KR20210128602A - 진동 센서 및 이의 제조 방법 - Google Patents

진동 센서 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20210128602A
KR20210128602A KR1020200046423A KR20200046423A KR20210128602A KR 20210128602 A KR20210128602 A KR 20210128602A KR 1020200046423 A KR1020200046423 A KR 1020200046423A KR 20200046423 A KR20200046423 A KR 20200046423A KR 20210128602 A KR20210128602 A KR 20210128602A
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vibration sensor
kirigami
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KR1020200046423A
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김선국
간들라 스리니바스
백승호
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본원은 스페이서 격벽, 상기 스페이서 격벽 상에 형성된 제 1 기판, 및 상기 제 1 기판 상에 형성된 상부 전극을 포함하고, 상기 제 1 기판 및/또는 상기 상부 전극은 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패턴화된 것인, 진동 센서에 관한 것이다.

Description

진동 센서 및 이의 제조 방법 {VIBRATION SENSOR AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본원은 진동 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 센서는 디바이스가 올바르게 활용 될 수 있도록 입력 신호를 측정하거나, 또는 디바이스의 작동에 의한 외부요인의 변화 및 미세한 출력의 조절 등에 사용되는 물질을 의미한다. 이를 위하여 입력 신호에 대한 민감도 및 신호 대 잡음 비의 향상, 측정 범위의 조정, 히스테리시스(hysteresis), 크립(creep), 새로운 데이터를 받아들일 때 기존의 데이터를 제거하는 속도 등 많은 요소들이 고려되어야 한다.
이 중 진동 센서는 진동을 측정하기 위한 센서를 의미한다. 매질 또는 매체에 힘을 가하면, 상기 매질 또는 매체는 규칙적 또는 불규칙적인 파장을 갖는 운동을 수행할 수 있으며, 이러한 운동을 진동이라고 한다. 일반적으로 진동은 가속도(acceleration), 속도(velocity), 또는 변위(displacement) 등으로 측정이 가능한 것으로 알려져 있다.
그러나 진동을 측정하기 위해 가속도, 속도, 또는 변위를 측정하기 위해서는, 유의미한 변위, 속도, 또는 가속도를 측정하기 위해 진동 센서의 측정부에 힘을 가해야 하며, 힘을 가함으로써 상기 진동 센서가 훼손될 수 있고, 측정부가 움직일 수 있는 범위가 제한되는 단점이 존재한다.
본원의 배경이 되는 기술인 미국공개특허공보 제2018-0212137 호는 햅틱 커뮤니케이션을 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 상기 공개특허는 키리가미 절단 방식을 이용한 다층 전극 사이에 압전체를 삽입하여 전극 사이에 유전체를 형성하고, 상기 키리가미 절단 방식에 의한 공기층의 거리에 따른 신호 변화를 통해 접촉 진동을 감지하는 것이나, 상기 공개특허의 센서에 일정 수준 압력을 가해서 생성된 변위가 상기 공기층의 거리보다 클 경우 진동을 감지할 수 없는 문제점이 존재한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진동 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원은 상기 진동 센서를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 스페이서 격벽, 상기 스페이서 격벽 상에 형성된 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 하부에 배치된 하부 전극 및 상기 제 1 기판의 상단에 형성된 상부 전극을 포함하고, 상기 제 1 기판 및/또는 상기 상부 전극은 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패턴화된 것인, 진동 센서를 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 키리가미 형상의 패턴은 전도성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서는 상기 키리가미 형상의 패턴의 진동에 의해 상기 상부 전극과 상기 제 1 기판 사이, 상기 제 1 기판과 상기 하부 전극 사이, 또는 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이에서 발생하는 공진 주파수의 변형을 측정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하부 전극은 상기 제 1 기판에 형성되거나, 또는 상기 제 1 기판의 하부에 이격되어 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 금속이 증착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서 격벽의 높이는 1 mm 내지 100 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서는 상기 스페이서 격벽의 하부에 배치된 제 2 기판을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판, 상기 스페이서 격벽, 및 상기 제 2 기판은 각각 독립적으로 PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PDMS(polydimethylsulfone), 실리콘 고무(silicone rubber), PEN (Polyethylene Naphthalate), PP(polypropylene), PES(polyethersulfone), PVC(polyvinylchloride), Au, Ti, Si, SiO2, Al2O3, Si3N4, AlN, Pt, Ag, Ni, Fe, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은 각각 독립적으로 유리질 탄소(glassy carbon), Al, Au, Pt, Ag, Fe, Ru, Rh, Ti, Cr, Co, Nb, Zr, W, Cu, 이들의 탄화물, 이들의 산화물, 이들의 질화물, 전도성 폴리머, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 폴리머는 폴리 플루오렌(polyfluorene), 폴리 페닐렌(polyphenylene), 폴리 피렌(polypyrene), 폴리 아즐렌(polyazulene), 폴리 나프탈렌(polynaphthalene), 폴리 아세틸렌(polyacetylene), 폴리 페닐렌비닐렌(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리 피롤(polypyrrole), 폴리 카르바졸(polycarbazole), 폴리 인돌(polyindole), 폴리 아제핀(polyazepine), 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리 티오펜(polythiophene), 폴리 (3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), 폴리 페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide)), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원의 제 2 측면은 스페이서 격벽 상에 제 1 기판을 형성하는 단계, 상기 제 1 기판의 하부에 하부 전극을 배치하는 단계, 및 상기 제 1 기판의 상단에 상부 전극을 증착하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 기판을 형성하는 단계는 상기 제 1 기판을 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서의 제조 방법은 상기 상부 전극을 패터닝하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판을 형성하는 단계는 상기 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 수행한 후 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 금속을 증착하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판을 패터닝하는 단계 및/또는 상기 제 1 기판 상에 금속을 증착하는 단계에 의해 상기 제 1 기판은 전도성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서 격벽의 하부에 제 2 기판을 배치하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 패터닝하는 단계는 레이저 처리, 화학적 식각, 물리적 식각, 리소그래피(lithography), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 레이저는 UV 레이저 처리, CO2 레이저 처리, 루비 레이저 처리, Nd:YAG 레이저 처리, Ar 레이저 처리, He-Ne 레이저 처리, Ti:사파이어 레이저 처리, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원의 제 3 측면은 상기 제 1 측면에 따른 진동 센서를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 진동 센서는 키리가미 형상으로 패터닝된 기판 및 전극 사이에서 발생하는 공진 주파수의 변화를 통해 진동 또는 압력을 측정할 수 있기 때문에, 종래의 접촉식 진동 센서와 달리 비접촉으로도 작동할 수 있다.
또한, 본원에 따른 진동 센서는 진동 센서뿐만 아니라, 유전체, 저항, 마찰전기체, 인덕터, 배터리, 진동 센서, 자이로 센서, 스피커, 증폭기(amplifier), 전도체, 모션 트래커, 로봇, 수류 센서, 풍량 센서, 촉각 센서, 인장 센서, 힘 센서, 지진 센서 등 다양한 소자로서 사용될 수 있다.
또한, 본원에 따른 진동 센서는 out-of-plane 방향으로 센서가 변형되기 때문에, 종래의 in-plane 방향으로 변형되는 센서와 달리 탄성 변형 측정에 용이하다.
또한, 본원에 따른 진동 센서의 제조 방법은 상술한 소자들을 초박형 필름이나 초소형 소자의 형태로 구현할 수 있다.
또한, 본원에 따른 진동 센서의 제조 방법은 2 차원 평면체 물질에 3 차원 가동 범위를 부여할 수 있기 때문에, 전자 소재의 재료 또는 운동 범위를 확장시킬 수 있다.
더욱이, 본원에 따른 진동 센서는 스페이서 격벽 상에 형성된, 기판과 전극 만으로도 진동을 감지할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 진동 센서의 모식도이다.
도 2 는 본원의 다른 구현예에 따른 진동 센서의 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 키리가미 패턴의 모식도이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 진동 센서의 모식도이다.
도 5 는 본원의 일 구현예에 다른 진동 센서의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 진동 센서를 촬영한 사진이다.
도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 진동 센서를 촬영한 사진이다.
