KR20110090034A - 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법 - Google Patents

접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법 Download PDF

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Abstract

베이스 필름(고분자 필름)에 다수개의 촉각센서를 만드는 단계; 상기 만들어진 촉각센서를 외팔보 상태로 연결할 수 있으며 배선이 형성된 FPCB를 만드는 단계; 상기 만들어진 촉각센서를 각각 독립된 센서로 분리하는 단계; 상기 분리된 촉각센서를 상기 FPCB의 소정위치에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법을 개시한다.

Description

접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법{Method manufacturing tactile sensor for tactile sensation device}
본 발명은 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원단소재(PI필름)의 사용량을 크게 감소시킬 수 있는 촉각센서 어셈블리의 제조방법에 관한 것이다.
표면에 가해지는 힘을 감지 및 측정하거나 힘이 가해지는 위치를 감지하여 그 데이터를 이용하는 터치 스크린이나 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.
이와 같이 다양한 분야에 적용되고 있는 촉각센서는 폴리이미드 또는 폴리에스터 필름과 같이 유연성이 좋으며 전기적, 열적, 기계적, 물리적 특성이 좋은 고분자 필름을 베이스로 하여 제조된다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이 일정한 크기의 고분자 필름(2)을 준비하고, 준비된 고분자 필름(2)의 설계위치(4)에 촉각센서를 제조하게 된다.
여기서 촉각센서는 적어도 4곳 이거나, 가로 및 세로방향으로 다수개가 배치되도록 제조되는데, 디스플레이 특성상 이 촉각센서는 터치스크린의 코너부나 주변부에 위치하도록 배치된다.
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.
이와 같이 고분자 필름 상에 촉각센서가 제조된 후에는 도 1에 도시한 바와 같이 중앙부분(6)을 잘라낸다. 이러한 절단작업은 촉각센서를 사용하는 디스플레이 특성상 반드시 하고 있다.
이러한 제조방법은 커넥터 부분(8)이 촉각센서 부와 동일한 두께로 이루어지도록 한다.
따라서 고분자 필름은 사용량보다 폐기량이 많아질 수 밖에 없는데, 이러한 작업방법은 재료의 손실을 가져오게 되므로 제조원가를 상승시키는 한 요인이 된다.
게다가, 특히 릴 투 릴(Reel-to-Reel) 방식이나 시트방식으로 제조되는 촉각센서는 스퍼터링 공정에서 스퍼터링 물질을 촉각센서에 증착하게 되는데, 스퍼터시 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 할때 실질적으로 두께의 편차가 발생하게 되어 각 촉각센서들의 저항편차가 야기된다.
저항변화를 이용하여 신호를 감지하는 방식의 촉각센서는 이와 같이 저항편차가 발생하게 되면 제품성능에 나쁜영향을 주게 된다.
또한 위와 같은 제조방법은 촉각센서 부와 커넥터 부가 동일한 두께로 제작되기 때문에 커넥터의 유연성이 저하된다. 실질적으로 커넥터는 제품에 장착될때 장치의 좁은 공간에 위치하게 되므로 유연성이 좋아야 하지만, 커넥터의 두께가 두워지므로 유연성이 저하된다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 재료의 손실을 최소화할 수 있으며 센서들 사이의 저항편차를 줄이고 커넥터의 유연성을 향상시킬 수 있는 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 실현하기 위한 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법은, 릴 투 릴 장치 혹은 시트상태로 공급되는 베이스 필름(고분자 필름)에 다수개의 촉각센서를 만드는 단계; 상기 만들어진 촉각센서를 외팔보 상태로 연결할 수 있으며 배선이 형성된 FPCB를 만드는 단계; 상기 만들어진 촉각센서를 각각 독립된 센서로 분리하는 단계; 상기 분리된 촉각센서를 상기 FPCB의 소정위치에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함한다.
