KR20180127057A - 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 변위 측정 시스템 - Google Patents

정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 변위 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 또는 나노 단위의 미세 변위를 측정하기 위한 정전용량 변위 측정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표적이 부도체인 경우에도 정전용량을 이용한 변위 측정이 가능한 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이를 이용한 변위 측정 시스템에 관한 것이다.

Description

정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 변위 측정 시스템{Graphene Patch for Capacitive Displacement Measurement and Manufacturing Method of the Same and Capacitive Displacement Measurement System using the Same}
본 발명은 마이크로 또는 나노 단위의 미세 변위를 측정하기 위한 정전용량 변위 측정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표적이 부도체인 경우에도 정전용량을 이용한 변위 측정이 가능한 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이를 이용한 변위 측정 시스템에 관한 것이다.
물체가 이동한 거리 또는 위치를 계측하는 것은 여러 가지 역학량을 측정하는 기초가 되는 것으로서 역학량을 변위로 변화시키고 변위를 측정에서 역학량을 산출하게 된다.
한편 초정밀가공기기분야에서는 가공대상물의 정밀한 가공을 위해 초기위치를 설정하는 것이 매우 중요하며, 이를 위해 가동대상물의 변위를 마이크로 또는 나노 단위로 측정하여 가공대상물의 초기위치를 보상하게 된다.
정전용량 변화를 이용해 변위를 측정하는 정전용량 변위 센서는 비접촉 방식으로 높은 정밀도와 높은 측정 주파수 대역으로 변위 측정이 가능하여 위와 같이 초정밀도의 변위 측정을 요구하는 시스템에서 대표적으로 사용되고 있다.
도 1 및 도 2에는 일반적인 정전용량 변위 센서(10)를 이용해 변위를 측정하는 정전용량 변위 센서(10)의 평면도 및 개념도가 도시되어 있고, 도 3에는 부도체인 표적(T2)을 정전용량 변위 센서(10)를 이용해 변위를 측정하는 평면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 정전용량 변위 센서(10)의 작동원리는 축전기에 기반을 두고 있으며, 프로브(11)의 감지면(11a)과 표적(T1)의 측정 대상면(T1a) 사이에 비축되는 전하들에 의해 전기적 포텐셜 에너지가 발생되고, 이를 측정하여 프로브(11)의 감지면(11a)과 대상면(T1a) 사이의 변위를 산출하게 된다.
다만, 정전용량 변위 센서(10)는 축전기 원리를 이용하기 때문에 표적(T1)이 도체로 이루어져야 한다는 제약이 따른다.
따라서 도 3에 도시된 바와 같이 표적(T2)이 부도체인 경우에는 표적(T2)의 대상면(T2a)에 금속판(M)을 설치하거나, 금속물질을 코팅하여 프로브(11)의 감지면(11a)과 금속판(M)의 대상면(M1) 사이의 정전용량을 측정하여 변위를 산출하게 된다.
이 경우 금속으로 인한 표적의 변형(무게 증가 및 두께 증가), 표적이 투명재질인 경우 불투명 금속물질로 인해 표적(T)의 외관에 영향을 줄 수 있는 점, 플랙서블(Flexible)한 재질이나 거울에는 금속의 코팅이 불가하여 정전용량 변위 센서(10)를 이용한 변위 측정이 불가능한 점 등이 문제점으로 대두되고 있다.
한국등록특허공보 10-1088489호(2011.11.30. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 부도체로 이루어진 표적의 변위 측정 위치에 전도성 재질인 그래핀 패치를 부착하여 정전용량 변화를 이용한 변위 측정을 가능하게 한 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이를 이용한 변위 측정 시스템을 제공함에 있다.
특히 그래핀 패치는 폴리머 지지층을 구비하고, 이를 통해 표적에 그래핀 층을 부착시켜 패치의 탈부착이 용이하도록 한 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이를 이용한 변위 측정 시스템을 제공함에 있다.
또한, 단단한 기판에 단수 또는 복수 개의 패치를 패키지 형태로 고정시킨 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이를 이용한 변위 측정 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치는, 부도체 표적의 변위를 정전용량의 변화를 이용하여 측정하기 위한 그래핀 패치에 있어서, 상기 그래핀 패치는, 그래핀으로 이루어진 그래핀 층; 및 상기 그래핀 층이 상기 표적에 탈부착이 용이하도록 일면이 상기 그래핀 층의 타면에 결합되며, 타면이 상기 표적에 부착되는 폴리머 지지층; 을 포함한다.
