KR20210009623A - Temperature measuring apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 온도 측정 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는온도 측정 범위가 확장되고 정확한 온도 측정이 가능한 온도 측정 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature measuring device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a temperature measuring device and a method of manufacturing the same, the temperature measuring range is extended and accurate temperature measurement is possible.
웨어러블 시장의 성장과 함께 유연하고 피부 부착이 가능한 소자를 개발하여 웨어러블 헬스케어에 적용하는 연구가 활발히 진행중이다. 특히 체온은 사람의 건강 상태를 파악할 수 있는 기본적인 수단으로 온도를 정확하게 측정할 수 있는 유연온도센서 개발이 활발히 연구되고 있다. 그러나 현재 까지의 온도센서 제작은 스퍼터링 등 고진공 고온의 까다로운 공정 조건이 요구되는 고가의 장비를 사용하기 때문에 높은 제작 단가를 초래하는 한계를 가진다.Along with the growth of the wearable market, research is actively underway to develop a device that is flexible and capable of attaching to the skin and applies it to wearable healthcare. In particular, the development of flexible temperature sensors that can accurately measure temperature as a basic means to determine a person's health status is being actively studied. However, the manufacturing of temperature sensors up to now has a limitation that leads to high manufacturing cost because expensive equipment that requires high vacuum and high temperature and demanding process conditions such as sputtering is used.
상온 상압의 저가 용액 공정을 통해 소재 합성 및 소자 제작이 가능한 콜로이달 나노입자를 활용하여 온도센서를 제작하는 연구가 진행되었지만, 절연적인 표면 리간드로 인해 전기 전도도, 온도저항계수, 온도감지범위가 제한적인 한계를 보여왔다. Research has been conducted to manufacture a temperature sensor using colloidal nanoparticles that can synthesize materials and manufacture devices through a low-cost solution process at room temperature and pressure, but electrical conductivity, temperature resistance coefficient, and temperature sensing range are limited due to insulating surface ligands. Has been shown to be a natural limit.
한편, 웨어러블 센서로 유연온도센서가 활용되기 위해선 신체의 움직임으로 인한 스트레인에 따른 저항 변화를 온도에 의한 저항 변화로부터 분리 혹은 상쇄시키는 기술이 반드시 필요한데, 이에 대한 기술 개발이 전무한 상황이다. 따라서 종래 온도센서의 문제를 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있다. On the other hand, in order to use the flexible temperature sensor as a wearable sensor, a technology that separates or cancels the change in resistance due to strain due to body movement from the change in resistance due to temperature is absolutely necessary, and there is no technology development for this. Therefore, a method for solving the problem of the conventional temperature sensor is urgently required.
본 발명의 목적은 기존 나노입자 기반 온도센서의 민감도의 한계를 극복하여 온도 측정 범위를 확장하고, 피부 등에 부착하여 스트레인에 의한 간섭없이 정확한 온도 측정이 가능한 온도 측정 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a temperature measuring device and a method for manufacturing the same, which extends the temperature measurement range by overcoming the limit of sensitivity of the existing nanoparticle-based temperature sensor, attaches to the skin, etc. to accurately measure temperature without interference due to strain. .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 기판과 상기 기판의 일면에 형성되는 제1 온도 감지층과 상기 기판의 타면에 형성되는 제2 온도 감지층을 포함하고, 상기 제1 온도 감지층 및 제2 온도 감지층은 무기 리간드 치환 및 환원 처리된 은 나노입자 박막을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention includes a substrate, a first temperature sensing layer formed on one surface of the substrate, and a second temperature sensing layer formed on the other surface of the substrate, The first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer include a silver nanoparticle thin film subjected to inorganic ligand substitution and reduction treatment.
상기 제1 온도 감지층과 상기 제2 온도 감지층은 상기 기판을 기준으로 거울 대칭형 박막 구조를 형성한다.The first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer form a mirror-symmetric thin film structure based on the substrate.
상기 기판은 플렉서블 기판이다. 상기 기판은 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나일 수 있다.The substrate is a flexible substrate. The substrate may be any one of polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyethylene (PE), and polypropylene (PP).
상기 무기 리간드 치환을 위한 무기 리간드는 염화암모늄(NH4Cl), 테트라 n-부틸암모늄브롬화물(tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), 및 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 구성된 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.The inorganic ligand for substitution of the inorganic ligand is selected from the group consisting of ammonium chloride (NH 4 Cl), tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), and ammonium thiocyanate (NH 4 SCN) It may be at least one or more.
상기 환원 처리를 위한 환원 처리 수용액은 NaBH4, N2H4 수용액 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.The reduction treatment aqueous solution for the reduction treatment may be at least one selected from the group of NaBH 4 and N 2 H 4 aqueous solutions.
상기 은 나노입자 박막은 부분 산화처리가 더 포함될 수 있다.The silver nanoparticle thin film may further include partial oxidation treatment.
상기 부분 산화처리는 UV-zone 장비를 활용하여 은 나노입자 박막의 표면을 부분 산화처리한 것일 수 있다.The partial oxidation treatment may be obtained by partially oxidizing the surface of the silver nanoparticle thin film using UV-zone equipment.
기판의 일면에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하고, 상기 은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환 및 환원 처리하여 제1 온도 감지층을 형성하는 단계와 상기 제1 온도 감지층을 인캡슐레이션하여 제1 보호층을 형성하는 단계와 상기 기판의 타면에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하고, 상기 은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환 및 환원 처리하여 제2 온도 감지층을 형성하는 단계와 상기 제2 온도 감지층을 인캡슐레이션하여 제2 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.Forming a silver nanoparticle thin film on one surface of a substrate through a photolithography process, and forming a first temperature sensing layer by substituting and reducing an inorganic ligand for the silver nanoparticle thin film, and encapsulating the first temperature sensing layer Forming a first protective layer and forming a silver nanoparticle thin film on the other surface of the substrate through a photolithography process, and forming a second temperature sensing layer by replacing and reducing the silver nanoparticle thin film with inorganic ligands And encapsulating the second temperature sensing layer to form a second protective layer.
상기 은 나노입자 박막은 질산은(AgNO3), 올레일아민(Oleylamine) 및 올레산(Oleic acid)을 포함하는 반응 혼합물로부터 은 나노입자를 합성하고, 합성한 은 나노입자를 옥탄 등에 분산시켜 은 나노입자 용액을 준비하고, 기판의 일면에 포토레지스터를 적용하여 전극 패턴 구멍을 형성한 후, 상기 전극 패턴 구멍이 형성된 기판의 일면에 상기 은 나노입자 용액을 스핀 코팅하여 형성할 수 있다.The silver nanoparticle thin film synthesizes silver nanoparticles from a reaction mixture containing silver nitrate (AgNO 3 ), oleylamine and oleic acid, and disperses the synthesized silver nanoparticles in octane, etc. After preparing a solution, forming an electrode pattern hole by applying a photoresist to one surface of the substrate, and then spin coating the silver nanoparticle solution on one surface of the substrate on which the electrode pattern hole is formed, it may be formed.