상기 촉각센서들은 독립적으로 분리된 후 저항변화가 유사한 센서들끼리 선택적으로 사용된다.
상기 FPCB는 상기 베이스 필름의 두께보다 얇게 형성되며, 이들은 동일한 재질을 사용하거나 다른 재질이 모두 사용될 수 있다.
상기 FPCB는 커넥터 부분을 제외한 부분에 지지부재가 접착될 수 있다. 이 지지부재는 금속소재일 수 있다.
본 발명이 제안하는 촉각센서 어셈블리 제조방법은, 촉각센서를 베이스 부재에서 다수개를 독립적으로 만든 후, 이들 촉각센서를 각각 분리하여 플렉서블 인쇄회로기판과 전기적으로 본딩하여 만들게 되는데, 이때 하나의 어셈블리에 사용되는 촉각센서들은 제조공정에서 인접한 위치에서 제조된 것이므로 제조공정에서 발생하는 저항편차를 최소화할 수 있다.
게다가 베이스 부재에 다수개의 촉각센서들을 만들게 되므로 실질적으로 원재료의 손실이 거의 없으므로 원가 상승요인을 줄일 수 있다.
그러므로 본 발명에 의한 방법은 제조원가를 줄이면서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 촉각센서 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촉각센서 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 촉각센서를 본딩하는 방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 촉각센서를 본딩하는 다른 방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 촉각센서 어셈블리를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촉각센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도면 부호 10은 고분자 필름이 사용되는 베이스 부재를 지칭한다.
상기 베이스 부재(10)는 고분자 필름으로서 일정한 길이만큼 작업대로 이동되면, 이 베이스 부재(10)에 다수개의 촉각센서들을 제조할 위치를 지정한다.
상기 베이스 부재(10)의 지정된 다수개의 위치에 각각 독립된 촉각센서를 형성한다. 촉각센서 제조공정은 준비된 베이스 부재에 절연층을 형성하고, 이 절연층 위에 금속층을 형성하는 방법으로 진행된다.
상기 금속층은 니켈, 티타늄, 금 등으로 재료중에서 선택된 하나의 재료가 일예로서 스퍼터링 장치를 통하여 증착되므로서 만들어 질 수 있다.
증착된 금속층은 노광 및 에칭공정을 통하여 설계된 저항막, 배선 등을 형성하게 된다.
이러한 촉각센서를 제조하는 공정은 잘 알려진 공정으로 진행되므로 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 촉각센서 어셈블리 제조방법은 촉각센서를 제조하는 지금까지 알려진 방법들이 모두 적용될 수 있다.
촉각센서의 제조가 완료된면 도 2에 도시한 바와 같이 다수개의 촉각센서(12)들이 베이스 부재(10)에 만들어진 상태가 된다.
이 상태에서 촉각센서(12)를 베이스부재(10)로부터 절단하여 독립된 센서를 만든다. 도 2를 통하여 보면 2개의 촉각센서가 서로 인접한 상태로 배치되어 있는데, 3개가 인접하여 배치될 수도 있고 가로방향으로 연속하여 촉각센서가 배치될 수도 있다.
그러나 인접한 촉각센서들 사이에는 저항편차가 적으므로 인접한 촉각센서들을 하나의 어셈블리에 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 독립적으로 분리된 촉각센서(12)를 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)(14)에 전기적으로 연결하는 것을 보여준다.