도 8 은 본원의 일 실시예에 따른 진동 센서를 촬영한 사진이다.
도 9 는 본원의 일 실시예에 따른 진동 센서의 감지 성능을 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하에서는 본원의 진동 센서 및 이의 제조 방법에 대하여, 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 스페이서 격벽(200), 상기 스페이서 격벽(200) 상에 형성된 제 1 기판(300), 상기 제 1 기판(300)의 하단에 형성된 하부 전극(100), 및 상기 제 1 기판(300) 상에 형성된 상부 전극(400)을 포함하고, 상기 제 1 기판(300) 및/또는 상기 상부 전극(400)은 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패턴화된 것인, 진동 센서(10)를 제공한다.
종래의 진동 센서는 압전체를 이용하여 압력을 측정할 수 있다. 구체적으로, 종래의 진동 센서에 압력을 가해 형상을 변환시키면, 압전성에 의해 압력이 전기 에너지로 전환되고, 전환된 전기 에너지의 전류, 전압, 저항 등을 통해 압력을 측정할 수 있다.
그러나 종래의 진동 센서는 상기 형상이 in-plane 방향으로 변형되어 탄성 변형에 한계가 존재하거나, 또는 out-of-plane 방향으로 변형되어도 센서에 접촉된 압력을 통해서만 진동을 감지할 수 있는 단점이 존재하였다.
본원의 진동 센서(10)는 out-of-plane 방향으로 변환되면서, 동시에 상기 진동 센서(10)와 직접적인 접촉이 발생하지 않아도 진동을 측정할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 진동 센서(10)의 모식도이고, 도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 키리가미 패턴의 모식도이다. 구체적으로, 도 2 는 후술할 제 2 기판(500)을 추가 포함하되, 도 2 의 진동 센서(10)는 상기 제 2 기판(500) 상에 형성된 상기 하부 전극(100)을 포함하는 것이다. 또한, 도 3 는 상기 제 1 기판(300)의 키리가미 패턴의 모식도이다.
도 1 내지 도 4 를 참조하면, 상기 진동 센서(10)는 상기 하부 전극(100), 상기 제 1 기판(300) 및 상기 상부 전극(400)을 통해 상하 방향의 진동을 감지할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판(300)의 상기 키리가미 패턴은 내부에 적어도 둘 이상의 식각 영역(301) 및 서로 인접한 상기 식각 영역(301) 사이에 위치한 연결부(302)를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판(300)의 키리가미 패턴은, 상기 제 1 기판(300)의 중점을 기준으로 등방성 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3 을 참조하면, 상기 제 1 기판(300)은, 하나의 선 및 상기 하나의 선과 수직한 선이 만나는 점을 기준으로 4 개의 영역으로 나뉘어 질 수 있다. 상기 4 개의 영역 중 하나의 영역은 상기 교점을 중심으로 한 회전 대칭(rotational symmetry)인 상기 식각 영역(301)을 포함하고, 상기 식각 영역(301)의 형태를 갖도록 내부의 일부가 제거된 상기 제 1 기판(300)의 영역들은 상기 연결부(302)에 의해 서로 연결될 수 있다.
후술하겠지만, 상기 식각 영역은 레이저 처리, 화학적 식각, 물리적 식각, 리소그래피(lithography), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것에 의해 식각된 부분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 금속(미도시)이 증착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 상기 금속은 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 형성되는 것으로서, 상기 상부 전극(400)과는 별도로 존재할 수 있다.
상기 상부 전극(400)은 상기 제 1 기판(300)의 중앙부 상에 형성되지 않을 수 있으며, 상기 상부 전극(400)은 상기 제 1 기판(300)의 측면 상에 형성되거나, 또는 상기 제 1 기판(300)과 연결되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 기판(300)의 키리가미 형상의 패턴 상에 진동이 가해지면, 상기 제 1 기판(300)과 상기 상부 전극(400) 사이의 거리, 또는 상기 제 1 기판(300), 상기 상부 전극(400), 및 상기 하부 전극(100)간의 거리가 변화하게 된다. 그로 인하여 두 전극간의 정전 용량이
Figure pat00001
에 따라 변화하여 기계적 진동을 감지할 수 있다.
