설전류(off current)에 대한 변화율을 측정하여 재작성한 그래프이다.11 to 13 are graphs obtained by rewriting each of the graphs of FIGS. 8 to 10 by measuring a change rate with respect to an off current.

압력 센서의 성능은 기존 오프(Off) 상태의 전류에 비해서 압력을 가했을 때 얼마나 많이 전류 값이 증가하는지에 따라 결정되게 된다.The performance of the pressure sensor is determined by how much the current value increases when pressure is applied compared to the existing off-state current.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서는 각각 250 Pa, 1000 Pa 및 2500 Pa의 압력을 가했을 때, 전류 값이 급격하게 증가되어, 센싱 감도가 뛰어난 것을 알 수 있다.11 to 13 , in the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention, when a pressure of 250 Pa, 1000 Pa, and 2500 Pa is applied, the current value rapidly increases, and the sensing sensitivity is excellent. it can be seen that

도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서의 압력에 따른 상대적 전류 변화(Normalized (Ion-Ioff)/Ioff)를 도시한 그래프이다.14 is a graph illustrating a relative current change (Normalized (I on -I off )/I off ) according to the pressure of the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 1 of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 자율형 판단 압력 센서는 각각 250 Pa, 1000 Pa 및 2500 Pa의 압력을 가했을 때, 전류 값이 급격하게 증가되어, 센싱 감도가 뛰어난 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 14 , it can be seen that the autonomous judgment pressure sensor according to Example 1 of the present invention has excellent sensing sensitivity as the current value rapidly increases when pressures of 250 Pa, 1000 Pa, and 2500 Pa are applied, respectively. have.

도 15는 ITO 나노 입자를 사용하여 제조된 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서의 압력에 따른 전류 변화를 도시한 그래프이다.15 is a graph showing the change in current according to the pressure of the autonomous judgment pressure sensor according to Example 2 of the present invention manufactured using ITO nanoparticles.

도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서는 전도성 층 및 반-절연층 층으로 형성된 이종 구조로 인하여 2개의 기울기 값을 갖는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 15 , it can be seen that the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention has two inclination values due to the heterogeneous structure formed of the conductive layer and the semi-insulating layer.

도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서의 압력에 따른 센싱 결과를 도시한 이미지이다.16 and 17 are images illustrating sensing results according to pressure of the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention.

도 16 및 도 17은 6열의 체스판과 같이 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서를 대면적으로 제조한 후 압력 센서 상에 물체를 올려놓아 압력을 감지한 결과를 도시한 것이다.16 and 17 show the results of sensing the pressure by placing an object on the pressure sensor after manufacturing the autonomous judgment pressure sensor according to the second embodiment of the present invention with a large area like a chessboard in 6 rows.

도 16 및 17을 참조하면, 같이 본 발명의 실시예 2에 따른 자율형 판단 압력 센서 상에 물체를 위치하였을 때, 압력이 위치를 정확히 측정하는 것을 알 수 있다.16 and 17 , when an object is positioned on the autonomous judgment pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention, it can be seen that the pressure accurately measures the position.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations from these descriptions are provided by those skilled in the art to which the present invention pertains. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.

10, 110: 기판 20: 감지부
30: 전극 111: 오목부
112: 돌출부 120, 121: 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자
130: 부착층 140: 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자
150: 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자
161: 전도성 층 162: 반-절연성 층
130: 부착층 140: 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자
10, 110: substrate 20: sensing unit
30: electrode 111: concave
112: protrusions 120, 121: metal nanoparticles surrounded by a first ligand
130: adhesion layer 140: metal nanoparticles surrounded by a second ligand
150: metal nanoparticles surrounded by a third ligand
161: conductive layer 162: semi-insulating layer
130: adhesion layer 140: metal nanoparticles surrounded by a second ligand

Claims (15)

