KR102558919B1 - 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 관한 것으로, 캐패시터 센서를 구성하는 상부 패턴과 하부 패턴 몰드를 준비하는 제 1단계, 상기 제 1단계에서 준비된 상기 상부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금(Electro Forming) 공법으로 상부 패턴을 제조하는 제 2단계, 상기 제 1단계에서 준비된 상기 하부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금공법으로 하부 패턴을 제조하는 제 3단계, 상기 제 2단계와 제 3단계에서 제조된 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 몰드에서 각각 분리시키는 제 4단계, 몰드에서 분리된 상기 상부 패턴과 하부 패턴 사이에 유전체층을 구성하고 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측 표면으로 보호층을 적층한 후 일체화시켜 캐패시터 센서를 완성하는 제 5단계 및 상기 제 5단계에서 완성된 캐패시터 센서의 커넥터 연결부에 커넥터를 연결하는 제 6단계를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전주도금(Electro Forming)공법을 적용하여 생산 효율성과 기능성을 모두 만족시킬 수 있는 캐패시터형 터치 센서 제조를 위한 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속박판은 연속주조법, 멜트 스피닝법, 압연법 등을 이용하여 제조된다. 연속주조법은 대량 생산이 가능한 이점이 있으나, 극박판을 제조하기는 어려운 문제점이 있다. 멜트 스피닝법은 회전하는 냉각롤에 용융금속을 분사시키는 방법으로 균일한 박판을 얻을 수는 있으나 진공상태에서 작업을 수행해야 하는 제약이 있다. 압연법은 가장 보편화된 방법이나, 박판으로 압연할 경우에는 여러 단계의 압연 과정이 필요하므로 제조단가가 높아지는 문제점이 있다.
최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다. 기계 가공으로는 제작 곤란한 미세 금속제품을 제조하는 방법으로서, 전기주조 기술(전기주조법)이 알려져 있다. 이것은, 모형(母型)에 대해 금속을 후막(厚膜) 도금하고, 그 후막 도금(금속 성형품)을 모형으로부터 박리시킴으로써 금속제품을 성형하는 두껍게 붙이는 전기도금 프로세스로서, 일반적으로 20㎛을 초과하는 두께의 전기도금을 전주(電鑄)라고 말한다.
예를 들면, 금속제의 모형의 표면에 포토레지스트를 도포하고, 이것을 패터닝하여 소망 패턴의 개구를 갖는 레지스트막을 형성하고, 계속해서 레지스트막의 개구 내, 즉 모형의 표면 중 레지스트막으로 덮여지지 않은 표면에 금속을 전착(電着)시켜서 금속층(후막 도금)을 성형하고 있다. 이 후, 모형으로부터 금속층을 박리시켜, 소망하는 형상의 미세한 금속 성형품을 얻고 있다.
한편, 산업발전의 가속도에 따라 기술의 발전은 나날이 성장하고 있으며, 디지털화되어가고 있다. 표면에 가해지는 힘을 감지 및 측정하거나 힘이 가해지는 위치를 감지하여 그 데이터를 이용하는 터치스크린이나 터치패널에는 촉각센서가 이용된다. 촉각 기능을 이용한 이른바 촉각센서는 멀티미디어 분야의 입력수단이나, 의료분야의 진단 및 수술 등에 적용이 가능한 상태로 발전되고 있다. 뿐만 아니라, 모든 산업분야에서 사용이 가능할 정도로 발전되고 있는 차세대 센서로 각광받고 있다.
이러한 촉각센서는 외부로부터 전달되는 압력을 감지하는 감지부가 대략 사각형상의 박막형 구조를 갖고 있으며, 과도한 하중이 가하여질 때 센서가 파괴되는 것을 방지하기 위한 수단으로 과하중 보호블럭을 형성하고 있다.
이와 같이 이루어지는 촉각센서는 인쇄회로기판상에 다수 개가 어레이되어 적절한 수단에 의해 전기적 연결이 가능한 상태로 배치된다. 다양한 산업분야에 적용되고 있는 촉각센서는 폴리이미드 또는 폴리에스터 필름과 같이 유연성이 좋으며 전기적, 열적, 기계적, 물리적 특성이 좋은 고분자 필름을 베이스로 하여 제조된다.