후술하겠지만, 상기 진동 센서(10)를 마찰 전기체로서 사용할 경우, 후술할 제 2 기판(500)이 필요할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 키리가미 형상의 패턴 또는 상기 제 1 기판(300)은 전도성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 키리가미 형상의 패턴을 포함하는 상기 제 1 기판(300)은 상기 식각 영역(301)의 형성 과정 및/또는 상기 금속에 의해 전도성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기판(300)이 PI(polyimide)일 경우, 상기 PI 기판이 키리가미 형상의 패턴을 갖도록 레이저로 패터닝할 때, 상기 PI 기판의 일부가 탄화(carbonization)되고, 상기 탄화된 영역은 유리질 탄소(glassy carbon)이 되어 전도성을 가질 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 제 1 기판(300)이 키리가미 형상의 패턴을 갖도록 패터닝하되, 레이저 처리가 아닌 다른 방법으로 패터닝할 경우, 상기 키리가미 형상의 패턴의 일부 영역에 금속을 증착함으로써, 상기 키리가미 형상의 패턴이 전도성을 가질 수 있다.
따라서, 본원에 따른 진동 센서(10)의 상기 제 1 기판(300)은, 상기 키리가미 형상의 패터닝 과정 또는 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 형성된 금속에 의해 전도성이 부여될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하부 전극(100)은 상기 제 1 기판(300)에 형성되거나, 또는 상기 제 1 기판(300)의 하부에 상기 제 1 기판(300) 및 상기 스페이서 격벽(200)과 이격되어 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서(10)는 상기 스페이서 격벽(200)의 하부에 배치된 제 2 기판(500)을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 기판(500)은 상기 스페이서 격벽(200)과 이격되어 배치되어 있거나, 또는 상기 스페이서 격벽(200)과 접촉하며 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 상기 진동 센서(10)가 상기 제 2 기판(300)을 포함하지 않을 경우, 상기 하부 전극(100)은 상기 스페이서 격벽(200)과 이격되어 존재하고, 상기 제 1 기판(300) 하부에 배치되거나 또는 상기 제 1 기판(300)의 하단에 증착될 수 있고,
상기 진동 센서(10)가 상기 제 2 기판(300)을 포함할 경우 상기 하부 전극(100)은 상기 스페이서 격벽(200)과 이격되고, 상기 제 2 기판(300)의 상단에 배치되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 하부 전극(100)이 상기 스페이서 격벽(200)과 직접적으로 접촉할 경우, 상기 하부 전극(100)은 진동에 의해 움직일 수 없어 진동을 감지할 수 없다.
상술한 도 1 및 도 2 에서 확인할 수 있듯, 상기 제 2 기판(500)의 존재에 따라 상기 하부 전극(100)의 위치가 상이해질 수 있다.
도 2 를 참조하면, 본원에 따른 진동 센서(10)는 상기 제 2 기판(500), 상기 제 2 기판(500) 상에 형성된 상기 스페이서 격벽(200), 상기 스페이서 격벽(200) 상에 형성된 상기 제 1 기판(300), 상기 제 1 기판(300) 상에 형성된 상기 상부 전극(400), 및 상기 제 1 기판(300)의 하부에 배치된 상기 하부 전극(100)을 포함하고, 상기 하부 전극(100)은 상기 제 2 기판(500) 상에 형성되고, 상기 스페이서 격벽(200)과 이격된 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 기판(500)을 포함하는 상기 진동 센서(10)는 마찰 전기를 생성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 기판(500)을 포함하는 진동 센서(10)의 경우, 상기 상부 전극(400)이 진동에 따라 상기 하부 전극(100) 및 상기 제 2 기판(500)에 접촉하면서, 상기 상부 전극(400) 및 상기 하부 전극(100)이 마찰되고, 대전됨으로써 전기가 발생하는 마찰 전기 효과에 의해 전기 에너지를 생산할 수 있다. 