상기 무기 리간드 치환은 상기 은 나노입자 박막을 염화암모늄(NH4Cl), 테트라 n-부틸암모늄브롬화물(tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), 및 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 구성된 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 무기 리간드로 치환할 수 있다.The inorganic ligand substitution is a group consisting of ammonium chloride (NH 4 Cl), tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), and ammonium thiocyanate (NH 4 SCN) in the silver nanoparticle thin film It may be substituted with at least one or more inorganic ligands selected from among.
상기 환원 처리는 상기 무기 리간드 치환된 은 나노입자 박막을 NaBH4, N2H4 수용액 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 환원 처리 수용액에 담그는 것일 수 있다.The reduction treatment may be immersing the inorganic ligand-substituted silver nanoparticle thin film in at least one reduction treatment aqueous solution selected from the group of NaBH 4 and N 2 H 4 aqueous solutions.
상기 무기 리간드 치환 및 환원 처리를 수행한 은 나노입자 박막에 부분 산화처리를 더 수행하며, 상기 부분 산화처리는 UV-zone 장비를 활용하여 은 나노입자 박막의 표면을 부분 산화처리한다.A partial oxidation treatment is further performed on the silver nanoparticle thin film subjected to the inorganic ligand substitution and reduction treatment, and the partial oxidation treatment uses a UV-zone equipment to partially oxidize the surface of the silver nanoparticle thin film.
상기 제2 온도 감지층을 형성하는 단계는, 상기 제1 보호층의 상면에 제1 보호필름을 부착하고, 상기 제1 보호필름이 최하면에 위치하도록 상기 기판을 뒤집은 상태에서, 상기 기판의 상면에 수행하여 상기 제1 온도 감지층과 상기 제2 온도 감지층이 상기 기판을 기준으로 거울 대칭형 구조를 갖도록 한다.The forming of the second temperature sensing layer may include attaching a first protective film to an upper surface of the first protective layer, and inverting the substrate so that the first protective film is located at the lowermost surface, and the upper surface of the substrate The first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer are made to have a mirror symmetrical structure with respect to the substrate.
상기 제2 보호층의 상면에 제2 보호필름을 부착하는 단계를 더 포함한다.It further includes attaching a second protective film to the upper surface of the second protective layer.
상기 제1 온도 감지층과 상기 제2 온도 감지층은 상기 무기 리간드 치환 및 환원 처리 후, 표면 부분 산화처리를 더 수행한다.The first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer are subjected to a surface partial oxidation treatment after the inorganic ligand substitution and reduction treatment.
본 발명은 은 나노입자 박막을 기반으로 하며 무기 리간드 치환, 환원 처리를 통해 전기적 특성을 향상시키고 측정 민감도를 향상시키며, 부분 산화처리를 통해 온도 측정 범위를 확장시킨다. The present invention is based on a silver nanoparticle thin film and improves electrical properties through inorganic ligand substitution and reduction treatment, improves measurement sensitivity, and extends the temperature measurement range through partial oxidation treatment.
따라서, 본 발명은 600K 이상의 온도까지 측정이 가능해야 하는 자동차 엔진 등 다양한 분야에서 온도 측정 장치(온도 센서)로 활용 가능한 효과가 있다. Accordingly, the present invention has an effect that can be used as a temperature measuring device (temperature sensor) in various fields such as automobile engines that must be able to measure temperatures up to 600K or higher.
또한, 본 발명은 기판을 기준으로 기판의 상부와 하부에 거울 대칭형 박막 구조를 형성하므로 피부 등에 부착하여 스트레인에 의한 간섭없이 정확한 온도 측정이 가능하다.In addition, since the present invention forms a mirror-symmetric thin film structure on the upper and lower portions of the substrate based on the substrate, it is attached to the skin, etc., and accurate temperature measurement is possible without interference due to strain.
따라서, 본 발명은 신체에 부착되는 웨어러블 센서에 적용하여 신체의 움직임에도 정확한 온도 측정이 가능하게 한 효과가 있다. Accordingly, the present invention is applied to a wearable sensor attached to a body, thereby enabling accurate temperature measurement even in a movement of the body.
또한, 본 발명은 스퍼터링 등 고진공 고온의 까다로운 공정 조건이 요구되지 않고, 모든 공정이 상온, 상압에서 진행된다. 따라서 본 발명은 제조 비용을 절감하면서 대량 생산을 가능하게 하는 효과가 있다. In addition, the present invention does not require difficult process conditions of high vacuum and high temperature such as sputtering, and all processes are performed at room temperature and pressure. Therefore, the present invention has the effect of enabling mass production while reducing manufacturing cost.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 온도 측정 장치를 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 온도 측정 장치의 제조방법을 보인 과정도.
도 3은 본 발명의 실시예로 무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리된 은 나노입자 박막과, 기판의 상부와 하부에 은 나노입자 박막이 거울 대칭형 구조로 형성된 온도 측정 장치를 보인 사진.
도 4의 (a)는 TBAB 리간드 치환, 환원 처리, UVO 처리해준 은 나노입자 박막의 전기적 특성을 나타낸 그래프이고, 도 4의 (b)는 TBAB 리간드 치환, 환원 처리, UVO 처리해준 은 나노입자 박막의 온도에 따른 저항 변화 거동을 보여주는 그래프이고, 도 4의 (c)는 TBAB 리간드 치환, 환원 처리, UVO 처리해준 은 나노입자 박막의 온도 감지 사이클을 보여주는 그래프.