오목부 및 돌출부를 포함하는 기판을 제조하는 단계;
상기 기판의 오목부 및 돌출부 상에 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계;
상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부를 형성하는 단계; 및
상기 기판과 마주하도록 전극을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 감지부는 상기 기판의 오목부 상에 형성된 전도성 층(conductive layer) 및 상기 기판의 돌출부 상에 형성되는 반-절연성 층(Semi-insulating layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
manufacturing a substrate including concave portions and protrusions;
coating the metal nanoparticles surrounded by the first ligand on the concave and protruding portions of the substrate;
forming a sensing unit by performing a ligand substitution process using metal nanoparticles surrounded by the first ligand; and
disposing an electrode to face the substrate;
The sensing unit includes a conductive layer formed on the concave portion of the substrate and a semi-insulating layer formed on the protrusion of the substrate. Way.
제1항에 있어서,
상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 이용한 리간드 치환 공정을 진행하여 감지부를 형성하는 단계는,
상기 돌출부에 형성된 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 부착층을 사용하여 선택적으로 제거하는 단계;
제1 리간드 치환 공정을 통해 상기 제1 리간드를 치환하여 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층을 형성하는 단계;
상기 제1 금속 나노 입자층이 형성된 기판 상에 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계; 및
제2 리간드 치환 공정을 통해 상기 제1 리간드를 치환하여 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
According to claim 1,
The step of forming the sensing unit by performing a ligand substitution process using the metal nanoparticles surrounded by the first ligand,
selectively removing the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed on the protrusion using an adhesion layer;
forming a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand by substituting the first ligand through a first ligand substitution process;
coating the metal nanoparticles surrounded by the first ligand on the substrate on which the first metal nanoparticle layer is formed; and
forming a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand by substituting the first ligand through a second ligand substitution process;
A method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor comprising a.
제2항에 있어서,
상기 제2 리간드 치환 공정은,
제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 유무에 따라 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 저항성이 조절되는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The second ligand substitution process is
A method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that the resistance of the metal nanoparticles surrounded by the third ligand is adjusted according to the presence or absence of the metal nanoparticles surrounded by the second ligand.
제2항에 있어서,
상기 제3 리간드는 상기 제1 리간드 및 제2 리간드보다 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The third ligand is a method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that the length is shorter than that of the first ligand and the second ligand.
제2항에 있어서,
상기 제1 리간드 및 제2 리간드는 유기 리간드를 포함하고, 제3 리간드는 무기 리간드로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법..
3. The method of claim 2,
The method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that the first ligand and the second ligand include an organic ligand, and the third ligand is surrounded by an inorganic ligand.
제2항에 있어서,
상기 돌출부에 형성된 상기 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 상기 부착층을 사용하여 선택적으로 제거하는 단계는,
상기 부착층에 의해 돌출부에 형성된 제1 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자가 80% 내지 99% 제거되는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The step of selectively removing the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed on the protrusion using the adhesion layer,
The method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that 80% to 99% of the metal nanoparticles surrounded by the first ligand formed on the protrusion by the adhesion layer are removed.
제2항에 있어서,
상기 반-절연성 층은 상기 전도성 층보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 밀도가 낮은 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that the semi-insulating layer has a lower density of metal nanoparticles surrounded by a second ligand and metal nanoparticles surrounded by a third ligand than the conductive layer.
제1항에 있어서,
상기 반-절연성 층은 상기 전도성 층보다 두께가 얇은 것을 특징으로 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
According to claim 1,
The method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, wherein the semi-insulating layer is thinner than the conductive layer.
제1항에 있어서,
상기 기판의 돌출부의 너비는 10 ㎛ 내지 10 mm인 것을 특징으로 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
According to claim 1,
The method for manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that the width of the protrusion of the substrate is 10 μm to 10 mm.
제1항에 있어서,
상기 기판의 돌출부의 높이는 5 ㎛ 내지 5 mm인 것을 특징으로 자율형 판단 압력 센서의 제조 방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that the height of the protrusion of the substrate is 5 μm to 5 mm.
오목부 및 돌출부를 포함하는 기판;
상기 기판의 오목부 및 돌출부 상에 형성되는 감지부; 및
상기 기판과 마주하도록 배치된 전극을 포함하고,
상기 감지부는 상기 기판의 오목부 상에 형성된 전도성 층(conductive layer) 및 상기 기판의 돌출부 상에 형성되는 반-절연성 층(Semi-insulating layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서.
a substrate including recesses and protrusions;
a sensing unit formed on the concave and protruding portions of the substrate; and
an electrode disposed to face the substrate;
and the sensing unit includes a conductive layer formed on the concave portion of the substrate and a semi-insulating layer formed on the protrusion of the substrate.
제11항에 있어서,
상기 전도성 층은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서.
12. The method of claim 11,
wherein the conductive layer includes a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand and a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand.
제11항에 있어서,
상기 반-절연성 층은 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제1 금속 나노 입자층 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자를 포함하는 제2 금속 나노 입자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서.
12. The method of claim 11,
The semi-insulating layer comprises a first metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a second ligand and a second metal nanoparticle layer including metal nanoparticles surrounded by a third ligand. sensor.
제13항에 있어서,
상기 반-절연성 층은 상기 전도성 층보다 제2 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자 및 제3 리간드로 둘러싸인 금속 나노 입자의 밀도가 낮은 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서.
14. The method of claim 13,
The semi-insulating layer has a lower density of metal nanoparticles surrounded by a second ligand and metal nanoparticles surrounded by a third ligand than the conductive layer.
제11항에 있어서,
상기 자율형 판단 압력 센서는 통각 및 촉각을 감지하는 것을 특징으로 하는 자율형 판단 압력 센서.
12. The method of claim 11,
The autonomous judgment pressure sensor is an autonomous judgment pressure sensor, characterized in that it detects pain and tactile sensation.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102016639B1 (en) * 2018-02-26 2019-08-30 고려대학교 산학협력단 Pressure measuring apparatus and manufacturing method thereof
KR101990193B1 (en) * 2017-04-28 2019-09-30 고려대학교 산학협력단 Strain gauge and method of manufacturing the same
KR102045473B1 (en) 2018-06-01 2019-11-15 울산과학기술원 Nanowire array manufacturing method and flexible strain sensor manufacturing method comprising the same
KR102094134B1 (en) * 2019-02-12 2020-03-27 고려대학교 산학협력단 Method for manufacturing strain sensor and manufacturing strain sensor through the same
KR102135296B1 (en) 2019-06-13 2020-07-17 고려대학교 산학협력단 Manufacturing method of pressure sensor and pressure sensor manufactured by the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101990193B1 (en) * 2017-04-28 2019-09-30 고려대학교 산학협력단 Strain gauge and method of manufacturing the same
KR102016639B1 (en) * 2018-02-26 2019-08-30 고려대학교 산학협력단 Pressure measuring apparatus and manufacturing method thereof
KR102045473B1 (en) 2018-06-01 2019-11-15 울산과학기술원 Nanowire array manufacturing method and flexible strain sensor manufacturing method comprising the same
KR102094134B1 (en) * 2019-02-12 2020-03-27 고려대학교 산학협력단 Method for manufacturing strain sensor and manufacturing strain sensor through the same
KR102135296B1 (en) 2019-06-13 2020-07-17 고려대학교 산학협력단 Manufacturing method of pressure sensor and pressure sensor manufactured by the same

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