따라서, 상기 진동 센서(10)는 진동으로 인해 전압이 형성되기 때문에, 진동 센서 뿐만 아니라 마찰 전기체로서도 사용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서(10)는 상기 키리가미 형상의 패턴의 진동에 의해 상기 상부 전극(400)과 상기 제 1 기판(300) 사이, 상기 제 1 기판(300)과 상기 하부 전극(100) 사이, 또는 상기 상부 전극(400)과 상기 하부 전극(100) 사이에서 발생하는 공진 주파수의 변형을 측정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서(10)의 공진주파수는 1 Hz 내지 100 Hz 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 진동 센서(10)의 공진 주파수는 약 1 Hz 내지 약 100 Hz, 약 5 Hz 내지 약 100 Hz, 약 10 Hz 내지 약 100 Hz, 약 20 Hz 내지 약 100 Hz, 약 30 Hz 내지 약 100 Hz, 약 40 Hz 내지 약 100 Hz, 약 50 Hz 내지 약 100 Hz, 약 60 Hz 내지 약 100 Hz, 약70 Hz 내지 약 100 Hz, 약 80 Hz 내지 약 100 Hz, 약 90 Hz 내지 약 100 Hz, 약 1 Hz 내지 약 5 Hz, 약 1 Hz 내지 약 10 Hz, 약 1 Hz 내지 약 20 Hz, 약 1 Hz 내지 약 30 Hz, 약 1 Hz 내지 약 40 Hz, 약 1 Hz 내지 약 50 Hz, 약 1 Hz 내지 약 60 Hz, 약 1 Hz 내지 약 70 Hz, 약 1 Hz 내지 약 80 Hz, 약 1 Hz 내지 약 90 Hz, 약 5 Hz 내지 약 90 Hz, 약 10 Hz 내지 약 80 Hz, 약 20 Hz 내지 약 70 Hz, 약 30 Hz 내지 약 60 Hz, 또는 약 40 Hz 내지 약 50 Hz 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 상기 공진 주파수는 상기 상부 전극(400)과 상기 하부 전극(100)의 재료 또는 크기, 또는 두 전극간의 거리 및 부피 차이, 또는 상기 제 1 기판(300)에 형성된 패턴의 구조에 따라 변경될 수 있다.
상기 진동 센서(10)의 작동 예로서, 상기 진동 센서(10)를 진동 발생기(Vibration Generator) 및 전하 용량 측정 장치에 연결하고, 진동 발생기에서 발생하는 공진 주파수의 주파수를 시간에 따라 향상시키는 조건으로 작동시킬 경우, 상기 공진 주파수의 변화에 따라 상기 진동 센서(10)의 전하 용량이 변화됨을 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 진동 센서(10)를 마찰 전기체로서 사용할 경우 상기 진동 센서(10)에 오실로스코프와 연결할 수 있다.
외부 환경에 의해 상기 제 1 기판(300)에 대하여 수직 방향, 수평 방향, 또는 제 3 의 방향으로 상기 제 1 기판(300) 및/또는 상기 상부 전극(400)의 키리가미 형상의 패턴이 진동할 경우, 상기 상부 전극(400)과 상기 제 1 기판(300)의 패턴 또는 상기 금속 사이의 거리가 변화하여 상기 상부 전극(400)과 상기 제 1 기판(300)의 패턴 또는 상기 금속 사이에 의한 공진 주파수가 변형될 수 있다.
상기 공진 주파수가 변형되면, 상기 진동 센서(10)에 흐르는 전류의 양에 변화가 발생하므로, 상기 진동 센서(10)를 통해 진동, 각속도, 저항 등 다양한 물리적 속성을 측정할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 진동 센서(10)는 상기 상부 전극(400)과, 상기 제 1 기판(300) 또는 상기 금속 만으로도 상기 공진 주파수의 변형을 감지할 수 있으나, 상기 진동 센서(10)가 상기 하부 전극(100)을 추가 포함할 경우, 상기 공진 주파수의 변형을 더욱 민감하게 감지할 수 있다.