잘 알려진 촉각센서의 제조방법은, 고분자 필름 상에 금속층을 형성한 후 리프트 오프공정을 이용하여 센서부와 배선을 형성하게 되는데, 상기 금속층은 니켈-크롬 또는 니켈-구리 등을 이용하고 있다.
그리고 상기 금속층 위에 저항체를 형성하게 되는데, 이 저항체는 스퍼터링 기술(또는 메탈 포일을 PI에 라미네이트 혹은 캐스팅 하는 기술)을 이용하여 형성한 후, 에칭을 통하여 일정한 패턴으로 센서부와 배선을 형성하는 방법으로 진행한다.
게다가, 특히 릴 투 릴(Reel-to-Reel) 방식이나 시트방식으로 제조되는 촉각센서는 스퍼터링 공정에서 스퍼터링 물질을 촉각센서에 증착하게 되는데, 스퍼터 시 스퍼터링으로 증착되는 물질의 량도 달라지게 된다. 또한, 라미네이팅을 하는 과정에서 실질적으로 박막호일의 두께가 균일하지 못하게 되므로 전체 라미네이팅의 두께가 상이하게 되는 원인도 존재한다.
이와 같이 스퍼터링 물질의 증착량이 다르게 되면 센서형상을 만들기 위하여 노광 및 에칭을 할 때 실질적으로 두께의 편차가 발생하게 되어 각 촉각센서들의 저항편차가 야기된다. 저항변화를 이용하여 신호를 감지하는 방식의 촉각센서는 이와 같이 저항편차가 발생하게 되면 제품성능에 나쁜 영향을 주게 된다.
또한, 위와 같은 제조방법은 촉각센서부와 커넥터부가 동일한 두께로 제작되기 때문에 커넥터의 유연성이 저하된다. 실질적으로 커넥터는 제품에 장착될 때 장치의 좁은 공간에 위치하게 되므로 유연성이 좋아야 하지만, 커넥터의 두께가 두꺼워지므로 유연성이 저하된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 전기주조 도금법(Electro Forming)을 이용하여 제품이나 산업현장에서 적용되는 접촉 센서를 제조하여 반영구적이고 내식성, 내마모성을 만족시킬 수 있는 캐패시터형 센서 제조방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 전주 공법을 활용하여 적어도 2형 이상의 캐패시터 설계를 통해 멀티 센싱이 가능한 캐패시터 센서 제조방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 캐패시터 센서를 구성하는 상부 패턴과 하부 패턴 몰드를 준비하는 제 1단계, 상기 제 1단계에서 준비된 상기 상부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금(Electro Forming) 공법으로 상부 패턴을 제조하는 제 2단계, 상기 제 1단계에서 준비된 상기 하부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금공법으로 하부 패턴을 제조하는 제 3단계, 상기 제 2단계와 제 3단계에서 제조된 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 몰드에서 각각 분리시키는 제 4단계, 몰드에서 분리된 상기 상부 패턴과 하부 패턴 사이에 유전체층을 구성하고 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측 표면으로 보호층을 적층한 후 일체화시켜 캐패시터 센서를 완성하는 제 5단계 및 상기 제 5단계에서 완성된 캐패시터 센서의 커넥터 연결부에 커넥터를 연결하는 제 6단계를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 하부 패턴은, 상기 제 3단계에서 하나의 하부 패턴을 전주도금으로 형성할 때 패턴이 적어도 2개 이상의 영역으로 분리되도록 상기 하부 패턴을 형성하기 위하여 상기 하부 패턴 몰드를 이에 대응하게 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 패턴은, 상기 제 2단계에서 하나의 상부 패턴을 전주도금으로 형성할 때 소정의 면적을 갖는 패턴을 메쉬 타입으로 형성하기 위하여 상기 상부 패턴 몰드를 이에 대응하게 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 5단계 후에는, 적층 형성된 상기 캐패시터 센서의 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외의 영역으로 다수의 비아홀(Via hole)을 형성하고, 상기 비아홀을 그라운드(GND)로 연결하여 캐패시터 센서의 노이즈를 개선시킨다.
또한, 상기 제 5단계에서는, 상기 상부 패턴과 하부 패턴 끝단으로 상기 커넥터 연결부를 구성하여 커넥터를 연결시키기 위해 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측으로 적층되는 보호층을 상기 커넥터 연결부에 형성되지 않는다.