도 5의 (a)와 (b)는 거울 대칭형 온도 측정 장치에서 스트레인에 따른 저항 변화와 스트레인 사이클 테스트를 각각 보여주는 그래프이고, 도 5의 (c) 는 거울 대칭형 온도 측정 장치의 스트레인이 없는 상태와 스트레인이 걸린 상태일 때 온도에 따른 저항 변화를 보여주는 그래프이고, 도 5의 (d)는 거울 대칭형 온도 측정 장치에서 온도 사이클 테스트를 보여주는 그래프이고, 도 5의 (e)는 거울 대칭형 온도 측정 장치의 온도 반응 속도를 보여주는 그래프이고, 도 5의 (f)는 다양한 스트레인, 온도 환경에서 거울 대칭형 온도 측정 장치의 실제 측정 결과와 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프.1 is a block diagram showing a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a process diagram showing a method of manufacturing a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing a temperature measuring apparatus in which an inorganic ligand substituted, reduced and partially oxidized silver nanoparticle thin film and a silver nanoparticle thin film formed on the upper and lower portions of a substrate in a mirror-symmetrical structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 (a) is a graph showing the electrical properties of the TBAB ligand substitution, reduction treatment, UVO-treated silver nanoparticle thin film, Figure 4 (b) is a TBAB ligand substitution, reduction treatment, UVO-treated silver nanoparticle thin film 4C is a graph showing the temperature sensing cycle of a silver nanoparticle thin film subjected to TBAB ligand substitution, reduction treatment, and UVO treatment.
5A and 5B are graphs showing resistance changes and strain cycle tests according to strain in a mirror-symmetric temperature measuring device, respectively, and FIG. 5C is a state in which there is no strain in the mirror-symmetric temperature measuring device. It is a graph showing a change in resistance according to temperature when a strain is applied, FIG. 5(d) is a graph showing a temperature cycle test in a mirror-symmetric temperature measuring device, and FIG. 5(e) is a It is a graph showing the temperature reaction rate, and FIG. 5(f) is a graph showing the actual measurement results and simulation results of the mirror symmetrical temperature measuring device in various strains and temperature environments.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 온도 측정 장치(1)는 기판(10)의 일면에 형성되는 제1 온도 감지층(20)과 기판(10)의 타면에 형성되는 제2 온도 감지층(30)을 포함하며, 제1 온도 감지층(20)과 제2 온도 감지층(30)은 무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화 처리된 은 나노입자 박막으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the
제1 온도 감지층(20)과 제2 온도 감지층(30)은 대상물의 온도에 의해 전기저항이 변한다. 이러한 제1 온도 감지층(20)과 제2 온도 감지층(30)은 전기저항 변화를 측정하여 대상물의 온도를 감지한다. The electrical resistance of the first
무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리된 은 나노입자 박막은 전기적 특성 및 온도저항계수가 향상된다. 무기 리간드 치환은 은 나노입자 박막의 전기전도도를 향상시키고, 환원 처리는 측정 민감도를 향상시키며, 부분 산화처리는 온도 측정 범위를 확장시킨다. The thin film of silver nanoparticles subjected to inorganic ligand substitution, reduction treatment and partial oxidation treatment has improved electrical properties and temperature resistance coefficient. Inorganic ligand substitution improves the electrical conductivity of the silver nanoparticle thin film, reduction treatment improves measurement sensitivity, and partial oxidation treatment expands the temperature measurement range.
무기 리간드 치환 및 환원 처리를 수행한 은 나노입자 박막은 전기적 특성이 우수하고 측정 민감도가 높은 반면, 온도 측정 범위가 500K 미만으로 온도 측정 범위에 한계가 있다. 따라서 무기 리간드 치환 및 환원 처리를 수행한 은 나노입자 박막에 부분 산화처리를 더 수행하여, 673K까지 온도 측정 범위를 향상시킨다. The silver nanoparticle thin film subjected to the inorganic ligand substitution and reduction treatment has excellent electrical properties and high measurement sensitivity, but has a temperature measurement range of less than 500K, so there is a limit to the temperature measurement range. Accordingly, partial oxidation treatment is further performed on the silver nanoparticle thin film subjected to inorganic ligand substitution and reduction treatment, thereby improving the temperature measurement range up to 673K.
무기 리간드 치환 및 환원 처리를 수행한 은 나노입자 박막에 부분 산화처리를 더 수행하면, 전기적 특성과 측정 민감도가 조금 낮아지기는 하나 온도 측정 범위를 673K까지 향상시킬 수 있다.If the partial oxidation treatment is further performed on the silver nanoparticle thin film subjected to inorganic ligand substitution and reduction treatment, the electrical properties and measurement sensitivity are slightly lowered, but the temperature measurement range can be improved to 673K.
제1 온도 감지층(20)과 제2 온도 감지층(30)은 기판을 기준으로 3차원 거울 대칭형 박막 구조를 형성한다. 3차원 거울 대칭형 박막 구조는 신체에 부착되는 웨어러블 센서로 적용시 신체의 스트레인에 의한 저항 변화를 온도에 의한 저항 변화로부터 분리하여 감지할 수 있게 한다. The first
무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리된 은 나노입자 박막을 기판(10)의 일면과 타면 즉, 상부와 하부에 거울 대칭형 박막 구조로 형성하여 스트레인에 의한 저항 변화를 온도에 의한 저항 변화로부터 분리하여 감지할 수 있게 한다. By forming a thin film of silver nanoparticles treated with inorganic ligand substitution, reduction treatment, and partial oxidation in a mirror symmetric thin film structure on one side and the other side of the
기판(10)은 신체에 부착하는 유연온도센서로 적용하기 위해 플렉서블 기판을 적용한다. 기판(10)은 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET)를 적용할 수 있다. The
무기 리간드 치환을 위한 무기 리간드는 염화암모늄(NH4Cl), 테트라 n-부틸암모늄브롬화물(tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), 및 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 구성된 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.The inorganic ligand for substitution of the inorganic ligand is selected from the group consisting of ammonium chloride (NH 4 Cl), tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), and ammonium thiocyanate (NH 4 SCN). There may be at least one or more.
환원 처리를 위한 환원 처리 수용액은 NaBH4, N2H4 수용액 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.The reduction treatment aqueous solution for the reduction treatment may be at least one selected from the group of NaBH 4 and N 2 H 4 aqueous solutions.
부분 산화처리는 UV-zone 장비를 활용하여 은 나노입자 박막의 표면을 부분 산화처리할 수 있다. Partial oxidation treatment can use UV-zone equipment to partially oxidize the surface of the silver nanoparticle thin film.