또한, 상기 폴리머 지지층의 타면은, 건식 접착 특성을 갖도록 표면 처리 또는 표면 특성이 개질된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리머 지지층의 면적은, 상기 그래핀 층의 면적보다 넓게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 그래핀 패치는, 상기 그래핀 층의 일면에 구비된 폴리머 보호층; 을 더 포함하며, 상기 폴리머 보호층과 상기 그래핀 층의 접착력은 상기 폴리머 지지층과 상기 그래핀 층의 접착력보다 약하게 구성된 것을 특징으로 한다.
다른 실시 예로, 상기 그래핀 패치는, 상기 그래핀 층의 일측에 이격 구비되며, 둘레가 상기 폴리머 지지층에 결합되는 보호 덮개; 를 더 포함한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 패키지는, 부도체 표적의 변위를 정전용량의 변화를 이용하여 측정하기 위한 그래핀 패치 패키지에 있어서, 상기 그래핀 패치 패키지는, 그래핀으로 이루어진 그래핀 층과, 상기 그래핀 층이 상기 표적에 탈부착이 용이하도록 일면이 상기 그래핀 층의 타면에 결합되며, 타면이 상기 표적에 부착되는 폴리머 지지층을 포함하는 단수 또는 복수 개의 그래핀 패치; 및 상기 단수 또는 복수 개의 그래핀 패치의 타측이 부착되는 기판; 을 포함하며, 상기 기판은 상기 폴리머 지지층 보다 단단한 재질로 이루어지며, 상기 그래핀 패치의 면적보다 넓게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 그래핀 패치 패키지는, 상기 그래핀 패치의 일면에 구비된 폴리머 보호층; 을 더 포함하며, 상기 폴리머 보호층과 상기 그래핀 층의 접착력은 상기 폴리머 지지층과 상기 그래핀 층의 접착력보다 약하게 구성된 것을 특징으로 한다.
다른 실시 예로 상기 그래핀 패치 패키지는, 상기 그래핀 패치의 일측에 이격 구비되며, 둘레가 상기 기판에 결합되는 보호 덮개; 를 더 포함한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 부도체 표적의 변위를 정전용량의 변화를 이용하여 측정하기 위한 그래핀 패치의 제조 방법에 있어서, 상기 제조 방법은, 그래핀 층 생성을 위해 금속 촉매를 구비하는 촉매 준비 단계(S10); 상기 금속 촉매에 그래핀 층을 성장시키는 그래핀 성장 단계(S20); 폴리머 지지층을 상기 그래핀 층에 부착하는 지지층 부착단계(S30); 및 상기 그래핀 층과 이웃한 상기 금속 촉매를 제거하는 금속 층 제거 단계(S40); 를 포함한다.
또한, 상기 제조 방법은, 상기 금속 층 제거 단계(S40) 이후, 상기 그래핀 층 표면의 금속 잔해 및 에칭 용액을 제거하기 위한 그래핀 층 세척 단계(S41); 를 더 포함한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치를 이용한 변위 측정 시스템은, 위 그래핀 패치; 및 전도성 감지면을 포함하는 몸체; 를 포함하며, 상기 감지면과 상기 그래핀 패치의 그래핀 층 사이의 정전용량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 변위 측정 시스템은, 상기 그래핀 층과 상기 몸체를 전기적으로 연결하도록 일단이 상기 그래핀 층과 연결되고, 타단이 상기 몸체 상의 도체 부분과 연결되는 노이즈 방지 라인; 을 더 포함한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 정전용량 변위 센서는 기본적으로 부도체 재질의 표적의 변위를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 원자 단층으로 이루어진 그래핀 층을 이용하여 표적의 변위를 측정하기 때문에 표적의 무게 또는 두께 변화를 최소화하여 표적의 변형을 방지한 효과가 있다.
또한, 투명 재질인 그래핀 층을 이용하여 표적의 변위를 측정하기 때문에 표적의 외관에 영향을 주지 않는 장점이 있다.
또한, 그래핀 층은 플랙서블한 재질과 같이 금속물질의 코팅이 불가하거나, 거울과 같이 금속이 코팅되지 않는 재질에도 코팅이 가능하기 때문에 다양한 재질의 변위 측정이 가능한 장점이 있다.
