KR20110124416A

KR20110124416A - 저항형 촉각센서와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110124416A
Application number: KR1020100043762A
Authority: KR
Inventors: 김종호; 김민석; 박연규
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: KR101178791B1

Abstract

본 발명은 작은 작용힘(Fin)에 의해서도 측정감도가 우수하고, 큰 작용힘(Fin)에 의해서도 내구성이 뛰어나며, 지지층에 의해 지지가 되어 양면테이프의 변형을 최소화하고, 양면테이프의 변형을 최소화하여 초기치의 변화를 최소화하는 저항형 촉각센서와 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 특히, 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 제1고분자층(100); 제1고분자층(100)에 적층하며, 신호선을 형성하는 제1전도층(110); 제1전도층(110)의 일면에 적층하며, 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120); 제1고분자층(100)과 대향하는 일측에 구비되는 제2고분자층(200); 제2고분자층(200)의 일면에 적층하며, 신호선을 형성하는 제2전도층(210); 제2전도층(210)의 일면에 적층하며, 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220); 및 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하는 제1지지층(130);을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서가 개시된다.

Description

저항형 촉각센서와 그 제조방법 {Resistive tactile sensor and method of manufacturing thereof}

본 발명은 저항형 촉각센서와 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉각센서의 감도가 우수하고, 지지층에 의해 지지가 되어 양면테이프의 변형을 최소화시킬 수 있는 저항형 촉각센서와 그 제조방법에 관한 것이다.

인간은 다양한 애플리케이션에서 전자/기계 장치와 인터페이스를 이루고 있다. 따라서, 더욱 자연스럽고, 사용이 편리하며, 정보 제공이 가능한 인터페이스에 대해 끊임없는 관심을 보이고 있다. 사용자와 인터페이스를 이루는 장치 중 터치 방식으로 동작 또는 위치 명령을 인가하는 터치입력장치로는 은행에서의 입출금자동화기기, 개인휴대정보단말기, 휴대폰 등 각종 전자/통신기기에서 사용되는 터치스크린 또는 노트북 등에 사용되는 터치패드, 마우스 등이 있다.

생체모방형 촉각센서는 이미 산업용 로봇의 손목에 사용되고 있는 6자 유도의 힘/토크 센서와 로봇의 그립퍼(Gripper)용으로 접촉 압력 및 순간적인 미끄러짐을 감지할 수 있는 것이 개발된 바 있으나, 이는 감지부의 크기가 비교적 큰 관계로 민감도가 낮은 문제점이 있었다.

그리고, 미소기전 집적시스템(MEMS;micro electro mechanical systems) 제작기술을 이용하여 촉각센서의 개발 가능성을 보여준 바 있다. 종래 기술에 따른 촉각 센서로, 프린스턴 대학의 Wagner 그룹에 의해 2005년 발표된 것이 있다. 이 기술에 따르면, PDMS(Polydimethylsiloxane) 기판상에 메탈라인을 형성하고 메탈라인 사이에 고정형 셀을 형성한다. 그러나 메탈라인과 기판상 사이에 박리가 일어나거나 약간의 변형에 의해 메탈라인에 크랙이 발생하는 문제점이 있으며, 지속적인 접촉에 따라 마모되는 단점이 있었다. 또한, 종래 기술에 따르면 저항형 촉각센서의 경우 접착을 위하여 양면테이프를 사용함에 있어서 그 사용의 편리성 이면에는 양면테이프가 눌려지면서 변형이 발생하는 문제점이 있었다. 이는 초기치의 변화를 가져오고, 양면테이프가 변형이 되는 단점이 있으며, 촉각센서 대량 생산시 문제점을 야기할 수 있었다. 또한, 촉각센서 제작시 양면 테이프를 사용함에 따라 반복 하중 및 온도 변화시 양면 테이프가 변형됨으로써 반복 하중에 따른 초기값이 변하고, 반복성, 히스테리시스 특성이 좋지 않은 문제점이 있어 왔다.