또한, 상기 하부 패턴은, 적어도 2개 이상의 영역으로 패턴을 형성할 경우 정전용량값을 달리 하기 위하여 각각의 영역은 패턴 면적이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2단계와 제 3단계는, 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 금, 은, 크롬 소재를 포함하는 금속 코팅을 더 포함하거나, 아노다이징(Anodizing) 공정을 통한 흑색(Black) 코팅을 포함하여 상기 상부 패턴과 하부 패턴으로 컬러를 코팅하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 상부 패턴과 하부 패턴은 어레이 타입으로 제조하기 위하여 상기 상부 패턴 몰드와 하부 패턴 몰드를 어레이 타입으로 제조하여 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 형성하고, 여기서 제조된 패턴은 이형 필름으로 접착시킨 후 몰드에서 분리시켜 캐피시터형 센서를 제조하기 위한 패턴을 준비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부패턴은, 제 1패턴과 제 2패턴으로 구성되는 2개의 영역으로 패턴을 형성하고, 상기 제 1패턴과 제 2패턴의 정전용량값을 달리 구성하기 위하여 패턴의 면적이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부패턴은, 상기 제 1패턴과 제 2패턴을 갖는 영역 외 또 하나의 분리된 영역에 해당하는 제 3패턴을 더 포함하여 구성되고, 상기 제 1패턴 내지 제 3패턴의 면적은 동일하거나 같은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1패턴 내지 제 3패턴은, 상기 하부 패턴을 형성하는 하부 패턴 몰드를 이용하여 커넥트가 일체로 형성되도록 패턴을 제조하거나, 상기 제 1패턴 내지 제 3패턴을 각각의 몰드를 이용하여 제작한 후 상기 몰드에서 분리된 하부패턴을 구성하는 제 1패턴 내지 제 3패턴과 상기 상부패턴, 유전체층를 구성하고 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측 표면으로 보호층을 적층한 후 일체화시켜 캐패시터 센서를 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 전주 공법을 이용하여 금, 은, 크롬 등 금속광택 구현과 멀티 코팅에 의한 다양한 색상 구현이 가능하며, 로고나 문자형으로 센서를 제작할 수 있기 때문에 응용 분야를 확장시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 전주도금을 적용함에 따라 반영구적인 사용이 가능하고, 변색이 적으며 방청력이 크고 경도, 유연성, 내식성, 내마모성이 매우 우수한 캐패시터 센서를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법의 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따른 상부 패턴과 하부 패턴의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 전주도금 공정의 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 상부 패턴과 하부 패턴을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 센서의 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 캐패시터 센서의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로 메쉬형 구조의 상부 패턴을 도시한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로 복수의 패턴이 형성된 하부 패턴을 도시한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예로 다양한 복수의 패턴 구조를 도시한 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 다른 실시예로 제조된 캐패시터 센서의 접지 구성을 위한 비아홀 형성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따른 상부 패턴과 하부 패턴의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 전주도금 공정의 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 상부 패턴과 하부 패턴을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 센서의 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 캐패시터 센서의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로 메쉬형 구조의 상부 패턴을 도시한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로 복수의 패턴이 형성된 하부 패턴을 도시한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예로 다양한 복수의 패턴 구조를 도시한 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 다른 실시예로 제조된 캐패시터 센서의 접지 구성을 위한 비아홀 형성을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 관한 것으로, 캐패시터 센서를 구성하는 상부 패턴과 하부 패턴 몰드를 준비하는 제 1단계, 상기 제 1단계에서 준비된 상기 상부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금(Electro Forming) 공법으로 상부 패턴을 제조하는 제 2단계, 상기 제 1단계에서 준비된 상기 하부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금공법으로 하부 패턴을 제조하는 제 3단계, 상기 제 2단계와 제 3단계에서 제조된 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 몰드에서 각각 분리시키는 제 4단계, 몰드에서 분리된 상기 상부 패턴과 하부 패턴 사이에 유전체층을 구성하고 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측 표면으로 보호층을 적층한 후 일체화시켜 캐패시터 센서를 완성하는 제 5단계 및 상기 제 5단계에서 완성된 캐패시터 센서의 커넥터 연결부에 커넥터를 연결하는 제 6단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법은, 전기도금(Electro Forming) 공법을 이용하여 대량 생산이 용이하고, 패턴의 균일성을 확보할 수 있으며, 생산수율을 크게 향상시킬 수 있는 캐피시터형 접촉 센서 제조방법을 제공하는 것을 주요 기술적 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법의 순서도이다. 본 발명은 전주(Electro Forming) 공법을 통해 캐패시터형 센서를 구성하는 각각의 전도성 패턴을 제작하고, 여기서 제작된 상부 패턴과 하부 패턴을 적층하여 하나의 접촉 센서를 제조한다.