온도 측정 장치(1)는 온도를 측정하고자 하는 대상물에 접촉하여 대상물의 온도를 측정하는 센서로서, 그 대상물의 표면이 곡면인 경우에도 그 곡면을 따라 휘어지면서 접촉할 수 있도록 한 플렉시블 센서이며, 인체에 착용할 수 있는 웨어러블 센서이다. The
따라서 온도 측정 장치(1)는 제1 온도 감지층(20)을 보호하는 제1 보호층(25), 제2 온도 감지층(30)을 보호하는 제2 보호층(35)을 포함하고, 제1 보호층(25)의 하면에 적층되는 제1 보호필름(27)과 제2 보호층(35)의 상면에 적층되는 제2 보호필름(37)을 더 포함한다. 제1 보호층(25)과 제2 보호층(35)은 PDMS(Polydimethylsiloxane)로 형성되어 제1 온도 감지층(20)과 제2 온도 감지층(30)이 거울 대칭형 구조를 유지할 수 있도록 유연하게 고정하는 역할을 하며, 제1 보호필름(27)과 제2 보호필름(37)은 제1 보호층(25) 및 제2 보호층(35)과 밀착되면서 기판(10)의 일면과 타면에 형성되는 제1 온도 감지층(20)과 제2 온도 감지층(30)을 커버하는 역할을 한다. Therefore, the
제1 보호필름(27)과 제2 보호필름(37)은 기판(10)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 제1 보호필름(27)과 제2 보호필름(37)이 반드시 기판(10)과 동일한 재질로 이루어져야 하는 것은 아니고, 다른 종류의 플렉서블 기판을 적용할 수도 있다.The first
도 2에 도시된 바에 의하면, 온도 측정 장치 제조방법은 기판의 일면에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하는 단계(i~iv), 은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리하여 제1 온도 감지층(20)을 형성하는 단계(v), 제1 온도 감지층(20)을 인캡슐레이션하여 제1 보호층(25)을 형성하는 단계(vi), 제1 보호층(25)의 상면에 제1 보호필름(27)을 부착하는 단계(vii), 제1 보호필름(27)이 최하면에 위치하도록 기판을 뒤집는 단계(viii), 기판의 타면(상면)에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하는 단계(ix), 은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환 및 환원 처리하여 제2 온도 감지층(30)을 형성하는 단계(x), 제2 온도 감지층(30)을 인캡슐레이션하여 제2 보호층(35)을 형성하는 단계(xi) 및 제2 보호층(35)의 상면에 제2 보호필름(37)을 부착하는 단계(xii)를 포함한다.As shown in Figure 2, the temperature measuring device manufacturing method includes the steps of forming a silver nanoparticle thin film on one surface of a substrate through a photolithography process (i to iv), replacing the silver nanoparticle thin film with inorganic ligands, reducing treatment and partial Forming the first
기판의 일면에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하는 단계(i~iv)는, 기판을 준비하고, 기판의 일면에 포토레지스터를 적용하여 전극 패턴 구멍을 형성한 후, 여기에 은 나노입자 용액의 스핀 코팅 공정을 통해 나노입자 박막을 형성하는 것이다. In the step of forming a silver nanoparticle thin film on one side of the substrate through a photolithography process (i~iv), prepare a substrate, apply a photoresist to one side of the substrate to form an electrode pattern hole, The nanoparticle thin film is formed through the spin coating process of a particle solution.
은 나노입자 용액은 질산은(AgNO3), 올레일아민 및 올레산을 포함하는 화합물로서 은 나노입자를 합성하고, 합성된 은 나노입자를 옥탄 등에 분산시켜 준비할 수 있다. 이렇게 화학 습식 방법을 통해 은 나노입자 용액이 준비되면, 은 나노입자 용액을 기판에 스핀 코팅하여 얇은 막(film)의 형태로 은 나노입자 박막을 생성한다. 화학 습식 방법을 통해 은 나노 입자를 대량 합성하고, 상온 상압의 스핀 코팅 공정을 적용하면 대면적 은 나노입자 박막을 형성할 수 있다. 실시예에서 기판은 PET를 사용하였다.The silver nanoparticle solution is a compound containing silver nitrate (AgNO3), oleylamine, and oleic acid, and can be prepared by synthesizing silver nanoparticles and dispersing the synthesized silver nanoparticles in octane or the like. When the silver nanoparticle solution is prepared through the chemical wet method, the silver nanoparticle solution is spin-coated on the substrate to generate a silver nanoparticle thin film in the form of a thin film. Large-scale silver nanoparticles are synthesized through a chemical wet method, and a large-area silver nanoparticle thin film can be formed by applying a spin coating process at room temperature and pressure. In the examples, PET was used as the substrate.
은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리하여 제1 온도 감지층(20)을 형성하는 단계(v)는 은 나노입자 박막의 긴 표면 유기 리간드를 상대적으로 길이가 짧은 무기 리간드인 TBAB로 치환함으로써 전기적 특성을 향상시킨다. 또한 TBAB(Tetrabutylammonium bromide)로 리간드 치환된 은 나노입자 박막을 환원 처리 수용액에 담금으로써 리간드 치환시 형성된 준절연성 물질인 AgBr을 제거하여 전기적 특성과 온도저항계수를 더욱 향상시킨다. In the step (v) of forming the first
무기 리간드 치환을 위한 무기 리간드는 염화암모늄(NH4Cl), 테트라 n-부틸암모늄브롬화물(tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), 및 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 구성된 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이다.The inorganic ligand for substitution of the inorganic ligand is selected from the group consisting of ammonium chloride (NH 4 Cl), tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), and ammonium thiocyanate (NH 4 SCN). At least one or more.
환원 처리를 위한 환원 처리 수용액은 NaBH4, N2H4 수용액 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이다.The reduction treatment aqueous solution for the reduction treatment is at least one selected from the group of NaBH 4 and N 2 H 4 aqueous solutions.
도 3에 도시된 바와 같이, 합성된 직후의 은 나노입자는 긴 올일아민, 올레산과 같은 표면 리간드로 둘러쌓여 있기 때문에 절연적인 특성을 나타낸다. 전기적 특성을 향상시키고 온도 센서로서의 기능성을 부여하기 위해 은 나노입자의 긴 표면 유리 리간드를 짧은 무기 리간드인 TBAB로 치환시킨다. 실험 결과, 리간드 치환된 은 나노입자 박막은 2.84×10-5±5.19×10-6Ω·㎝의 비저항과 9.49×10-4±8.82×10-5K-1의 온도저항계수를 보인다.As shown in FIG. 3, since the silver nanoparticles immediately after synthesis are surrounded by surface ligands such as long olylamine and oleic acid, they exhibit insulating properties. In order to improve the electrical properties and impart functionality as a temperature sensor, the long surface free ligand of silver nanoparticles is substituted with TBAB, a short inorganic ligand. As a result of the experiment, the ligand-substituted silver nanoparticle thin film showed a specific resistance of 2.84×10 -5 ±5.19×10 -6 Ω·cm and a temperature resistance coefficient of 9.49×10 -4 ±8.82×10 -5 K -1 .