따라서 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 접착을 위한 양면테이프의 사용시에도 변형이 생기지 않으며, 또한, 초기치가 변화지 않는 저항형 촉각센서와 그 제조방법의 개발이 요구되고 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 작은 작용힘(Fin)에 의해서도 측정감도가 우수한 촉각센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 큰 작용힘(Fin)에 대해서도 내구성이 뛰어난 촉각센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 지지층에 의해 지지가 되어 양면테이프의 변형을 최소화하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 양면테이프의 변형을 최소화하여 초기치의 변화를 최소화하는데 그 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 제1고분자층(100); 제1고분자층(100)에 적층하며, 신호선을 형성하는 제1전도층(110); 제1전도층(110)의 일면에 적층하며, 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120); 제1고분자층(100)과 대향하는 일측에 구비되는 제2고분자층(200); 제2고분자층(200)의 일면에 적층하며, 신호선을 형성하는 제2전도층(210); 제2전도층(210)의 일면에 적층하며, 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220); 및 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하는 제1지지층(130);을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230)을 더 포함 하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1지지층(130)과 제2지지층(230)은 일체로 구성할 수 있다.

또한, 제1지지층(130)과 제2지지층(230)은 대향 하여 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 하부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하고, 제1전도층(110)의 일측과 결합할 수 있다.

또한, 제2지지층(230)은 제2저항층(220) 및 제2전도층(210)의 상부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하고, 제2고분자층(200)의 일측과 둘레방향으로 결합할 수 있다.

또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 결합하고, 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 결합할 수 있다.

또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 표면상에 DOT형태(800)로 결합하고, 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 표면상에 DOT형태(800)로 결합할 수 있다.

또한, 제1 및 제2지지층(130, 230)은 UV 잉크, 실리콘, 및 열접착 잉크 중 적어도 하나로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 및 제2지지층(130, 230)은 스크린 인쇄기법에 의해 코팅하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 또는 제2지지층(130, 230)과 다른 부재와 결합은 열접착 테이프를 이용하여 접착하는 것이 바람직하다.

또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 둘레방향으로 이격하여 결합하고, 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 둘레방향으로 이격하여 결합하는 것이 바람직하다.

또한, 열접착 테이프에 의해 접착된 제1지지층(130)의 두께는 제1저항층(120)의 두께보다 상대적으로 두꺼우며, 제2지지층(230)의 두께는 제2저항층(220)의 두께보다 상대적으로 두꺼운 것이 바람직하다.

또한, 제1전도층(110) 및 제2고분자층(200)의 일측에 결합하는 결합층(300)을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 결합층(300)은 양면 테이프 또는 열접착 테이프에 의해 다른 부재와 결합하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 및 제2고분자층(100, 200)은 동일한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1고분자층(100)의 상면에 제1저항층(120)의 크기보다 상대적으로 크기가 작거나 같은 하중범프층(1000)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 하중범프층(1000)은 UV 잉크, 실리콘, 및 열접착 잉크 중 적어도 하나로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적은 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 제1고분자층(100); 제1고분자층(100)에 적층하며, 신호선을 형성하는 제1전도층(110); 제1전도층(110)의 일면에 적층하며, 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120); 제1고분자층(100)과 대향하는 일측에 구비되는 제2고분자층(200); 제2고분자층(200)의 일면에 적층하며, 신호선을 형성하는 제2전도층(210); 및 제2전도층(210)의 일면에 적층하며, 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220); 및 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230);을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서를 제공함으로써 달성될 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 제1고분자층(100)의 상부에 신호선이 형성된 제1전도층(110)을 적층하는 제 1 단계(S10); 제1전도층(110)이 형성된 일면에 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120)을 적층하는 제 2 단계(S20); 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하는 제1지지층(130)을 형성하는 제 3 단계(S30);로 이루어지는 제1구조체 제조단계(S1) 및, 제2고분자층(200)의 일면에 신호선이 형성된 제2전도층(210)을 적층하는 제 4 단계(S40); 제2전도층(210)이 형성된 일면에 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220)을 적층하는 제 5 단계(S50); 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230)을 형성하는 제 6 단계(S60);로 이루어지는 제2구조체 제조단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 제1구조체 제조단계(S1)와 제2구조체 제조단계(S2)는 순서를 바꾸어서 수행할 수 있다.