또한, 탈부착이 용이한 폴리머 지지층을 이용하여 그래핀을 표적에 부착하기 때문에 부도체 표적에 손쉽게 설치 또는 제거가 가능하여 측정 대상이나 측정 부위가 바뀌어도 신속하게 측정이 가능한 장점이 있다.
아울러, 단단한 기판에 단수 또는 복수 개의 패치 고정이 가능하여 보관 및 이동이 용이한 장점이 있다.
도 1은 일반적인 정전용량 변위 측정 시스템을 도시한 평면도
도 2는 일반적인 정전용량 변위 센서의 변위 측정 과정을 도시한 개념도
도 3은 부도체 표적의 변위 측정을 위한 기존의 정전용량 변위 측정 시스템을 도시한 평면도
도 4는 본 발명의 일실시 예의 정전용량 변위 측정 시스템의 개념도
도 5는 본 발명의 일실시 예의 정전용량 변위 측정 시스템의 사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예의 정전용량 변위 측정 시스템의 개념도
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 측면도
도 8은 도 7의 패치를 표적에 부착한 일예를 도시한 측면도
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 측면도
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 측면도
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 패키지 측면도
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 패키지 측면도
도 13은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 패키지 측면도
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 제조 공정 개략도
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 패치 제조 공정 순서도
도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치(120)를 이용한 정전용량 변위 측정 시스템(100)의 개념도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 시스템(100)은 정전용량 감지를 위한 몸체(110)와, 표적(T10)에 구비된 그래핀 패치(120)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정전용량 변위 측정 시스템(100)은 2개의 전극판 사이의 정전용량이 극판 간의 거리 또는 극판상호의 중첩 면적에 따라 변화하는 것을 이용한 변위 센서로 위 극판 중 어느 하나는 몸체(110)의 감지면(111)일 수 있고, 다른 하나는 표적(T10)의 측정 대상면(T11)일 수 있다.
몸체(110)는 통상의 정전용량 변위 센서(100)에 적용되는 프로브(Probe)의 구성이 적용될 수 있고, 몸체(110)의 끝단에 전도성 재질의 감지면(111)이 형성된다. 감지면(111)을 통해 감지면(111)과 대상면(T11) 사이에 발생되는 정전용량을 측정하게 된다.
이때 본 발명의 센서(100)는 표적(T10)이 부도체인 경우에도 정전용량을 이용하여 변위 측정이 가능하도록 표적(T10)의 대상면(T11)에 구비되는 그래핀 패치(120)를 포함한다.
그래핀은, 탄소원자로 만들어진 원자 크기의 벌집형태 구조를 가진 소재로, 흑연(Graphite)을 원료로 한다. 그래핀은, 탄소원자 단층으로 이루어지기 때문에 두께가 0.2nm 로 얇아 투명성이 높고, 구리보다 100배 많은 전류 전달이 가능하고, 실리콘보다 100배 빨리 전달이 가능한 전도성 재질이다. 또한 신축성이 강해 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는다.
위와 같이 전도성 재질로 이루어진 그래핀 층을 포함하는 그래핀 패치(120)가 부도체인 표적(T10)에 구비되도록 하여 몸체(110)의 감지면(111)과, 표적(T10)의 대상면(T11)에 형성된 그래핀 패치(120)에서 발생되는 정전용량을 이용한 변위 측정이 가능하도록 한다.
또한, 그래핀 패치(120)는 두께가 매우 얇고 가볍기 때문에 표적(T10)의 무게 증가 또는 두께 증가가 미미하여 표적(T10)의 변형이 최소화된 장점이 있다.
또한, 그래핀 패치(120)는 투명하게 제작이 가능하여 표적(T10)이 투명한 재질로 이루어진 경우 투과도에 영향을 미치지 않고, 표적(T10)이 거울과 같이 반사 재질로 이루어진 경우에도 반사도에 영향을 미치지 않는다.
도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 정전용량 변위 측정 시스템(100)의 사시도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치(120)는 표적(T10)의 감지면(T11) 상에 국부적으로 형성될 수 있다. 보다 상세하게 그래핀 패치(120)는 몸체(110)와 인접하여 감지면(111)의 감지범위 상에만 형성될 수 있다. 따라서 표적(T10)의 외관에 거의 영향을 미치지 않도록 구성할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시 예의 정전용량 변위 측정 시스템(100)의 개념도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 시스템(100)은 몸체(110)를 이용하여 몸체(110)와 그래핀 패치(120) 사이의 정전용량 측정 시 노이즈를 제거하도록 노이즈 방지 라인(150)을 더 포함할 수 있다.