본 발명은 전기주조 도금 공법으로 각각의 패턴을 전착 공정을 통해 얻고자 하는 두께까지 전기적으로 도금하여 패턴을 형성한다. 이를 위하여 센서를 제조하기 위해 필요한 상부 패턴과 하부 패턴을 제작하게 되는데, 상기 상부/하부 패턴을 전기주조 공법에서 제조하고자 할 때, 각각의 패턴 몰드를 제작한 후 전주 공법으로 패턴을 형성시킨다.
우선, 본 발명에 따른 제조방법을 순서대로 설명하면, 상부 패턴과 하부 패턴 제작을 위한 몰드를 각각 준비하는 제 1단계(S100)이다. 상기 몰드는 전기주조 공법에서 패턴 제조를 위하여 금속재의 몰드로 제작되어야 하며, 바람직하게는 니켈 소재로 제작된다. 각각의 몰드는 패턴 형상에 대응하게 준비되며 이를 통해 상부 패턴과 하부 패턴을 전해조 챔버에 설치한 후 전기를 인가하여 몰드에 증착되도록 일정 시간동안 전착 도장을 통해 패턴이 소정의 두께가 형성될 때 까지 수행하는 제 2단계와 제 3단계이다(S200, S300).
다음으로, 상기 상부 패턴 몰드와 하부 패턴 몰드에 전착 도금된 각각의 패턴은 분리한 후(S400), 여기서 분리된 상부 패턴과 하부 패턴은 접착 필름지와 같은 재료로 몰드에서 분리하는 제 4단계(S400) 후 센서 조립 과정을 거친다.
이때, 각각의 패턴에 해당하는 상부 패턴과 하부 패턴은 적층 구조를 갖도록 조립되며, 그 사이로 유전체가 구성되고, 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측으로는 각각 보호층을 접착 구성하는 제 5단계이다(S500).
상기 제 5단계(S500)에서 완성된 캐패시터형 센서로 센서 회로 기판에 접속될 커넥터를 연결하는 제 6단계(S600)를 거쳐 캐패시터 센서를 완성한다.
아래에서 본 발명에 따른 전기주조 공법으로 제조되는 캐패시터 센서의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따른 상부 패턴과 하부 패턴의 평면도이다.
캐패시터형 센서를 구성하는 상부 패턴(200)과 하부 패턴(210)의 소정의 면적을 갖도록 구성되며, 그 소재는 전도성 소재로써 다양한 금속제 재료로 적용할 수 있다. 상기 상부 패턴(200)과 하부 패턴(210)의 특정한 형상에 제한되지 않고 소정의 면적을 갖도록 마련되며, 이 면적은 사용자가 신체 중 일반적으로 손가락을 이용하여 해당 면적에 접촉 시 정전용량 변화에 따라 접촉 신호를 획득할 수 있도록 구현된다.
이때, 본 발명에서는 전기주조 공법을 통해 상부 패턴과 하부 패턴에 다양한 컬러를 구현할 수 있는데, 기초 패턴으로 금, 은, 크롬 등을 패턴에 전착시켜 컬러를 구현할 수 있으며 동시에 금속광택을 구현할 수 있다. 또는 아노다이징(Anodizing) 공법으로 패턴에 전착시켜 흑색 컬러를 도금할 수 있다. 이처럼 접촉 센서로 다양한 컬러를 용이하게 코팅시킬 수 있기 때문에 센서 제품의 응용범위를 확장시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.
한편, 상기 상부 패턴(200)과 하부 패턴(210)의 일측 끝단으로는 커넥터(320)가 구성되는데, 상기 커넥터는 센서 동작을 위한 동작 회로 기판이나 센싱 IC 등과 접속되어 센싱 동작을 구현하기 위한 것으로, 상기 커넥터는 필요에 따라 전기주조 공정에서 일체로 형성시키거나 별도로 형성시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 전주도금 공정의 설명도이다. 앞서 설명한 바와 같이 상부 패턴과 하부 패턴을 제조하기 위하여 전기주조 전해조에 몰드를 각각 설치한 후 상부 몰드(100)와 하부 몰드(110)와 전착 소재로 각각 음극 양극을 인가함으로써 금속제의 몰드측으로 패턴이 전착되면서 일정 두께의 패턴을 형성시킨 후 몰드에서 패턴을 분리하는 것으로 매우 용이하게 패턴을 형성시킬 수 있다.