또한, 제1구조체 제조단계(S1) 및 제2구조체 제조단계(S2) 후 제1구조체(500)와 제2구조체(600)를 결합하는 제 7 단계(S70)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제 7 단계에서 제1구조체(500)와 제2구조체(600)의 결합은 양면 테이프 또는 열접착 테이프인 것이 바람직하다.

또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 형성하고, 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 표면상에 DOT형태(800)로 형성하고, 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 표면상에 DOT형태(800)로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 제1 및 제2지지층(130, 230)은 스크린 인쇄기법에 의해 코팅하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 본 발명의 저항형 촉각센서와 그 제조방법에 의하면 작은 작용힘(Fin)에 의해서도 측정감도가 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 큰 작용힘(Fin)에 의해서도 내구성이 뛰어난 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지지층에 의해 지지 되어 양면테이프의 변형을 최소화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 양면테이프의 변형을 최소화하여 초기치의 변화를 최소화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 촉각센서가 소형화되어 촉감을 이용하는 전자/통신기기, 로봇, 미세한 힘의 크기를 이용하는 의료 기술분야 등의 산업 전반에 걸쳐 널리 응용 가능한 장점이 있다.

그리고 본 발명의 저항형 촉각센서의 제조방법은 그 제조공정이 단순하고 용이하여 촉각센서의 제조비용 및 제조 시간의 감소로 인한 생산성 향상을 가져올 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 측단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서에 누름 힘이 인가된 측단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 지지층이 저항층 표면에 도우넛형태로 형성된 도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 지지층이 저항층 표면 위에 DOT형태로 형성된 도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 제조방법에 따른 각 단계의 공정상태도이다.