도 3는 촉각센서(12)를 직접 플렉서블 인쇄회로기판(14)에 본딩한 것을 보여 주는데, 이방성 접착제(ACF, ACP)를 이용하여 본딩될 수 있음을 보여 준다.
도 4는 촉각센서(12)를 간접적으로 플렉서블 인쇄회로기판(14)에 보닝하는 것을 보여 주는데, 와이어를 통하여 본딩할 수 있음을 보여 준다.
도 3 및 도 4는 본 발명에서 만들어지는 촉각센서는 다양한 방법으로 본딩될 수 있음을 나타내는 것이다. 따라서 이들 방법이외에 촉각센서와 플렉서블 인쇄회로기판을 전기적으로 연결할 수 있는 방법을 어느 것이나 가능하다.
도 5는 플렉서블 인쇄회로기판(14)에 촉각센서(12)가 본딩된 촉각센서 어셈블리 상태를 나타낸다.
도 5에서 하나의 플렉서블 인쇄회로기판(14)에 4개의 촉각센서가 본딩되고 있음을 보여 주는데, 이들 촉각센서들은 도 2에서 볼때 서로 인접한 위치에 있는 촉각센서들이어야 한다. 그것은 인접한 촉각센서들은 제조공정에서 발생되는 저항편차가 멀리 위치한 촉각센서들에 비하여 적기 때문이다.
4개의 촉각센서(12)가 플렉서블 인쇄회로기판(14)에 외팔보 형태로 본딩되어 있다. 본 실시예에서 상기 플렉서블 인쇄회로기판(14)는 대략 4각형상으로 만들어지며 도시하지 않은 제어부와 연결되기 위한 커넥터(16)를 포함한다.
상기 베이스 부재(10)와 플렉서블 회로기판(14)은 동일한 재질로 만들어질 수 있으나, 플렉서블 인쇄회로기판(14)은 그 자체로서 저항변화를 감지하기 위한 것이 아니므로 상기 베이스 부재(10)의 재로보다 저가의 재료가 사용되어도 무방하다.
또한 플렉서블 회로기판(14)의 두께는 촉각센서가 만들어지는 베이스 부재의 두께보다 얇거나 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명에서 만들어진 독립된 촉각센서들은 플렉서블 인쇄회로기판에 본딩되기 이전에 저항변화 측정을 통하여 저항변화율이 동일 또는 오차가 적은 센서들로 구분하여 사용하면 더욱 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5에서 도면부호 (18)은 지지부재를 지칭하는 것으로서, 이 지지부재는 스테인레스 스틸(또는 기타 금속류, 합성수지류)이 사용될 수 있다. 이 지지부재는 구조적으로 강한 외력을 받는 입력장치에 적용시 적용할 수 있다.
상기 지지부재(18)는 대략 중앙부가 비어 있는 4각형상으로 프레스되어 만들어져 상기 플렉서블 인쇄회로기판(14)과 면접촉하는 상태로 제공되는데, 상기 촉각센서(12)가 위치하는 코너부분은 이 센서가 외팔보 형태를 갖도록 하기 위하여 절단된 형태를 취하므로서 외팔보 형태의 촉각센서가 작동할 수 있는 영역을 제공한다. 상기 촉각센서가 위치하는 코너부분은 외팔보 형태에 한정되는 것은 아니며 다른 지지형태의 구조도 가능하다.
10: 베이스 부재
12: 촉각센서
14: 플렉서블 인쇄회로기판
16:커넥터
18: 지지부재

Claims (5)

  1. 베이스 필름(고분자 필름)에 다수개의 촉각센서를 만드는 단계; 상기 만들어진 촉각센서를 외팔보 상태로 연결할 수 있으며 배선이 형성된 FPCB를 만드는 단계; 상기 만들어진 촉각센서를 각각 독립된 센서로 분리하는 단계; 상기 분리된 촉각센서를 상기 FPCB의 소정위치에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 촉각센서들은 독립적으로 분리된 후 저항변화가 유사한 센서들끼리 선택적으로 사용되는 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 FPCB는 상기 베이스 필름의 두께보다 얇게 형성되며, 이들은 동일한 재질을 사용하거나 다른 재질이 사용되는 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 FPCB에는 지지부재가 접착될 수 있는 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 촉각센서가 작동할 수 있는 영역을 제공하기 위하여 코너부가 절단되는 접촉감지장치용 촉각센서 어셈블리의 제조방법.
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