또한, 패턴을 형성한 후 금속코팅을 위해 금, 은, 크롬과 같은 물질을 다시 전극에 설치한 후 전기를 인가함으로써, 패턴 표면으로 원하고자 하는 금속 패턴을 형성시킬 수 있게 된다.
이와 같은 전주 공법으로 제조되는 패턴은 다양한 형태의 로고나 문자형으로 패턴을 제조할 수 있으며, 표면 컬러나 표면 특성을 자유롭게 제어할 수 있기 때문에 적용 분야가 매우 폭넓은 이점이 있다. 또한, 변색이 거의 없고 방청력이 우수하며, 경도, 유연성, 내식성, 내마모성을 모두 충족시킬 수 있는 접촉 센서를 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 상부 패턴과 하부 패턴을 도시한 도면이다.
상기 상부 패턴(200)과 하부 패턴(210)을 대량으로 생산하기 위하여 상부 몰드와 하부 몰드를 어레이 방식으로 구성하면 한 번에 다수의 패턴을 각각 형성할 수 있으며, 이렇게 제조되는 각각의 패턴을 분리시켜 조립공정을 통해 캐패시터 센서를 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 센서의 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법에 따라 제조된 캐패시터 센서의 단면도이다.
상기 상부 몰드와 하부 몰드에서 분리된 패턴은 조립 공정을 통해 하나의 캐패시터 센서를 제조한다. 상기 몰드에서 패턴을 분리할 때는 접착제가 구성된 이형 필름지를 이용하여 패턴을 각각 분리하고 상기 상부 패턴(200)과 하부 패턴(210)을 적층시켜 센서를 제작한다.
도 6은 캐패시터형 센서의 단면도를 도시한 것으로, 상기 상부 패턴(200)과 하부 패턴(210) 사이로는 유전체층(300)이 구성되며, 상부 패턴 외측면과 하부 패턴 외측면으로는 표면을 보호하는 보호층(310)이 각각 구성된다.
상기 유전체층(300)은 테프론, PET, PI, 종이 등의 다양한 유전체 물질이 구성될 수 있으며, 상기 유전체층으로는 전하가 충전된 후 사용자로부터 접촉이 발생하면 전체 전하량의 변화를 감지하고 이를 출력 신호로 인가하게 되는 것이다. 이를 통해 센서에 접촉이 이루어지면 온/오프 기능을 처리할 수 있다.
상기 보호층은 일반적으로 PE나 PP와 같은 합성수지 계열의 박막 필름을 사용할 수 있으며, 상부 패턴과 하부 패턴을 외부로부터 보호하기 위함이다.
또한, 조립된 센서의 끝단으로는 커넥터 연결부(320)가 구성되어 커넥터를 통해 외부 구동 기판과 센서를 연결시키기 위한 것으로, 상기 커넥터 연결부는 보호층이 적층되지 않고 패턴이 외부로 노출되도록 구성되어 별도의 커넥터 연결부(310)로 센서를 연결한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로 메쉬형 구조의 상부 패턴을 도시한 평면도이다. 본 발명의 캐패시터형 센서를 외부로부터 가해지는 정전용량값의 변화를 감지하여 온/오프 기능을 수행하는 전자부품으로써, 정전용량의 변화를 감지하는 패턴의 구성에 따라 그 민감도를 제어할 수 있는데, 이를 위하여 본 발명에서는 전주 도금으로 제조되는 패턴을 메쉬(mesh) 타입으로 제조하여 접촉 센서의 민감도를 제어한다. 메쉬형 구조를 갖는 상부 패턴을 제조함에 따라 패턴의 전체 용량을 줄일 수 있기 때문에 센서의 터치감도를 높일 수 있다.
메쉬 타입의 패턴을 제조하기 위해서는 패턴 몰드를 이에 대응하도록 메쉬 타입으로 제조한 후 이를 이용하여 패턴을 전주 공법으로 제조함으로써, 복잡한 공정 없이 용이하게 메쉬 타입을 갖는 센서 패턴을 제조할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로 복수의 패턴이 형성된 하부 패턴을 도시한 평면도이다. 도 8에서는 하부 패턴(210)을 복수의 영역으로 분리하여 멀티 센싱 기능을 갖는 패턴을 도시한 것이다.