<저항형 촉각센서의 구성>

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명하는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 측단면도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서에 누름 힘이 인가된 측단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 저항형 촉각센서는 대략 제1고분자층(100), 제1전도층(110), 제1저항층(120), 제2고분자층(200), 제2전도층(210), 제2저항층(220), 제1지지층(130), 및 결합층(300)으로 구성할 수 있으며, 이에 더하여 제2지지층(230) 또는 하중범프층(1000)을 더 부가하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 제1구조체(500)는 제1고분자층(100), 제1전도층(110), 제1저항층(120), 및 제1지지층(130)으로 구성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 제1고분자층(100)은 폴리이미드 필름, 폴리에스터 필름 등 각종 필름을 사용하여 일정한 두께를 갖는 고분자층을 생성할 수 있다. 이 중에서 특히, 폴리이미드 필름은 400℃ 이상의 고온이나 영하 265℃의 온도에서도 견딜 수 있는 초 내열성과 초 내한성을 지닌다. 또한, 두께가 얇으며, 굴곡성(Flexibility)이 뛰어나고, 내화학성과 내마모성이 강한 장점이 있으므로 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서가 사용되는 산업분야를 더욱 다양화할 수 있는 특징이 있다. 제1고분자층(100)의 두께는 40∼60㎛로 사용할 수 있으며 두께가 40㎛ 미만인 경우에는 고분자층의 내화학성, 내마모성이 저하되는 단점이 있고, 두께가 60㎛보다 두꺼운 경우에는 작용힘(Fin)이 인가되어도 제1저항층(120)의 저항이 변화지 않아서 촉각센서의 측정 감도가 저하되는 단점이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 제1전도층(110)은 후술할 제1저항체(120)의 저항값의 변화를 검출할 수 있는 신호선을 형성하고 있다. 신호선은 금속을 이용하여 도금하거나, 금속성 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법으로 형성할 수 있다. 금속을 이용하여 도금하는 경우에 사용하는 금속은 티타늄, 니켈 등을 사용할 수 있으며, 구리, 은, 및 금 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속으로 도금하는 것이 바람직하다. 도금하는 일실시예로서, 구리로 먼저 도금하고, 금으로 한번 더 도금하는 것이 바람직하다. 이는 신호선이 형성된 제1전도층(110)을 부식으로부터 보호하기 위함이다. 금속성 페이스트로는 실버 페이스트를 사용함이 더욱 바람직하다. 또한, 저항성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄법으로 형성할 수도 있으며, 이때 사용하는 한 쌍의 저항층(120, 220)의 저항성 잉크와는 달리 저항성 잉크는 한 쌍의 저항층(120, 220)의 저항 신호 변화를 검출하기에 충분할 정도의 저항을 가져야 한다. 제1전도층(110)에 형성된 신호선은 저항형 촉각센서의 신호처리부(미도시)와 연결할 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 제1저항층(120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 작용힘(Fin)의 인가에 따라 면 저항값이 변하는 원리에 기초하는 것으로서, 제1저항체(120)는 압력가변 저항 재료로 구성할 수 있다. 저항 재료의 일실시예로서, 감압잉크 또는 니크롬(Ni-Cr)합금, 카본블랙, 탄소나노튜브 등을 사용하여 제1저항층(120)을 형성할 수 있다. 한 쌍의 저항층(120, 220)은 제1구조체(500) 및 제2구조체(600)에 각각 형성할 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이 이 경우 접촉 면적의 변화에 따른 저항층(120, 220)의 저항값 변화에 의하여 작용힘(Fin)을 검출할 수 있다. 제1저항층(120)의 두께는 7㎛ 내외의 값을 가지는 것이 바람직하며, 제1저항층(120)과 마주하는 제2저항층(220)간의 간격은 10㎛ 내외의 값을 가지는 것이 바람직하다. 이때 저항형 촉각센서의 한 쌍의 저항층(120, 220)간에는 에어갭(900)을 형성한다. 제1저항층(120)은 전도성 잉크 또는 전도성 페이스트로 구성함이 바람직하다. 전도성 잉크 또는 전도성 페이스트는 탄소 또는 탄소나노튜브(CNT), 카본블랙 등의 전도성을 갖는 입자를 포함하고 있어, 도 2에 도시된 바와 같이 외부의 물리적 영향(예를 들어 포인팅 오브젝트에 의한 힘 인가)에 의하여 탄소입자 사이의 거리가 변화되면서 저항의 변화로 나타난다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 지지층이 저항층 표면에 도우넛형태로 형성된 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 지지층이 저항층 표면 위에 DOT형태로 형성된 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 제1지지층(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제2지지층(230)과 대향하여 구비되며, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 하부면 일부분을 감싸며 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하고, 제1전도층(110)의 일측과도 결합한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 결합할 수 있으며, 또한 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 표면상에 DOT형태(800)로 결합할 수 있다. 이와 관련하여, 촉각센서는 대부분 원형으로서 그 직경이 3mm 이하로 구성할 수 있다. 촉각센서의 직경이 3mm 이상인 경우에는 제1지지층(130)의 결합 형태가 DOT형태(800)로 형성할 수 있다. 제1구조체(500) 및 제2구조체(600) 모두가 DOT형태(800)로 된 경우에는 DOT형태(800)가 서로 대칭적으로 구성될 필요는 없다. 또한, 제1구조체(500) 또는 제2구조체(600) 중 어느 한쪽에만 지지층을 구성할 수도 있다. 또한, 촉각센서의 직경이 3mm 이하인 경우에는 제1지지층(130)의 결합 형태가 도우넛형태(700)로 구성할 수 있다. 또한, 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 둘레방향으로 일정한 간격을 두고 이격하여 형성할 수 있다. 제1지지층(130)은 UV 잉크, 실리콘, 열접착 잉크를 사용할 수 있고, 제1지지층(130)에 DOT형태(800)로 구성하는 경우 스크린 인쇄법에 의하여 코팅할 수 있다. 제1지지층(130)은 제1저항층(130) 또는 제1전도층(110)과의 결합시 열접착 테이프를 이용하여 접착할 수 있다. 열접착 테이프에 의해 접착된 제1지지층(130)의 두께는 제1저항층(120)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 결합층(300)은 제1전도층(110)과 제2고분자층(200)의 일측에 결합한다. 제1전도층(110) 및 제2고분자층(200)과 결합층(300)의 접착은 양면 테이프, 열접착 테이프에 의해 접착할 수 있다. 이 경우 양면 테이프의 두께는 30㎛를 구비하는 것이 바람직하다. 이는 양면 테이프의 두께가 두꺼울수록 촉각 감도가 저하되기 때문이다.

