KR20200064766A - 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법 - Google Patents

스트레인 게이지 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200064766A
KR20200064766A KR1020180151289A KR20180151289A KR20200064766A KR 20200064766 A KR20200064766 A KR 20200064766A KR 1020180151289 A KR1020180151289 A KR 1020180151289A KR 20180151289 A KR20180151289 A KR 20180151289A KR 20200064766 A KR20200064766 A KR 20200064766A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
strain gauge
printing
electrode
insulating layer
protective layer
Prior art date
Application number
KR1020180151289A
Other languages
English (en)
Inventor
김일구
홍영규
박영민
양호창
홍기영
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020180151289A priority Critical patent/KR20200064766A/ko
Publication of KR20200064766A publication Critical patent/KR20200064766A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/26—Printing on other surfaces than ordinary paper
    • B41M1/28—Printing on other surfaces than ordinary paper on metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/08—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances quartz; glass; glass wool; slag wool; vitreous enamels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306—Polyimides or polyesterimides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/421—Polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/421—Polyesters
    • H01B3/426—Polycarbonates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

본 발명은 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 트레인 게이지의 제조 공정을 간소화하여 대량 생산에 적합하고, 다양한 모양의 구조체에 쉽게 형성하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 스트레인 게이지는 구조체의 표면에 전도성 소재를 프린팅 하여 형성한 스트레인 게이지 전극을 포함한다.

Description

스트레인 게이지 및 그의 제조 방법{Strain gauge and method of manufacturing the same}
본 발명은 스트레인 게이지(strain gauge) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프린팅 기술을 활용하여 구조체에 직접 형성한 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 스트레인 게이지는 Cu, Cr, Ni, W 등의 금속 박막을 사진식각(Photo-etching) 방법을 이용하여 제작되고 있다. 스트레인 게이지는 구조체의 변형을 측정하기 위해 특정 부분에 부착하여 사용되고 있다. 스트레인 게이지는 변형에 따른 저항의 변화를 측정하여 구조체의 상태를 모니터링할 수 있다.
하지만 종래의 스트레인 게이지는 증착 및 사진시각으로 제작된 필름 형태의 센서이기 때문에, 다양한 형상의 구조체에 부착하는데 어려움이 있다.
그리고 스트레인 게이지를 구조체에 부착하기 위해서 접착제를 사용하게 되는데, 사용 환경 및 시간에 따른 접착제 열화로 인해 측정 스트레인 게이지의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
또한 스트레인 게이지의 전극을 형성하기 위해서는 고가의 증착 장비와 패터닝 장비가 필요하기 때문에, 투자 비용이 많이 들고 유지보수 비용이 높은 문제점이 있다.
등록특허 제10-1870244호 (2018.06.18. 등록)
따라서 본 발명의 목적은 스트레인 게이지의 제조 공정을 간소화할 수 있는 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조 단가를 낮추고 대량 생산에 적합한 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 모양의 구조체에 쉽게 형성할 수 있는 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구조체의 표면에 전도성 소재를 프린팅 하여 형성한 스트레인 게이지 전극;을 포함하는 스트레인 게이지를 제공한다.
상기 스트레인 게이지 전극은, 스트레인 게이지 패턴; 및 상기 스트레인 게이지 패턴의 양단에 형성된 전극 패드;을 포함한다.
상기 전도성 소재는 금속, 탄소소재 또는 전도성 고분자를 포함한다.
상기 스트레인 게이지 전극의 선폭 및 두께는 각각 0.01 내지 1000㎛ 일 수 있다.
본 발명에 따른 스트레인 게이지는, 상기 스트레인 게이지 전극과 상기 구조체 사이에 개재된 절연층; 및 상기 스트레인 게이지 전극을 덮는 보호층;을 더 포함한다.
상기 절연층 및 보호층의 소재는 각각, PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy, Polyester, 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린(Parylene)을 포함한다.
본 발명은 또한, 구조체를 준비하는 단계; 및 상기 구조체의 표면에 전도성 소재를 프린팅 하여 스트레인 게이지 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 스트레인 게이지의 제조 방법을 제공한다.