TBAB로 리간드 치환된 은 나노입자 박막은 준절연성 물질인 AgBr을 포함하고 이러한 불순물들은 높은 전기 전도도와 온도저항계수를 제한하는 원인이 된다. 따라서 이러한 불순물들을 제거하기 위해 리간드 치환된 은 나노입자 박막을 환원처리 수용액(예컨데, NaBH4)에 담구어 환원 처리를 한다. 실험 결과, 리간드 치환 후 환원 처리된 은 나노입자 박막은 2.54×10-5±4.14×10-6Ω·㎝의 비저항과 1.23×10-3±1.27×10-4K-1의 온도저항계수를 보인다.The silver nanoparticle thin film, which is ligand-substituted with TBAB, contains a semi-insulating material, AgBr, and these impurities are the cause of limiting high electrical conductivity and temperature resistance coefficient. Therefore, in order to remove these impurities, the ligand-substituted silver nanoparticle thin film is immersed in a reduction treatment aqueous solution (eg, NaBH 4 ) and subjected to reduction treatment. As a result of the experiment, the reduced-treated silver nanoparticle thin film after ligand substitution had a specific resistance of 2.54×10 -5 ±4.14×10 -6 Ω·cm and a temperature resistance coefficient of 1.23×10 -3 ±1.27×10 -4 K -1 see.
리간드 치환 후 환원 처리된 은 나노입자 박막은 부분 산화처리가 더 포함된다. 부분 산화처리는 UV-zone 장비를 활용하여 은 나노입자 박막의 표면을 부분 산화처리하는 것이다. 리간드 치환 후 환원 처리된 은 나노입자 박막을 UV-zone 장비를 활용하여 강제로 표면을 부분 산화시키면 온도 측정 가능범위가 673K까지 확장된다. The silver nanoparticle thin film subjected to reduction treatment after ligand substitution further includes partial oxidation treatment. Partial oxidation treatment is to partially oxidize the surface of the silver nanoparticle thin film using UV-zone equipment. If the surface of the silver nanoparticle thin film, which has been reduced after ligand substitution, is forcibly oxidized using a UV-zone device, the temperature measurement range is extended to 673K.
온도 측정 장치(1)가 자동차 엔진 등 다양한 분야에서 활용되기 위해서는 600K 이상의 온도까지 측정이 가능해야 한다. 그러나 리간드 치환 또는 리간드 치환 후 환원 처리까지 해준 은 나노입자 박막은 높은 온도에서 산화되는 문제로 인해 500K 이상의 온도 측정이 불가능한 한계가 있다. In order for the
이를 해결하기 위해 리간드 치환 후 환원 처리된 은 나노입자 박막에 UV-zone 처리를 수행하여, 은 나노입자 박막 표면에 얇은 AgO2막을 형성시켜 준다. 은 나노입자 박막 표면에 인위적으로 형성된 AgO2막(산화막)은 은 나노입자 박막 내부의 추가적인 산화를 막아주어 673K까지 안정적으로 거동할 수 있게 해준다. To solve this problem, a thin AgO 2 film is formed on the surface of the silver nanoparticle thin film by performing UV-zone treatment on the reduced silver nanoparticle thin film after ligand substitution. The AgO 2 film (oxide film) artificially formed on the surface of the silver nanoparticle thin film prevents further oxidation inside the silver nanoparticle thin film, allowing it to behave stably up to 673K.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 온도 감지층(20)을 인캡슐레이션하여 제1 보호층(25)을 형성하는 단계(vi)는 무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리된 은 나노입자 박막을 PDMS(Polydimethylsiloxane)로 인캡슐레이션 해준다. On the other hand, as shown in Figure 2, the step (vi) of forming the first
제1 보호층(25)의 상면에 제1 보호필름(27)을 부착하는 단계(vii)는 기판(10)을 뒤집은 후 진행되는 제2 온도 감지층(30)의 형성시 완벽한 거울 대칭형 구조를 형성하기 위함이다. 제1 보호층(25)의 상면에 제1 보호필름(27)을 부착하면 상하 균일한 두께를 확보하여 제2 온도 감지층(20)의 형성시 기판(10)의 상부와 하부에 완벽한 거울 대칭형 구조를 형성할 수 있다. In the step (vii) of attaching the first
제1 보호필름(27)이 최하면에 위치하도록 기판(10)을 뒤집는 단계(viii)는 기판(10)을 기준으로 상부(타면)와 하부(일면)에 거울 대칭형 박막 구조를 형성하기 위함이다. The step (viii) of inverting the
기판의 타면(상면)에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하는 단계(ix)는 전술한 (i~iv) 단계의 과정과 동일한 과정으로 진행된다.The step (ix) of forming a silver nanoparticle thin film on the other surface (upper surface) of the substrate through a photolithography process is performed in the same process as the above-described steps (i to iv).
즉, 기판(10)을 준비하고, 기판(10)의 일면에 포토레지스터를 적용하여 전극 패턴 구멍을 형성한 후, 여기에 은 나노입자 용액의 스핀 코팅 공정을 통해 나노입자 박막을 형성하는 것이다. That is, after preparing the
은 나노입자 용액은 질산은(AgNO3), 올레일아민 및 올레산을 포함하는 화합물로서 은 나노입자를 합성하고, 합성된 은 나노입자를 옥탄 등에 분산시켜 준비할 수 있다. 이렇게 화학 습식 방법을 통해 은 나노입자 용액이 준비되면, 은 나노입자 용액을 기판에 스핀 코팅하여 얇은 막(film)의 형태로 은 나노입자 박막을 생성한다. 화학 습식 방법을 통해 은 나노 입자를 대량 합성하고, 상온 상압의 스핀 코팅 공정을 적용하면 대면적 은 나노입자 박막을 형성할 수 있다. 실시예에서 기판은 PET를 사용하였다.The silver nanoparticle solution is a compound containing silver nitrate (AgNO3), oleylamine, and oleic acid, and can be prepared by synthesizing silver nanoparticles and dispersing the synthesized silver nanoparticles in octane or the like. When the silver nanoparticle solution is prepared through the chemical wet method, the silver nanoparticle solution is spin-coated on the substrate to generate a silver nanoparticle thin film in the form of a thin film. Large-scale silver nanoparticles are synthesized through a chemical wet method, and a large-area silver nanoparticle thin film can be formed by applying a spin coating process at room temperature and pressure. In the examples, PET was used as the substrate.