본 발명의 일실시예에 따른 하중범프층(1000)은 제1고분자층(100)의 상부면에 제1저항층(120)의 크기보다 상대적으로 작거나 또는 같은 크기로 제1저항층(120)과 대응하는 위치에 형성할 수 있다. 또한 하중범프층(1000)은 UV 잉크, 실리콘, 및 열접착 잉크 중 적어도 하나로 구성할 수 있으며, 하중범프층(1000)의 높이는 대략 0.2㎜ 내외로 형성할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서 제2구조체(600)는 제2고분자층(200), 제2전도층(210), 제2저항층(220), 및 제2지지층(230)으로 구성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 제2고분자층(200)은 전술한 제1고분자층(100)과 동일한 재질인 폴리이미드 필름 또는 폴리에스터 필름 등으로 형성할 수 있으며, 제2고분자층(200)의 구성은 제1고분자층의 구성에 대응하는바, 자세한 설명은 제1고분자층(100)의 기재 내용에 갈음한다.

본 발명의 일실시예에 따른 제2전도층(210) 및 제2저항층(220)의 구성도 제1구조체(500)의 제1전도층(110) 및 제1저항층(120)의 구성에 대응하는바, 자세한 설명은 제1구조체(500)의 기재 내용에 갈음한다.

본 발명의 일실시예에 따른 제2지지층(230)은 제1구조체(500)의 제1지지층(130)과 일체로 구성할 수 있다. 제2지지층(230)은 제2저항층(220) 및 제2전도층(210)의 상부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하며, 제2고분자층(200)의 일측과도 결합할 수 있다. 제2지지층(230)은 상술한 제1구조체(500)의 제1지지층(130)과 동일하게 도우넛형태(700) 및 DOT형태(800)로 결합할 수 있다. 제2지지층(230)은 제2고분자층(200), 제2전도층(210), 및 제2저항층(220)과 결합시 열접착 테이프를 이용하여 접착할 수 있으며, 이때 열접착 테이프에 의해 접착된 제2지지층(230)의 두께는 제2저항층(220)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 또한, 제2저항층(220)의 둘레방향으로 일정한 간격을 두고 이격하여 도우넛형태(700)로 결합할 수도 있다.

<저항형 촉각센서의 제조방법>

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 제조방법에 따른 각 단계의 공정상태도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저항형 촉각센서의 제조단계는 대략 제1고분자층(100)의 상부에 신호선을 형성하는 제1전도층(110)을 적층하는 제 1 단계(S10), 제1전도층(110)이 형성된 일면에 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120)을 적층하는 제 2 단계(S20), 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하는 제1지지층(130)을 형성하는 제 3 단계(S30)로 이루어지는 제1구조체 제조단계(S1) 및, 제2고분자층(200)의 일면에 신호선을 형성하는 제2전도층(210)을 적층하는 제 4 단계(S40), 제2전도층(210)이 형성된 일면에 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220)을 적층하는 제 5 단계(S50), 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230)을 형성하는 제 6 단계(S60)로 이루어지는 제2구조체 제조단계(S2)를 포함한다. 이에 더하여, 제1구조체 제조단계(S1) 및 제2구조체 제조단계(S2) 후 제1구조체(500)와 제2구조체(600)를 결합하는 제 7 단계(S70)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 저항형 촉각센서의 제조방법을 설명한다.