상기 스트레인 게이지 전극을 형성하는 단계에서, 프린팅 방법은 스크린 프린팅(Screen printing), 3D 프린팅(3D printing), 인젝트 프린팅(Inkjet Printing), 리버스 오프셋 프린팅(Reverse offset printing), 그라비아 롤투롤 프린팅(Gravure R2R printing), 임프린팅(Imprinting), 슬릿 코팅(Slit coating) 또는 노즐 젯 프린팅(nozzle jet printing)을 포함한다.
본 발명에 따른 스트레인 게이지 제조 방법은, 상기 스트레인 게이지 전극을 형성하기 전에 상기 구조체의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 스트레인 게이지 전극을 형성한 이후에 진행되는 상기 스트레인 게이지 전극을 덮는 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함한다.
상기 절연층 및 보호층은 프린팅 또는 증착으로 형성한다.
상기 절연층 및 보호층을 프린팅으로 형성하는 경우, 상기 절연층 및 보호층의 소재는 PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy 또는 Polyester를 포함한다.
그리고 상기 절연층 및 보호층을 증착으로 형성하는 경우, 상기 절연층 및 보호층의 소재는 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린(Parylene)을 포함한다.
본 발명에 따른 스트레인 게이지는 프린팅 기술을 활용하여 구조체에 직접 형성할 수 있기 때문에, 스트레인 게이지의 제조 공정을 간소화할 수 할 수 있다.
프린팅 기술을 이용하여 스트레인 게이지 전극을 형성하기 때문에, 스트레인 게이지의 제조 단가를 낮추고 대량 생산에 적용할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 제조 방법은 스트레인 게이지 전극을 형성하기 위해서, 진공 장비나 패터닝 장비를 이용하지 않기 때문에, 스트레인 게이지의 제조 단가를 낮출 수 있다.
프린팅 기술을 이용하여 스트레인 게이지 전극을 형성하기 때문에, 스트레인 게이지 전극을 구조체에 부착하기 위한 별도의 접착제가 필요하지 않다. 이로 인해 기존의 접착제 사용에 따른 문제를 해소할 수 있다.
그리고 프린팅 기술을 통해서 스트레인 게이지를 제조하기 때문에, 다양한 모양의 구조체에 쉽게 스트레인 게이지를 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지를 보여주는 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 스트레인 게이지의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스트레인 게이지 어레이를 보여주는 사진이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지(140)는 구조체(100)의 표면에 전도성 소재를 프린팅 하여 형성한 스트레인 게이지 전극(120)을 포함한다. 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지(140)는 절연층(110) 또는 보호층(130)을 더 포함할 수 있다.
구조체(100)는 외력에 의해 변형이 일어나는 물체이다. 스트레인 게이지(140)는 이러한 구조체(100)가 외력으로 변형될 때의 변형을 측정하는 센서 소자이다.
스트레인 게이지 전극(120)은 전도성 소재를 프린팅 하여 형성되며, 스트레인 게이지 패턴(121)과, 스트레인 게이지 패턴(121)의 양단에 형성된 전극 패드(123)를 포함한다. 전도성 소재는 전도성 페이스트 형태로 제공되며, 인쇄 후 경화 공정을 통해서 스트레인 게이지 전극(120)으로 형성된다. 경화 공정은 전도성 페이스트에 포함된 금속 소재 또는 바인더에 따라서 열경화 또는 광경화로 진행될 수 있다.
이때 전도성 소재는 프린팅이 가능한 소재로 예컨대, 금속, 탄소소재 또는 전도성 고분자를 포함한다. 금속으로는 Ag, Cu, Au, Mo, Al, Cr 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 탄소소재로는 탄소나노튜브, 그래핀 등이 사용될 수 있다. 전도성 고분자로는 PEDOT:PSS 등이 사용될 수 있다.
전도성 소재의 프린팅 방법으로는 프린팅 방법은 스크린 프린팅(Screen printing), 3D 프린팅(3D printing), 인젝트 프린팅(Inkjet Printing), 리버스 오프셋 프린팅(Reverse offset printing), 그라비아 롤투롤 프린팅(Gravure R2R printing), 임프린팅(Imprinting), 슬릿 코팅(Slit coating) 또는 노즐 젯 프린팅(nozzle jet printing)이 사용될 수 있다.
스트레인 게이지 전극(120)의 선폭 및 두께는 각각 0.01 내지 1000㎛일 수 있다.