멀티 센싱 기능을 갖기 위해서 상기 하부 패턴(또는 둘 중 어느 하나의 패턴)을 적어도 2개 이상의 영역으로 분리하여 제 1패턴(211)과 제 2패턴(212)를 각각 형성시킨 후 멀티 센싱 패턴을 나머지 하나의 패턴(상부패턴)과 적층하여 센서를 완성한다.
이러한 멀티 센싱 패턴은 상기 제 1패턴(211)과 제 2패턴(213)으로 분리된 패턴 중 어느 하나의 패턴에 대한 정전용량 변화를 감지하고 또는 분리된 영역 모두에 센싱 신호(정전용량값 변화)가 감지되었을 경우 2차 신호를 출력하게 되는 것이다. 이와 같은 멀티 센싱 기능은 1차 센싱과 2차 센싱 동작을 구현시킬 수 있기 때문에 다양한 제품에 대하여 멀티 센싱 기능을 적용시킴으로 그 기능성을 보다 증대시킬 수 있는 이점이 있다. 더 나아가 멀티 센싱은 3차 또는 4차 방식의 센싱 기능 적용도 가능하기 때문에 이러한 패턴 제조를 통해 캐패시터형 센서의 기능을 확장시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예로 다양한 복수의 패턴 구조를 도시한 평면도이다.
(a)에 도시된 도면의 경우 앞서 도 8에서 설명한 바와 같이 하나의 패턴 영역을 제 1패턴(211)과 제 2패턴(212)로 분리하여 구성함으로써, 센싱 신호를 1차 신호와 2차 신호로 각각 출력시킬 수 있는 구조를 갖는다. 한편, (b)의 도시는 센싱 신호를 1차, 2차, 3차 신호로 출력시킬 수 있는 구조의 예로써, 이를 위하여 제 1패턴(211), 제 2패턴(212), 제 3패턴(213)로 분리 구성시킴으로써, 본 발명에 따른 캐패시터형 센서를 이용하여 다양한 산업에 응용할 수 있는 것이다. 이는 각 패턴의 접촉 변화에 따른 단위 출력을 구현할 수 있기 때문에 센싱값에 따라 출력값을 제어하거나 출력값에 따른 차등 신호값을 출력시킴으로써 각 영역으로 분리된 패턴을 이용하여 복수의 신호를 출력함으로써 이를 산업에 전반적으로 응용할 수 있는 것이다.
이때, 상기 각각의 제 1패턴, 제 2패턴, 제 3패턴의 면적은 동일하거나 같도록 구성할 수 있으며, 패턴 면적에 따라 정전용량값을 달리 출력할 수 있는 복수 센싱을 구현할 수 있다.
위 설명에서와 같이 상기 복수의 패턴을 통해 차등 출력을 구성하기 위한 패턴 구성은 상기 하부 패턴을 형성하는 하부 패턴 몰드를 이용하여 일체로 제작하거나 별도로 제작한 후 조립 공정에서 조립되도록 구성할 수 있다.