도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 제1구조체 제조단계(S1)는 S10 내지 S30 단계를 포함한다. 먼저, 제1구조체 제조단계(S1)를 설명하면, 제1고분자층(100)의 상부에 신호선을 형성하는 제1전도층(110)을 적층한다. 제1고분자층(100)은 폴리이미드 필름, 폴리에스트 필름 등의 고분자층을 접착제, 양면 테이프 또는 경화제가 포함된 에폭시수지 등으로 접착할 수 있다. 제1고분자층(100)을 형성한 후 도 6a에 도시된 바와 같이 제1고분자층(100)의 상부에 제1전도층(110)을 적층한다(S10). 제1전도층(110)은 티타늄, 니켈 등의 금속을 이-빔(E-beam) 리소그래피, 포토리소그래피 또는 스퍼터(Sputter) 방식을 이용하여 증착하는 것이 바람직하다. 신호선이 형성된 제1전도층(110)은 이-빔, 스퍼터 장비 또는 도금장비를 이용할 수 있으며, 이외에도 종래에 널리 사용되거나 공지된 방법이 사용 가능하고 그 내용은 당업자의 범위에서 자명하므로 자세한 설명은 생략한다. 그 다음으로, 제1전도층(110)의 부식을 방지하기 위하여 구리, 금, 및 은 중에서 선택한 적어도 하나의 물질로 도금을 하는 것이 바람직하다. 통상적으로 사용하는 도금장비를 이용하며, 도금방법은 당업자의 범위에서 자명하므로 자세한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1전도층(110)이 형성된 일면에 제1저항층(120)을 적층한다(S20). 제1저항층(120)의 압력가변 저항재료로서, 특히, 감압잉크인 경우에는 스크린 인쇄법을 이용하여 형성함이 바람직하고, 니크롬 등인 경우에는 전자빔 리소그래피, 포토 리소그래피 또는 스피터 방식으로 증착한 후에 에칭하여 형성함이 바람직하다. 이외에도 종래에 사용하거나 공지된 제1저항층(120)을 형성하는 방법을 모두 사용할 수 있다.

마지막으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제1구조체 제조단계(S1)의 마지막 공정인 제1지지층(130)을 형성한다. 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 상부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하고, 또한, 제1전도층(110)의 일측과 결합하여 형성한다(S30). 이때 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)를 형성하며 결합할 수 있고, 또한 촉각센서의 직경이 3mm 이상인 경우에는 DOT형태(800)로 형성할 수 있는바, 이 경우에는 제1지지층(130)은 제1저항층(120)의 표면상에 DOT형태(800)로 형성하여 결합할 수 있다. DOT형태(800)로 형성하는 경우 스크린 인쇄기법에 의해 코팅하는 것이 바람직하다.

한편, 도 6d 내지 도 6f에 도시된 바와 같이, 제2구조체 제조단계(S2)는 S40 내지 S60 단계를 포함한다. 제2구조체 제조단계(S2)는 제1구조체 제조단계(S1)와 대응하는바 후술할 내용을 제외하고는 제1구조체(500)의 각 단계별 제조공정의 기재 내용에 갈음한다.

먼저, 도 6d에 도시된 바와 같이, 제2구조체 제조단계(S2) 중 제2전도층(210)을 적층 하는데 있어서, 제1전도층(110)의 적층과는 달리 제2전도층(210)은 제2고분자층(200)의 일면에 적층을 할 수 있다.