은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환 및 환원 처리하여 제2 온도 감지층(30)을 형성하는 단계(x)는 전술한 (v) 단계의 과정과 동일한 과정으로 진행되므로 중복 설명을 제한한다.Since the step (x) of forming the second
제2 온도 감지층(30)을 인캡슐레이션하여 제2 보호층(35)을 형성하는 단계(xi)는 무기 리간드 치환, 환원 처리 및 부분 산화처리된 은 나노입자 박막을 PDMS(Polydimethylsiloxane)로 인캡슐레이션 해준다. In the step (xi) of forming the second
제2 보호층(35)의 상면에 제2 보호필름(37)을 부착하는 단계(xii)는 제2 보호층(35)을 커버하고 기판(10)을 기준으로 상하에 균일한 두께를 확보하여 신체의 움직임으로 인한 스트레인에 따른 저항 변화를 상하 대칭되게 형성함으로써 온도에 의한 저항 변화로부터 분리시키기 위한 것이다. Attaching the second
상술한 온도 측정 장치의 제조방법에 의해 제조된 온도 측정 장치(1)는 기판(10)을 기준으로 상부와 하부에 크기는 같고 부호만 다른 스트레인이 걸리기 때문에 기판(10)의 상부와 하부의 제1 및 제2 온도 감지층(20,30)에서 각각의 저항 변화의 평균은 오직 온도 변화에 따른 저항 변화만을 나타낸다. 이러한 방식을 통해 스트레인과 온도에 기인하는 저항 변화를 각각 분리하여 감지할 수 있다. The
실험예에서 은 나노입자 박막은 TBAB로 치환하여 전기적 특성을 향상시키고, TBAB로 치환된 은 나노입자 박막을 NaBH4 수용액에 담금으로써 리간드 치환시 형성된 준절연성 물질인 AgBr을 제거하여 전기적 특성 및 온도저항계수를 더욱 향상시켰다. 다음으로 환원 처리된 은 나노입자 박막을 UV-Ozone 장비를 활용하여 강제로 표면을 부분 산화시켜 온도 측정 가능범위를 673K까지 확장시켰다. In the experimental example, the silver nanoparticle thin film was replaced with TBAB to improve the electrical properties, and the silver nanoparticle thin film replaced with TBAB was immersed in NaBH 4 aqueous solution to remove AgBr, a semi-insulating material formed upon ligand substitution, to provide electrical properties and temperature resistance. The coefficient was further improved. Next, the reduction-treated silver nanoparticle thin film was forcibly partially oxidized using a UV-Ozone device to extend the temperature measurement range to 673K.
상기 무기 리간드 치환, 환원 처리, 부분 산화처리된 은 나노입자 박막을 3차원 거울 대칭형 박막 구조로 기판의 상부와 하부에 형성시켜 스트레인에 의한 저항 변화를 분리하여 감지할 수 있게 하였다. The inorganic ligand substitution, reduction treatment, and partial oxidation treatment of silver nanoparticle thin films were formed on the upper and lower portions of the substrate in a three-dimensional mirror-symmetric thin film structure, so that the resistance change due to the strain can be separated and detected.
도 4의 (a)에 도시된 바에 의하면, TBAB 리간드 치환 및 환원 처리한 은 나노입자 박막(Ag_Red)의 전기적 특성이 가장 우수함이 확인된다. As shown in Figure 4 (a), it is confirmed that the electrical properties of the silver nanoparticle thin film (Ag_Red) subjected to TBAB ligand substitution and reduction treatment are the most excellent.
도 4의 (b)에 도시된 바에 의하면, TBAB 리간드 치환 및 환원 처리한 은 나노입자 박막(Ag_Red)의 측정 민감도가 가장 우수함이 확인된다. 온도 변화에 따른 저항(R)/초기 저항(상온)(R0)의 기울기가 높을수록 온도에 민감하게 반응함을 의미한다.As shown in (b) of FIG. 4, it was confirmed that the measurement sensitivity of the silver nanoparticle thin film (Ag_Red) subjected to TBAB ligand substitution and reduction treatment was the most excellent. The higher the slope of the resistance (R)/initial resistance (room temperature) (R 0 ) according to the temperature change, the more sensitive it is to the temperature.
도 4의 (c)에 도시된 바에 의하면, UVO 처리를 더 해준 은 나노입자 박막(Ag_UVO)의 경우, 온도 측정 범위가 673K까지 확장된다. As shown in (c) of FIG. 4, in the case of the silver nanoparticle thin film (Ag_UVO) subjected to UVO treatment, the temperature measurement range is extended to 673K.
도 4의 (c)에 도시된 바에 의하면, TBAB 리간드 치환, 환원 처리, UVO 처리해준 은 나노입자 박막는 안정적인 온도 감지 사이클을 나타낸다.As shown in (c) of FIG. 4, the silver nanoparticle thin film subjected to TBAB ligand substitution, reduction treatment, and UVO treatment exhibits a stable temperature sensing cycle.
위 실험 결과에 의하면, TBAB 리간드 치환시 은 나노입자 박막의 전기적 특성이 향상되고, TBAB 리간드 치환된 은 나노입자 박막의 환원 처리시 측정 민감도가 향상되고, UVO 처리를 더 수행시 환원 처리된 은 나노입자 박막에 비해 전기적 특성은 조금 낮아지지만 온도의 감지 범위가 높아짐을 확인할 수 있다.According to the above experimental results, when TBAB ligand is substituted, the electrical properties of the silver nanoparticle thin film are improved, the measurement sensitivity is improved when the TBAB ligand-substituted silver nanoparticle thin film is reduced, and when UVO treatment is further performed, the reduced silver nanoparticles Compared to the particle thin film, the electrical properties are slightly lower, but it can be seen that the sensing range of the temperature is increased.
또한, TBAB 리간드 치환, 환원 처리 및 UVO 처리해준 은 나노입자 박막은 온도 변화에 대해 안정적인 온도 감지 사이클을 나타냄을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the silver nanoparticle thin film subjected to TBAB ligand substitution, reduction treatment and UVO treatment exhibits a stable temperature sensing cycle with respect to temperature changes.
도 5의 (a)에 도시된 바에 의하면, 거울 대칭형 온도 측정 장치를 벤딩시 스트레인에 대한 저항 변화가 기판의 상면과 하면에 대칭되게 형성되어 스트레인이 분리 감지되고 상쇄됨을 확인할 수 있다.As shown in (a) of FIG. 5, it can be seen that when the mirror-symmetrical temperature measuring device is bent, a change in resistance to strain is formed symmetrically on the upper and lower surfaces of the substrate, so that the strain is sensed separately and canceled.