노이즈 방지 라인(150)은 그래핀 패치(120)의 그래핀 층과 몸체(110)를 전기적으로 연결하기 위한 구성으로 일단이 그래핀 패치(120)에 연결되고, 타단이 몸체(110)의 케이스 상의 도체 부분에 연결될 수 있다.
노이즈 방지 라인(150)은 그래핀 패치(120) 제조 시 그래핀 층에 일체로 성형되도록 하고, 정전용량 측정 시 타단을 몸체(110)에 연결하도록 구성될 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 그래핀 패치(120)의 세부 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
- 실시 예 1 (기본 형)
도 7에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 패치(120a)의 단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 그래핀 패치(120a)를 표적(T10)에 부착한 일예를 도시한 측면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치(120a)는 그래핀으로 이루어진 그래핀 층(121)과 그래핀 층(121)이 일면에 결합되는 폴리머 재질의 폴리머 지지층(122)을 포함하여 이루어진다. 이때 폴리머 지지층(122)의 너비가 그래핀 층(121)의 너비보다 넓게 구성된다. 이는 폴리머 지지층(122)을 이용하여 표적에 그래핀 층(121)이 부착되도록 하여 그래핀 층(121)의 부착 또는 탈착을 용이하게 하기 위함이다.
폴리머 지지층(122)은 일예로 PDMS, PMMA, Thermal Release tape 등이 적용될 수 있다.
- 실시 예 2 (보호 필름 형)
도 9에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 패치(120b)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치(120b)는 기본적으로 그래핀 층(121)과 그래핀 층(121)의 일면에 구비된 폴리머 지지층(122)을 포함하며, 보관 또는 이송 시 그래핀 층(121)이 손상 또는 변형되는 것을 방지하도록 그래핀 층(121)의 타측에 그래핀 보호수단을 더 구비한다. 본실시 예에서는 그래핀 보호수단으로 필름 형태의 폴리머 보호층(123)을 구비한다. 이때 폴리머 보호층(123)은 접착력이 폴리머 지지층(122)의 접착력보다 약한 재질이 적용될 수 있다. 폴리머 보호층(123) 제거 시 그래핀 층(121)이 폴리머 지지층(122)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위함이다.
폴리머 보호층(123)은 일예로 투명 재질의 폴리머 비닐 등이 적용될 수 있다.
- 실시 예 3 (보호 덮개 형)
도 10에는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 그래핀 패치(120c)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치(120c)는 기본적으로 그래핀 층(121)과 그래핀 층(121)의 일면에 구비된 폴리머 지지층(122)을 포함하며, 보관 또는 이송 시 그래핀 층(121)이 손상 또는 변형되는 것을 방지하도록 그래핀 층(121)의 타측에 그래핀 보호수단을 더 구비한다. 본실시 예에서는 그래핀 보호수단으로 덮개 형태의 보호 커버(124)를 구비한다. 폴리머 보호 커버(124)는 그래핀 층(121)의 타측이 일정거리 이격되며, 둘레가 폴리머 지지층(122)에 결합되는 형태로 그래핀 층(121)을 보호하기 때문에 재질에 구애 받지 않는 장점이 있다.
- 실시 예 4 (기본 패키지 형)
도 11에는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 그래핀 패치 패키지(120d)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치 패키지(120d)는 기본적으로 제1 실시 예의 그래핀 패치(120a) 복수 개의 보관이나 이동을 더욱 편리하게 하기 위한 실시 예로, 다수의 그래핀 패치(120a)와 기판(125)을 포함하여 구성된다.
도시된 바와 같이 단단한 재질의 기판(125)에 복수 개의 그래핀 패치(120a)를 일정거리 이격시켜 폴리머 지지층을 기판(125) 측에 부착하게 되면, 그래핀 층의 손상이나 변형 없이 그래핀 패치(120a)의 보관 및 이동이 가능한 장점이 있다.