다음으로, 도 6f에 도시된 바와 같이, 제2구조체(600)의 마지막 제조단계인 제2지지층(230)을 결합하는 방법은 제2지지층(230)을 제2저항층(220) 및 제2전도층(210)의 상부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하고, 제2고분자층(200)의 일측과 결합할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이때 다른 부재와 결합시 열접착 테이프를 이용하여 접착하는 것이 바람직하다. 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)를 형성하며 결합할 수 있고, 또한 촉각센서의 직경이 3mm 이상인 경우에는 DOT형태(800)로 형성할 수 있는바, 이 경우에는 제2지지층(230)은 제2저항층(220)의 표면상에 DOT형태(800)로 형성하여 결합할 수 있다. DOT형태(800)로 형성하는 경우 스크린 인쇄기법에 의해 코팅하는 것이 바람직하다.

다음으로, 제1구조체(500) 및 제2구조체 제조단계(S1, S2) 후, 도 6g 및 도 6h에 도시된 바와 같이, 제1구조체(500)와 제2구조체(600)를 결합할 수 있다. 이때 제1구조체(500)와 제2구조체(600)의 결합은 양면 테이프 또는 열접착 테이프에 의해 접착할 수 있다(S70).

마지막으로, 제1구조체(500)와 제2구조체(600)를 결합한 후, 제1고분자층(100) 상면에 하중범프층(1000)을 결합하는 단계를 추가할 수 있다. 하중범프층은 제1저항층(120)의 크기보다 상대적으로 작거나 또는 같은 크기로 제1저항층(120)과 대응하는 위치에 형성할 수 있고, UV 잉크, 실리콘, 및 열접착 잉크 중 적어도 하나로 형성할 수 있으며, 하중범프층(1000)의 높이는 대략 0.2㎜ 내외로 형성하는 것이 바람직하다.

< 변형예 >

본 발명의 또 다른 일실시예로서, 제1고분자층(100) 및 제2고분자층(200)은 일정한 두께를 갖는 코팅층(미도시)을 더 형성할 수 있다. 코팅층을 더 형성함으로써 저항형 촉각센서 구조의 안정성 향상에 기여할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일실시예로서, 사용자가 포인팅 오브젝트에 의해 일정한 힘을 가하는 경우 저항층(120, 220)의 저항이 변화되는바, 이러한 저항 신호 변화를 처리하는 신호처리부(미도시)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다

100 : 제1고분자층 110 : 제1전도층
120 : 제1저항층 130 : 제1지지층
200 : 제2고분자층 210 : 제2전도층
220 : 제2저항층 230 : 제2지지층
300 : 결합층 500 : 제1구조체
600 : 제2구조체 700 : 도우넛형태
800 : DOT형태 900 : 에어갭
1000 : 하중범프층