도 5의 (b)에 도시된 바에 의하면, 거울 대칭형 온도 측정 장치에서 스트레인에 따른 저항 변화와 스트레인 사이클 테스트 결과, 반복적인 스트레인에서도 안정적인 온도 감지 사이클을 나타냄을 확인할 수 있다. As shown in (b) of FIG. 5, it can be seen that resistance change and strain cycle test results according to strain in a mirror-symmetrical temperature measuring device show a stable temperature sensing cycle even in repetitive strain.
도 5의 (c)에 도시된 바에 의하면, TBAB 리간드 치환 및 환원 처리된 은 나노입자 박막(Ag_Red)이 적용된 거울 대칭형 온도 측정 장치의 경우 벤딩에서도 측정 민감도가 우수함이 확인된다.As shown in (c) of FIG. 5, it is confirmed that the measurement sensitivity is excellent even in bending in the case of a mirror-symmetric temperature measuring device to which a silver nanoparticle thin film (Ag_Red) subjected to TBAB ligand substitution and reduction treatment is applied.
도 5의 (d)에 도시된 바에 의하면, TBAB 리간드 치환(Ag_Br) 및 환원 처리된은 나노입자 박막(Ag_Red)을 적용한 거울 대칭형 온도 측정 장치는 반복적인 스트레인에서 안정적인 온도 감지 사이클을 나타냄을 확인할 수 있다. As shown in (d) of FIG. 5, it can be seen that the mirror-symmetrical temperature measuring device to which the TBAB ligand substituted (Ag_Br) and the reduced silver nanoparticle thin film (Ag_Red) is applied exhibits a stable temperature sensing cycle in repetitive strain. have.
도 5의 (e)에 도시된 바에 의하면, 거울 대칭형 온도 측정 장치는 온도 반응 속도가 기판의 상부와 하부에서 동일하게 민감함이 확인된다.As shown in (e) of FIG. 5, it is confirmed that the temperature reaction rate is equally sensitive in the upper and lower portions of the substrate in the mirror-symmetric temperature measuring apparatus.
도 5의 (f)에 도시된 바에 의하면, 다양한 스트레인, 온도 환경에서 거울 대칭형 온도 측정 장치는 스트레인이 분리 감지되고 상쇄되어 실제 측정 결과와 시뮬레이션 결과가 일치함이 확인된다. As shown in (f) of FIG. 5, in the mirror-symmetrical temperature measuring apparatus in various strain and temperature environments, it is confirmed that the strain is separated and sensed and canceled, so that the actual measurement result and the simulation result coincide.
위 실험 결과와 같이, 본 발명의 실시예의 온도 측정 장치는 기존 나노입자 기반 온도센서 민감도의 한계를 극복하여 온도저항계수 0.00123K을 달성할 수 있으며 온도 측정 범위를 673K까지 확장할 수 있다. As shown in the above experimental results, the temperature measuring apparatus of the embodiment of the present invention can achieve a temperature resistance coefficient of 0.00123K by overcoming the limit of the sensitivity of the conventional nanoparticle-based temperature sensor and extend the temperature measurement range to 673K.
또한, 본 발명의 온도 측정 장치 제조방법은 상온, 상압에서 용액 공정으로 진행되므로 제조 비용을 절감하면서 대량 생산을 가능하게 한다. In addition, since the manufacturing method of the temperature measuring device of the present invention proceeds as a solution process at room temperature and pressure, mass production is possible while reducing manufacturing cost.
상기한 본 발명은 자동차 엔진 등 다양한 분야에서 온도 측정 장치(온도 센서)로 활용 가능하고, 신체에 부착되는 웨어러블 센서에 적용하여 신체의 움직임에도 스트레인에 의한 저항변화를 상쇄시켜 정확한 온도 측정이 가능하므로 헬스케어 및 다양한 산업분야에 응용할 수 있다. The present invention described above can be used as a temperature measurement device (temperature sensor) in various fields such as automobile engines, and is applied to a wearable sensor attached to the body to offset the change in resistance due to strain even in the movement of the body, so that accurate temperature measurement is possible. It can be applied to healthcare and various industrial fields.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been disclosed in the drawings and the specification, the best embodiments. Here, specific terms have been used, but these are only used for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, the present invention will be understood by those of ordinary skill in the art that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of the technical rights of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
1: 온도 측정 장치
10: 기판
20: 제1 온도 감지층
20: 제1 온도 감지층
25: 제1 보호층
27: 제1 보호필름
30: 제2 온도 감지층
35: 제2 보호층
37: 제2 보호필름1: temperature measuring device 10: substrate
20: first temperature sensing layer 20: first temperature sensing layer
25: first protective layer 27: first protective film
30: second temperature sensing layer 35: second protective layer
37: second protective film
Claims (16)
상기 기판의 일면에 형성되는 제1 온도 감지층; 및
상기 기판의 타면에 형성되는 제2 온도 감지층;
을 포함하고,
상기 제1 온도 감지층 및 제2 온도 감지층은 무기 리간드 치환 및 환원 처리된 은 나노입자 박막을 포함하는 온도 측정 장치.Board;
A first temperature sensing layer formed on one surface of the substrate; And
A second temperature sensing layer formed on the other surface of the substrate;
Including,
The first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer is a temperature measuring device including an inorganic ligand substituted and reduced silver nanoparticle thin film.
상기 제1 온도 감지층과 상기 제2 온도 감지층은 상기 기판을 기준으로 거울 대칭형 박막 구조인 온도 측정 장치. The method according to claim 1,
The temperature measuring device in which the first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer have a mirror symmetric thin film structure with respect to the substrate.
상기 기판은 플렉서블 기판인 온도 측정 장치. The method according to claim 1,
The substrate is a temperature measuring device that is a flexible substrate.
상기 기판은 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나인 온도 측정 장치. The method according to claim 1,
The substrate is a temperature measuring device of any one of polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyethylene (PE), and polypropylene (PP).
상기 무기 리간드 치환을 위한 무기 리간드는
염화암모늄(NH4Cl), 테트라 n-부틸암모늄브롬화물(tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), 및 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 구성된 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 온도 측정 장치.The method according to claim 1,
The inorganic ligand for substitution of the inorganic ligand is
Ammonium chloride (NH 4 Cl), tetra-n-butylammonium bromide (tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), and at least one temperature measuring device selected from the group consisting of ammonium thiocyanate (NH 4 SCN).
상기 환원 처리를 위한 환원 처리 수용액은
NaBH4, N2H4 수용액 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 온도 측정 장치. The method according to claim 1,
The reduction treatment aqueous solution for the reduction treatment is
NaBH 4 , at least one temperature measuring device selected from the group of N 2 H 4 aqueous solution.