절연층(110)은 스트레인 게이지 전극(120)과 구조체(100) 사이에 개재된다. 즉 구조체(100)의 표면에 절연층(110)을 형성하고, 절연층(110) 위에 스트레인 게이지 전극(120)을 형성할 수 있다.
절연층(110)의 소재로는 PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy, Polyester, 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린(Parylene)이 사용될 수 있다.
절연층(110)은 프린팅 공정으로 형성될 수 있다. 프린팅 공정은 전술된 전도성 소재의 프린팅 방법 중에 하나가 사용될 수 있다. 프린팅 공정으로 절연층(110)을 형성하는 경우, 절연층(110)의 소재로는 PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy, Polyester 등이 사용될 수 있다. 프린팅 공정 이후에 열경화 또는 광경화 공정을 진행할 수 있다.
절연층(110)은 증착 공정으로 형성될 수 있다. 증착 공정으로는 Thermal evaporation, E-beeam evaporation, Sputtering, PECVD, APCVD, LPCVD, Thermal CVD, ALD 등이 사용될 수 있다. 증착 공정으로 절연층(110)을 형성하는 경우, 절연층(110)의 소재로는 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린이 사용될 수 있다.
여기서 절연층(110)은 구조체(100)가 전기전도성이 있는 소재인 경우에 적용될 수 있다. 구조체(100)가 절연체인 경우, 절연층(110)은 생략될 수 있다.
그리고 보호층(130)은 스트레인 게이지 전극(120)을 덮도록 구조체(100)의 표면에 형성된다. 스트레인 게이지 전극(120)의 전극 패드(123)는 보호층(130) 밖으로 노출된다.
보호층(130)의 소재로는 PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy, Polyester, 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린이 사용될 수 있다. 즉 보호층(130)의 소재로는 절연성 소재가 사용될 수 있다.
보호층(130)은 프린팅 공정으로 형성될 수 있다. 프린팅 공정은 전술된 전도성 소재의 프린팅 방법 중에 하나가 사용될 수 있다. 프린팅 공정으로 보호층(130)을 형성하는 경우, 보호층(130)의 소재로는 PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy, Polyester 등이 사용될 수 있다. 프린팅 공정 이후에 열경화 또는 광경화 공정을 진행할 수 있다.
보호층(130)은 증착 공정으로 형성될 수 있다. 증착 공정으로는 Thermal evaporation, E-beeam evaporation, Sputtering, PECVD, APCVD, LPCVD, Thermal CVD, ALD 등이 사용될 수 있다. 증착 공정으로 보호층(130)을 형성하는 경우, 보호층(130)의 소재로는 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린이 사용될 수 있다.
이와 같은 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지(140)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2 내지 도 4는 도 1의 스트레인 게이지(140)의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 사시도들이다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 구조체(100)를 준비한다.
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이, 구조체(100)의 표면에 절연층(110)을 형성한다. 절연층(110)은 프린팅 공정 또는 증착 공정으로 형성될 수 있다. 구조체(100)의 재질에 따라서 절연층(110)의 형성 공정은 생략될 수 있다. 예컨대 절연층(110)은 구조체(100)가 전기전도성이 있는 소재인 경우에 적용될 수 있다. 구조체(100)가 절연체인 경우, 절연층(110)은 생략될 수 있다.
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 절연층(110) 위에 전도성 소재를 프린팅 하여 스트레인 게이지 전극(120)을 형성한다. 스트레인 게이지 전극(120)은 스트레인 게이지 패턴(121)과 전극 패드(123)를 포함한다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지 전극(120)을 덮는 보호층(130)을 형성함으로써, 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지(140)를 제조할 수 있다. 보호층(130)은 프린팅 공정 또는 증착 공정으로 형성될 수 있다.
이와 같이 제1 실시예에 따른 스트레인 게이지(140)는 프린팅 기술을 활용하여 구조체(100)에 직접 형성할 수 있기 때문에, 스트레인 게이지(140)의 제조 공정을 간소화할 수 할 수 있다.
프린팅 기술을 이용하여 스트레인 게이지 전극(120)을 형성하기 때문에, 스트레인 게이지(140)의 제조 단가를 낮추고 대량 생산에 적용할 수 있다. 즉 제1 실시예에 따른 제조 방법은 스트레인 게이지 전극(120)을 형성하기 위해서, 진공 장비나 패터닝 장비를 이용하지 않기 때문에, 스트레인 게이지(140)의 제조 단가를 낮출 수 있다.