Claims

외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 제1고분자층(100);
상기 제1고분자층(100)에 적층하며, 신호선을 형성하는 제1전도층(110);
상기 제1전도층(110)의 일면에 적층하며, 상기 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120);
상기 제1고분자층(100)과 대향하는 일측에 구비되는 제2고분자층(200);
상기 제2고분자층(200)의 일면에 적층하며, 신호선을 형성하는 제2전도층(210);
상기 제2전도층(210)의 일면에 적층하며, 상기 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220); 및
상기 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하는 제1지지층(130);을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항에 있어서,
상기 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230)을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)과 상기 제2지지층(230)은 일체로 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)과 상기 제2지지층(230)은 대향하여 구비하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)은 상기 제1저항층(120)의 하부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하고, 상기 제1전도층(110)의 일측과 결합하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 2 항에 있어서,
상기 제2지지층(230)은 상기 제2저항층(220) 및 제2전도층(210)의 상부 일측을 감싸며 둘레방향으로 결합하고, 상기 제2고분자층(200)의 일측과 둘레방향으로 결합하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)은 상기 제1저항층(120)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 결합하고, 상기 제2지지층(230)은 상기 제2저항층(220)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 결합하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)은 상기 제1저항층(120)의 표면상에 DOT형태(800)로 결합하고, 상기 제2지지층(230)은 상기 제2저항층(220)의 표면상에 DOT형태(800)로 결합하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2지지층(130, 230)은 UV 잉크, 실리콘, 및 열접착 잉크 중 적어도 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 및 제2지지층(130, 230)은 스크린 인쇄기법에 의해 코팅하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 또는 제2지지층(130, 230)의 다른 부재와 결합은 열접착 테이프를 이용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)은 상기 제1저항층(120)의 둘레방향으로 이격하여 결합하고, 상기 제2지지층(230)은 상기 제2저항층(220)의 둘레방향으로 이격하여 결합하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 11 항에 있어서,
상기 열접착 테이프에 의해 접착된 제1지지층(130)의 두께는 상기 제1저항층(120)의 두께보다 상대적으로 두꺼우며, 상기 제2지지층(230)의 두께는 상기 제2저항층(220)의 두께보다 상대적으로 두꺼운 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1전도층(110) 및 상기 제2고분자층(200)의 일측에 결합하는 결합층(300)을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 14 항에 있어서,
상기 결합층(300)은 양면 테이프 또는 열접착 테이프에 의해 다른 부재와 결합하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2고분자층(100, 200)은 동일한 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1고분자층(100)의 상면에 상기 제1저항층(120)의 크기보다 상대적으로 크기가 작거나 같은 하중범프층(1000)을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서
제 17 항에 있어서,
상기 하중범프층(1000)은 UV 잉크, 실리콘, 및 열접착 잉크 중 적어도 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 제1고분자층(100);
상기 제1고분자층(100)에 적층하며, 신호선을 형성하는 제1전도층(110);
상기 제1전도층(110)의 일면에 적층하며, 상기 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120);
상기 제1고분자층(100)과 대향하는 일측에 구비되는 제2고분자층(200);
상기 제2고분자층(200)의 일면에 적층하며, 신호선을 형성하는 제2전도층(210); 및
상기 제2전도층(210)의 일면에 적층하며, 상기 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220); 및
상기 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230);을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서.
제1고분자층(100)의 상부에 신호선이 형성된 제1전도층(110)을 적층하는 제 1 단계(S10);
상기 제1전도층(110)이 형성된 일면에 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제1저항층(120)을 적층하는 제 2 단계(S20);
상기 제1저항층(120)의 둘레방향으로 결합하는 제1지지층(130)을 형성하는 제 3 단계(S30);로 이루어지는 제1구조체 제조단계(S1) 및,
제2고분자층(200)의 일면에 신호선이 형성된 제2전도층(210)을 적층하는 제 4 단계(S40);
상기 제2전도층(210)이 형성된 일면에 상기 작용힘(Fin)의 변화에 따라 저항값이 변하는 제2저항층(220)을 적층하는 제 5 단계(S50);
상기 제2저항층(220)의 둘레방향으로 결합하는 제2지지층(230)을 형성하는 제 6 단계(S60);로 이루어지는 제2구조체 제조단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제1구조체 제조단계(S1)와 상기 제2구조체 제조단계(S2)는 순서를 바꾸어서 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 제1구조체 제조단계(S1) 및 상기 제2구조체 제조단계(S2) 후 상기 제1구조체(500)와 상기 제2구조체(600)를 결합하는 제 7 단계(S70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.
제 22 항에 있어서,
상기 제 7 단계에서 상기 제1구조체(500)와 상기 제2구조체(600)의 결합은 양면 테이프 또는 열접착 테이프인 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)은 상기 제1저항층(120)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 형성하고, 상기 제2지지층(230)은 상기 제2저항층(220)의 둘레방향으로 도우넛형태(700)로 형성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 제1지지층(130)은 상기 제1저항층(120)의 표면상에 DOT형태(800)로 형성하고, 상기 제2지지층(230)은 상기 제2저항층(220)의 표면상에 DOT형태(800)로 형성하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제1 및 제2지지층(130, 230)은 스크린 인쇄기법에 의해 코팅하는 것을 특징으로 하는 저항형 촉각센서 제조방법.