- 실시 예 5 (보호 필름 패키지 형)
도 12에는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 그래핀 패치 패키지(120e)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치 패키지(120e)는 기본적으로 복수의 그래핀 패치(120a)와 기판(125)을 포함하며, 보관 또는 이송 시 그래핀 층(121)이 손상 또는 변형되는 것을 더욱 방지하도록 그래핀 패치(120a)의 그래핀 층 측에 투명 필름 형태의 폴리머 보호층(123)이 더 구비된다. 이때 폴리머 보호층(123)은 접착력이 폴리머 지지층(122)의 접착력보다 약한 재질이 적용될 수 있다. 폴리머 보호층(123) 제거 시 그래핀 층(121)이 폴리머 지지층(122)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위함이다.
폴리머 보호층(123)은 일예로 투명 재질의 폴리머 비닐 등이 적용될 수 있다.
- 실시 예 6 (보호 커버 패키지 형)
도 13에는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 그래핀 패치 패키지(120f)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 그래핀 패치 패키지(120f)는 기본적으로 복수의 그래핀 패치(120a)와 기판(125)을 포함하며, 보관 또는 이송 시 그래핀 층(121)이 손상 또는 변형되는 것을 더욱 방지하도록 그래핀 패치(120a)의 타측에 덮개 형태의 보호 커버(124)를 더 구비한다. 보호 커버(124)는 그래핀 패치(120a)의 타측이 일정거리 이격되며, 둘레가 기판(125)에 결합되는 형태로 그래핀 패치(120a)의 그래핀 층을 보호하기 때문에 재질에 구애 받지 않는 장점이 있다.
이하 상기와 같은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 패치(120a)의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 14에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치(120a)의 제조 공정 개략도가 도시되어 있고, 도 15에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치(120a)의 제조 공정 순서도가 도시되어 있다.
우선 그래핀 층 생성을 위해 금속 촉매(M, 금속층)를 구비하는 촉매 준비 단계(S10)를 수행한다. 다음으로 금속 촉매(M)에 그래핀 층(121)을 성장시키는 그래핀 성장 단계(S20)를 수행한다.
다음으로 PDMS, PMMA, Thermal Release tape 등의 폴리며 지지층(122)을 그래핀에 부착하는 지지층 부착단계(S30)를 수행한다. 이때, 그래핀 층(121)과 폴리머 지지층(122)이 잘 결합될 수 있도록 약간의 압력(1 MPa 이하) 이나 열을 가할 수도 있다. 이때 폴리머 지지층(122)의 면적은 그래핀 층(121)보다 넓게 구성하여야 표적에 그래핀 패치(120a)의 탈부착이 용이하다.
다음으로, 에칭 공정을 통해 그래핀 층(121)과 이웃한 금속 촉매(M)를 제거하는 금속 층 제거 단계(S40)를 수행한다. 이때 그래핀 층(121)의 표면에 손상이 가지 않도록 에칭 비율(etching rate)을 적절히 조절한다.
세부 단계로, 그래핀 층(121)의 표면에 남아있을 수 있는 금속 잔해 및 에칭 용액을 제거하기 위해 증류수(DI water)로 세척하고, 수분을 충분히 건조하는 그래핀 층 세척 단계(S41)가 추가될 수 있다.
위와 같이 제조된 그래핀 패치(120b)의 폴리머 지지층(122)은 표적의 표면 부착 및 탈착이 용이하도록 표면처리 및 표면 특성 개질 방법 일예로, 플라즈마 처리, 나노헤어 구조를 이용한 표면 특성 제어, 레이저 가공 등을 통해 건식 접착 층 역할을 할 수 있도록 한다.
또한, 그래핀 패치(120a)는 보관 및 이동 시 그래핀 손상을 최소화하기 위해 그래핀 층(121)이 다른 물질과 접촉하지 않도록 하는 것이 중요하므로, 폴리머 지지층 측을 유리, 웨이퍼 등의 단단한 기판(125) 위에 붙이고, 그래핀 층(121) 측에는 플라스틱 디시 또는 비닐 등과 같은 폴리머 보호층(123)을 부착한 그래핀 패키지로도 제공이 가능하다.