일체로 구성될 경우에는 하나의 몰드에 분리된 패턴이 일체로 형성되도록 몰드를 구성한 후 여기에 커넥트가 일체로 형성되도록 패턴을 제조한 후 상부 패턴과 하부 패턴을 조립함으로써 센서를 제작할 수 있으며, 다르게는 상기 제 1패턴 내지 제 3패턴을 각각의 몰드를 이용하여 제작한 후 상기 몰드에서 분리된 하부패턴을 구성하는 제 1패턴 내지 제 3패턴과 상기 상부패턴, 유전체층를 구성하고 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측 표면으로 보호층을 적층한 후 일체화시켜 캐패시터 센서를 제조할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 다른 실시예로 제조된 캐패시터 센서의 접지 구성을 위한 비아홀 형성을 도시한 도면이다. 도 9에 따른 비아홀은 센싱 패턴 외 영역으로 소정직경의 홀을 형성시키는 비아홀(Via)을 다수개 형성시키고 이를 접지부에 해당하는 그라운드와 접속시킴으로써 센서를 접지시킴으로써 노이즈를 개선시킬 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 전주 공법을 이용하여 금, 은, 크롬 등 금속광택 구현과 멀티 코팅에 의한 다양한 색상 구현이 가능하며, 로고나 문자형으로 센서를 제작할 수 있기 때문에 응용 분야를 확장시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 전주도금을 적용함에 따라 반영구적인 사용이 가능하고, 변색이 적으며 방청력이 크고 경도, 유연성, 내식성, 내마모성이 매우 우수한 캐패시터 센서를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 상부 패턴 몰드 110 : 하부 패턴 몰드
200 : 상부 패턴 210 : 하부 패턴
211 : 제 1패턴 212 : 제 2패턴
213 : 제 3패턴 300 : 유전체층
310 : 보호층 320 : 커넥터 연결부
330 : 커넥터 400 : 비아홀(Via)
200 : 상부 패턴 210 : 하부 패턴
211 : 제 1패턴 212 : 제 2패턴
213 : 제 3패턴 300 : 유전체층
310 : 보호층 320 : 커넥터 연결부
330 : 커넥터 400 : 비아홀(Via)
Claims (8)
- 캐패시터 센서를 구성하는 상부 패턴과 하부 패턴 몰드를 준비하는 제 1단계;
상기 제 1단계에서 준비된 상기 상부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금(Electro Forming) 공법으로 상부 패턴을 제조하는 제 2단계;
상기 제 1단계에서 준비된 상기 하부 패턴 몰드를 이용하여 전주도금공법으로 하부 패턴을 제조하는 제 3단계;
상기 제 2단계와 제 3단계에서 제조된 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 몰드에서 각각 분리시키는 제 4단계;
몰드에서 분리된 상기 상부 패턴과 하부 패턴 사이에 유전체층를 구성하고 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측 표면으로 보호층을 적층한 후 일체화시켜 캐패시터 센서를 완성하는 제 5단계; 및
상기 제 5단계에서 완성된 캐패시터 센서의 커넥터 연결부에 커넥터를 연결하는 제 6단계;를 포함하되
상기 제 5단계 후에는,
적층 형성된 상기 캐패시터 센서의 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외의 영역으로 다수의 비아홀(Via hole)을 형성하고, 상기 비아홀을 그라운드(GND)로 연결하여 캐패시터 센서의 노이즈를 개선시키는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 하부 패턴은,
상기 제 3단계에서 하나의 하부 패턴을 전주도금으로 형성할 때 패턴이 적어도 2개 이상의 영역으로 분리되도록 상기 하부 패턴을 형성하기 위하여 상기 하부 패턴 몰드를 이에 대응하게 구성하는 것을 특징으로 하는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 상부 패턴은,
상기 제 2단계에서 하나의 상부 패턴을 전주도금으로 형성할 때 소정의 면적을 갖는 패턴을 메쉬(Mesh) 타입으로 형성하기 위하여 상기 상부 패턴 몰드를 이에 대응하게 구성하는 것을 특징으로 하는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 제 5단계에서는,
상기 상부 패턴과 하부 패턴 끝단으로 상기 커넥터 연결부를 구성하여 커넥터를 연결시키기 위해 상기 상부 패턴과 하부 패턴 외측으로 적층되는 보호층을 상기 커넥터 연결부에 형성되지 않는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 하부 패턴은,
적어도 2개 이상의 영역으로 패턴을 형성할 경우 정전용량값을 달리 하기 위하여 각각의 영역은 패턴 면적이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계와 제 3단계는,
상기 상부 패턴과 하부 패턴을 금, 은, 크롬 소재를 포함하는 금속 코팅을 더 포함하거나, 아노다이징(Anodizing) 공정을 통한 흑색(Black) 코팅을 포함하여 상기 상부 패턴과 하부 패턴으로 컬러를 코팅하는 단계를 더 포함하는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 상부 패턴과 하부 패턴은 어레이 타입으로 제조하기 위하여 상기 상부 패턴 몰드와 하부 패턴 몰드를 어레이 타입으로 제조하여 상기 상부 패턴과 하부 패턴을 형성하고, 여기서 제조된 패턴은 이형 필름으로 접착시킨 후 몰드에서 분리시켜 캐피시터형 센서를 제조하기 위한 패턴을 준비하는 것을 특징으로 하는 전주도금을 이용한 캐패시터형 센서 제조방법.
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