프린팅 기술을 이용하여 스트레인 게이지 전극(120)을 형성하기 때문에, 스트레인 게이지 전극(120)을 구조체(100)에 부착하기 위한 별도의 접착제가 필요하지 않다. 이로 인해 기존의 접착제 사용에 따른 문제를 해소할 수 있다.
그리고 프린팅 기술을 통해서 스트레인 게이지(140)를 제조하기 때문에, 다양한 모양의 구조체(100)에 쉽게 스트레인 게이지(140)를 적용할 수 있다.
[제2 실시예]
한편 제1 실시예에서는 구조체(100) 위에 하나의 스트레인 게이지(140)를 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 구조체(100) 위에 복수의 단위 스트레인 게이지(140)를 포함하는 스트레인 게이지 어레이(150)를 형성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스트레인 게이지 어레이(150)를 보여주는 사진이다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 스트레인 게이지 어레이(150)는 구조체(100) 위에 복수의 단위 스트레인 게이지(140a)가 형성된 구조를 갖는다.
구조체(100)의 소재로는 스테인리스 스틸 소재를 사용하였다.
단위 스트레인 게이지(140a)는 제1 실시예에 개시된 스트레인 게이지(도 1의 140)의 동일하기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 실시예에 따른 스트레인 게이지 어레이(150)는 단위 스트레인 게이지(140a)로 분리하는 공정을 통해서 개별 단위 스트레인 게이지(140)로 분리될 수 있다.
이와 같은 제2 실시예에 따른 스트레인 게이지 어레이(150)는 다음과 같이 제조할 수 있다.
먼저 스테인리스 스틸 소재의 금속판 형태의 구조체(100)를 준비한다.
다음으로 구조체(100)의 표면에 PI를 스크린 프린팅한 후, 핫 플레이트(Hot plate)에서 300℃에서 1시간 동안 열처리하여 절연층(110)을 형성한다. 이때 절연층(110)은 구조체(100)의 표면 전체를 덮도록 형성할 수도 있고, 단위 스트레인 게이지(140a)가 형성될 영역에만 형성할 수도 있다.
다음으로 절연층(110) 위에 단위 스트레인 게이지(140a)가 형성될 영역에 각각 은 페이스트(Ag paste)를 스크린 프린팅한 후, 핫 플레이트에서 100 내지 300℃에서 열처리하여 복수의 스트레인 게이지 전극(120)을 형성한다.
그리고 복수의 스트레인 게이지 전극(120)을 덮도록 폴리에스터(Polyester)를 스크린 프린팅한 후, 핫 플레이트에서 100 내지 300℃에서 열처리하여 보호층(130)을 형성함으로써, 제2 실시예에 따른 복수의 단위 스트레인 게이지(140a)를 포함하는 스트레인 게이지 어레이(150)를 제조할 수 있다. 이때 보호층(130)은 복수의 스트레인 게이지 전극(120)을 포함하는 구조체(100)의 표면 전체를 덮도록 형성하거나, 단위 스트레인 게이지(140a)가 형성될 영역의 스트레인 게이지 전극(120)만 덮도록 형성할 수 있다.
이와 같이 제2 실시예에 따른 스트레인 게이지 어레이(150)는 복수의 단위 스트레인 게이지(140a)를 일괄적으로 제조한 후 분할하여 개별 단위 스트레인 게이지(140a)로 제조할 수 있기 때문에, 단위 스트레인 게이지(140a)의 제조 공정을 간소화하고, 단위 스트레인 게이지(140a)의 제조 단가를 낮추고 대량 생산에 적용할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
100 : 구조체
110 : 절연층
120 : 스트레인 게이지 전극
121 : 스트레인 게이지 패턴
123 : 전극 패드
130 : 보호층
140 : 스트레인 게이지
140a : 단위 스트레인 게이지
150 : 스트레인 게이지 어레이

Claims (10)

  1. 구조체의 표면에 전도성 소재를 프린팅 하여 형성한 스트레인 게이지 전극;
    을 포함하는 스트레인 게이지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트레인 게이지 전극은,
    스트레인 게이지 패턴; 및
    상기 스트레인 게이지 패턴의 양단에 형성된 전극 패드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 소재는 금속, 탄소소재 또는 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 전극의 선폭 및 두께는 각각 0.01 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 전극과 상기 구조체 사이에 개재된 절연층; 및
    상기 스트레인 게이지 전극을 덮는 보호층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연층 및 보호층의 소재는 각각, PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy, Polyester, 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지.