다른 실시 예로, 폴리머 지지층(122) 측을 기판(125)에 붙인 후 플라스틱 디시, 비닐 등의 폴리머 보호층(123)으로 진공 포장 후 질소 충진 패키징으로 마무리한 그래핀 패치 패키지도 제공이 가능하다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
100 : 정전용량 변위 측정 시스템
110 : 몸체
120, 120a, 120b : 그래핀 패치
120c, 120d : 그래핀 패치 패키지
121 : 그래핀 층 122 : 폴리머 지지층
123 : 폴리머 보호층 125 : 기판
T10 : 표적

Claims (12)

  1. 부도체 표적의 변위를 정전용량의 변화를 이용하여 측정하기 위한 그래핀 패치에 있어서,
    상기 그래핀 패치는,
    그래핀으로 이루어진 그래핀 층; 및
    상기 그래핀 층이 상기 표적에 탈부착이 용이하도록 일면이 상기 그래핀 층의 타면에 결합되며, 타면이 상기 표적에 부착되는 폴리머 지지층;
    을 포함하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 지지층의 타면은,
    건식 접착 특성을 갖도록 표면 처리 또는 표면 특성이 개질된 것을 특징으로 하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 지지층의 면적은,
    상기 그래핀 층의 면적보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 그래핀 패치는,
    상기 그래핀 층의 일면에 구비된 폴리머 보호층; 을 더 포함하며,
    상기 폴리머 보호층과 상기 그래핀 층의 접착력은 상기 폴리머 지지층과 상기 그래핀 층의 접착력보다 약하게 구성된 것을 특징으로 하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 그래핀 패치는,
    상기 그래핀 층의 일측에 이격 구비되며, 둘레가 상기 폴리머 지지층에 결합되는 보호 덮개; 를 더 포함하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치.
  6. 부도체 표적의 변위를 정전용량의 변화를 이용하여 측정하기 위한 그래핀 패치 패키지에 있어서,
    상기 그래핀 패치 패키지는,
    그래핀으로 이루어진 그래핀 층과, 상기 그래핀 층이 상기 표적에 탈부착이 용이하도록 일면이 상기 그래핀 층의 타면에 결합되며, 타면이 상기 표적에 부착되는 폴리머 지지층을 포함하는 단수 또는 복수 개의 그래핀 패치; 및
    상기 단수 또는 복수 개의 그래핀 패치의 타측이 부착되는 기판; 을 포함하며,
    상기 기판은 상기 폴리머 지지층 보다 단단한 재질로 이루어지며, 상기 그래핀 패치의 면적보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 패키지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 그래핀 패치 패키지는,
    상기 그래핀 패치의 일면에 구비된 폴리머 보호층; 을 더 포함하며,
    상기 폴리머 보호층과 상기 그래핀 층의 접착력은 상기 폴리머 지지층과 상기 그래핀 층의 접착력보다 약하게 구성된 것을 특징으로 하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 패키지.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 그래핀 패치 패키지는,
    상기 그래핀 패치의 일측에 이격 구비되며, 둘레가 상기 기판에 결합되는 보호 덮개; 를 더 포함하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 패키지.
  9. 부도체 표적의 변위를 정전용량의 변화를 이용하여 측정하기 위한 그래핀 패치의 제조 방법에 있어서,
    상기 제조 방법은,
    그래핀 층 생성을 위해 금속 촉매를 구비하는 촉매 준비 단계(S10);
    상기 금속 촉매에 그래핀 층을 성장시키는 그래핀 성장 단계(S20);
    폴리머 지지층을 상기 그래핀 층에 부착하는 지지층 부착단계(S30); 및
    상기 그래핀 층과 이웃한 상기 금속 촉매를 제거하는 금속 층 제거 단계(S40);
    를 포함하는, 그래핀 패치의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제조 방법은,
    상기 금속 층 제거 단계(S40) 이후, 상기 그래핀 층 표면의 금속 잔해 및 에칭 용액을 제거하기 위한 그래핀 층 세척 단계(S41); 를 더 포함하는, 그래핀 패치의 제조 방법.
  11. 제 1항의 그래핀 패치; 및
    전도성 감지면을 포함하는 몸체; 를 포함하며,
    상기 감지면과 상기 그래핀 패치의 그래핀 층 사이의 정전용량을 측정하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치를 이용한 변위 측정 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 변위 측정 시스템은,
    상기 그래핀 층과 상기 몸체를 전기적으로 연결하도록 일단이 상기 그래핀 층과 연결되고, 타단이 상기 몸체 상의 도체 부분과 연결되는 노이즈 방지 라인;
    을 더 포함하는, 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치를 이용한 변위 측정 시스템.
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