상기 은 나노입자 박막은 부분 산화처리가 더 포함된 온도 측정 장치. The method according to claim 1,
The silver nanoparticle thin film is a temperature measuring device further comprising a partial oxidation treatment.
청구항 7에 있어서,
상기 부분 산화처리는 UV-zone 장비를 활용하여 은 나노입자 박막의 표면을 부분 산화처리한 것인 온도 측정 장치. The method according to claim 1,
The method of claim 7,
The partial oxidation treatment is a temperature measuring device in which the surface of the silver nanoparticle thin film is partially oxidized using UV-zone equipment.
상기 제1 온도 감지층을 인캡슐레이션하여 제1 보호층을 형성하는 단계;
상기 기판의 타면에 포토리소그래피 공정을 통해 은 나노입자 박막을 형성하고, 상기 은 나노입자 박막을 무기 리간드 치환 및 환원 처리하여 제2 온도 감지층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 온도 감지층을 인캡슐레이션하여 제2 보호층을 형성하는 단계;
를 포함하는 온도 측정 장치 제조방법. Forming a silver nanoparticle thin film on one surface of a substrate through a photolithography process, and forming a first temperature sensing layer by subjecting the silver nanoparticle thin film to inorganic ligand substitution and reduction treatment;
Encapsulating the first temperature sensing layer to form a first protective layer;
Forming a silver nanoparticle thin film on the other surface of the substrate through a photolithography process, and forming a second temperature sensing layer by subjecting the silver nanoparticle thin film to inorganic ligand substitution and reduction treatment; And
Encapsulating the second temperature sensing layer to form a second protective layer;
Temperature measuring device manufacturing method comprising a.
상기 은 나노입자 박막은
질산은(AgNO3), 올레일아민(Oleylamine) 및 올레산(Oleic acid)을 포함하는 반응 혼합물로부터 은 나노입자를 합성하고, 합성한 은 나노입자를 옥탄 등에 분산시켜 은 나노입자 용액을 준비하고,
기판의 일면에 포토레지스터를 적용하여 전극 패턴 구멍을 형성한 후, 상기 전극 패턴 구멍이 형성된 기판의 일면에 상기 은 나노입자 용액을 스핀 코팅하여 형성하는 온도 측정 장치 제조방법. The method of claim 9,
The silver nanoparticle thin film
Silver nanoparticles were synthesized from a reaction mixture containing silver nitrate (AgNO 3 ), oleylamine and oleic acid, and the synthesized silver nanoparticles were dispersed in octane to prepare a silver nanoparticle solution,
A method of manufacturing a temperature measuring device in which an electrode pattern hole is formed by applying a photoresist to one surface of a substrate, and then the silver nanoparticle solution is spin-coated on one surface of the substrate on which the electrode pattern hole is formed.
상기 무기 리간드 치환은
상기 은 나노입자 박막을 염화암모늄(NH4Cl), 테트라 n-부틸암모늄브롬화물(tetra-n-butylammonium bromide, TBAB), 및 티오시안산암모늄(NH4SCN)으로 구성된 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 무기 리간드로 치환하는 온도 측정 장치 제조방법. The method of claim 9,
The inorganic ligand substitution is
The silver nanoparticle thin film is at least one selected from the group consisting of ammonium chloride (NH 4 Cl), tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), and ammonium thiocyanate (NH 4 SCN) A method for manufacturing a temperature measuring device in which the above inorganic ligands are substituted.
상기 환원 처리는
상기 무기 리간드 치환된 은 나노입자 박막을 NaBH4, N2H4 수용액 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 환원 처리 수용액에 담그는 것인 온도 측정 장치 제조방법.The method of claim 9,
The reduction treatment is
The method of manufacturing a temperature measuring device by immersing the inorganic ligand-substituted silver nanoparticle thin film in at least one reduction treatment aqueous solution selected from the group of NaBH 4 and N 2 H 4 aqueous solutions.
상기 무기 리간드 치환 및 환원 처리를 수행한 은 나노입자 박막에 부분 산화처리를 더 수행하며,
상기 부분 산화처리는 UV-zone 장비를 활용하여 은 나노입자 박막의 표면을 부분 산화처리하는 온도 측정 장치 제조방법.The method of claim 9,
Further performing partial oxidation treatment on the silver nanoparticle thin film subjected to the inorganic ligand substitution and reduction treatment,
The partial oxidation treatment is a method of manufacturing a temperature measuring device for partially oxidizing the surface of the silver nanoparticle thin film using a UV-zone equipment.
상기 제2 온도 감지층을 형성하는 단계는,
상기 제1 보호층의 상면에 제1 보호필름을 부착하고,
상기 제1 보호필름이 최하면에 위치하도록 상기 기판을 뒤집은 상태에서, 상기 기판의 상면에 수행하여 상기 제1 온도 감지층과 상기 제2 온도 감지층이 상기 기판을 기준으로 거울 대칭형 구조를 갖도록 하는 온도 측정 장치 제조방법. The method of claim 9,
Forming the second temperature sensing layer,
Attaching a first protective film to the upper surface of the first protective layer,
In a state in which the substrate is turned over so that the first protective film is positioned on the lowermost surface, the first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer have a mirror symmetrical structure with respect to the substrate by performing on the upper surface of the substrate. Temperature measuring device manufacturing method.
상기 제2 보호층의 상면에 제2 보호필름을 부착하는 단계를 더 포함하는 온도 측정 장치 제조방법.The method of claim 9,
A method for manufacturing a temperature measuring device further comprising the step of attaching a second protective film to the upper surface of the second protective layer.
상기 제1 온도 감지층과 상기 제2 온도 감지층은 상기 무기 리간드 치환 및 환원 처리 후, 표면 부분 산화처리를 더 수행하는 온도 측정 장치 제조방법. The method of claim 9,
A method of manufacturing a temperature measuring device in which the first temperature sensing layer and the second temperature sensing layer are subjected to a surface partial oxidation treatment after the inorganic ligand substitution and reduction treatment.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020190086394A KR20210009623A (en) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | Temperature measuring apparatus and manufacturing method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210047115A (en) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 고려대학교 산학협력단 | High sensitive temperature sensor and manufacturing method for the same |
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|---|---|---|---|---|
| KR101786531B1 (en) | 2015-11-05 | 2017-10-18 | 재단법인 구미전자정보기술원 | A method for manufacturing a patch type wearable temperature sensor |
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| KR101786531B1 (en) | 2015-11-05 | 2017-10-18 | 재단법인 구미전자정보기술원 | A method for manufacturing a patch type wearable temperature sensor |
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