  7. 구조체를 준비하는 단계; 및
    상기 구조체의 표면에 전도성 소재를 프린팅 하여 스트레인 게이지 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 스트레인 게이지의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스트레인 게이지 전극을 형성하는 단계에서,
    프린팅 방법은 스크린 프린팅(Screen printing), 3D 프린팅(3D printing), 인젝트 프린팅(Inkjet Printing), 리버스 오프셋 프린팅(Reverse offset printing), 그라비아 롤투롤 프린팅(Gravure R2R printing), 임프린팅(Imprinting), 슬릿 코팅(Slit coating) 또는 노즐 젯 프린팅(nozzle jet printing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 전극을 형성하기 전에 상기 구조체의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 스트레인 게이지 전극을 형성한 이후에 진행되는 상기 스트레인 게이지 전극을 덮는 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 절연층 및 보호층은 프린팅 또는 증착으로 형성하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연층 및 보호층을 프린팅으로 형성하는 경우, 상기 절연층 및 보호층의 소재는 PI, PET, PEN, PC, FR-4, PDMS, Epoxy 또는 Polyester를 포함하고,
    상기 절연층 및 보호층을 증착으로 형성하는 경우, 상기 절연층 및 보호층의 소재는 실리콘, 유리, 세라믹, 석영 또는 패럴린(Parylene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지의 제조 방법.
KR1020180151289A 2018-11-29 2018-11-29 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법 KR20200064766A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180151289A KR20200064766A (ko) 2018-11-29 2018-11-29 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180151289A KR20200064766A (ko) 2018-11-29 2018-11-29 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200064766A true KR20200064766A (ko) 2020-06-08

Family

ID=71089702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180151289A KR20200064766A (ko) 2018-11-29 2018-11-29 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200064766A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870244B1 (ko) 2017-04-19 2018-06-22 서울시립대학교 산학협력단 초박형 실리콘 스트레인 게이지 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870244B1 (ko) 2017-04-19 2018-06-22 서울시립대학교 산학협력단 초박형 실리콘 스트레인 게이지 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9945739B2 (en) Flexible pressure sensor using amorphous metal and flexible bimodal sensor for simultaneously sensing pressure and temperature
EP2810033B1 (en) Large area temperature sensor
CN110174195A (zh) 一种仿生柔性压力传感器
US20150016487A1 (en) Flexible Temperature and Strain Sensors
KR20110049593A (ko) 그래핀을 포함하는 센서와 이의 제조 방법
CN109640516B (zh) 拉伸感压电路板、其制作方法及柔性感压元件
Park et al. Fabrication of flexible strain sensors via roll-to-roll gravure printing of silver ink
KR101632679B1 (ko) 개별 전자 컴포넌트를 어셈블링하고 패키징하는 방법
CN107359033A (zh) 芯片电阻器及其制造方法
Enser et al. Printed strain gauges embedded in organic coatings-Analysis of gauge factor and temperature dependence
KR20100010857A (ko) 나노 소재의 메탈막을 이용한 스트레인 게이지
KR20200064766A (ko) 스트레인 게이지 및 그의 제조 방법
KR100990087B1 (ko) 유연성 박막 어레이형 온도센서 및 그 제조방법
KR102375427B1 (ko) 다이렉트 패터닝을 이용한 스트레인 센서 조립체 및 그의 제조 방법
JP6603991B2 (ja) 温度センサ
US20120062254A1 (en) Photolithographic structured thick layer sensor
CN113819836B (zh) 一种多材料剪纸结构可延展应变传感器及其制备方法
KR102353078B1 (ko) 다이렉트 패터닝을 이용한 스트레인 센서 및 그의 제조 방법
JP6489710B2 (ja) 静電容量式３次元センサ
JP6410024B2 (ja) 温度センサ
US20220117495A1 (en) Sensors for wearable electronics
CN114993523B (zh) 回字型凸起结构的变面积电容式压力传感器及其制备方法
US10688806B2 (en) Thermal head and thermal printer
CN110926660B (zh) 用于同时测量弯曲应变和压力的传感器
Hielscher et al. Strain gauges made of laser patterned hot stamping foil