상기 금속은, 예를 들어, Al, Au, Pt, Ag, Fe, Ru, Rh, Ti, Cr, Co, Nb, Zr, W, 또는 Cu 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서(10)는 진동 뿐만 아니라 압력에 의한 변형을 감지할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 다르면, 상기 제 1 기판(300)의 키리가미 형상의 패턴은 상하 방향으로 최대 8cm 의 진폭을 갖도록 진동할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 키리가미 형상의 패턴은 상하 방향으로 최대 약 8 cm, 약 7 cm, 약 6 cm, 약 5 cm, 약 4 cm, 약 3 cm, 약 2 cm, 또는 약 1 cm 의 진폭을 갖도록 진동할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
그러나, 상기 키리가미 형상의 패턴이 비탄성 변형을 할 경우, 상기 키리가미 형상의 패턴은 8 cm 이상의 진폭을 갖도록 진동할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서 격벽(200) 의 높이는 1 mm 내지 100 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
후술하겠지만, 상기 스페이서 격벽(200)은 제조 과정에서 몰드를 통해 상기 제 2 기판(500)의 가장자리에 형성하거나,또는 상기 제 2 기판(500)을 레이저로 가공함으로써 형성될 수 있다.
상기 스페이서 격벽(200)의 높이가 1 mm 미만일 경우, 상기 키리가미 패턴이 형성된 제 1 기판(300)이 진동하지 않거나, 상기 제 1 기판(300)의 진동이 일정하지 않거나, 또는 상기 제 1 기판(300)에서 진동에 의한 효과가 발생하지 않고, 상기 스페이서 격벽(200)이 상기 제 1 기판(300)을 지탱할 수 없어 내구성이 저하될 수 있다. 한편, 상기 스페이서 격벽(200)의 높이가 100 mm 를 초과할 경우, 상기 제 2 기판(500) 및 상기 제 1 기판(300)이 지나치게 이격되어 정전 용량의 형성 또는 변화를 확인하기 어려울 수 있어 민감도가 떨어지고, 상기 제 1 기판(300) 상에 키리가미 패턴을 형성하기 어려울 수 있으며, 마찰이 이루어지지 않아 마찰 전기체로서의 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서 격벽(200)은 상기 제 1 기판(300) 및/또는 상기 상부 전극(400)의 진동을 위한 지지대로서의 역할을 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 진동 센서(10)가 상기 스페이서 격벽(200)을 포함하지 않을 경우, 상기 제 1 기판(300) 및/또는 상기 상부 전극(400)의 패턴이 진동할 수 없어 센싱이 어려워질 수 있다. 따라서, 상기 스페이서 격벽(200)은, 상기 진동 센서(10)에 진동이 가해지면 상기 제 1 기판(300) 및/또는 상기 상부 전극(400)의 패턴이 상하 방향으로 진동할 수 있도록 공간을 확보하기 위한 것이다.
상술한 내용을 종합하면, 상기 진동 센서(10)가 상기 제 2 기판(500)이 없이 상기 스페이서 격벽(200)과 상기 하부 전극(100) 및 상기 상부 전극(400)을 포함하는 상기 제 1 기판(300)만을 포함할 경우 (도 1), 상기 진동 센서(10)를 특정한 물체의 표면(미도시)에 부착되면, 상기 물체의 표면은 상기 제 2 기판(500)과 같은 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 진동 센서(10)가 상기 제 2 기판(500)을 포함할 경우(도 2), 상기 진동 센서(10)는 단독으로도 진동을 측정할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 기판(500) 및 상기 제 1 기판(300)은 단층 또는 다층으로서 존재할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 스페이서 격벽(200), 상기 제 2 기판(500) 또는 부착면의 최상단, 상기 스페이서 격벽(200), 및 상기 제 1 기판(300)의 최하단에 의해 포위된 영역은 공동(cavity)으로서 표현될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 기판(500), 상기 스페이서 격벽(200), 및 상기 제 1 기판(300)은 각각 독립적으로 PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PDMS(polydimethylsulfone), 실리콘 고무(silicone rubber), PEN (Polyethylene Naphthalate), PP(polypropylene), PES(polyethersulfone), PVC(polyvinylchloride), Au, Ti, Si, SiO2, Al2O3, Si3N4, AlN, Pt, Ag, Ni, Fe, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상부 전극(400) 및 상기 하부 전극(100)은 각각 독립적으로 유리질 탄소(glassy carbon), Al, Au, Pt, Ag, Fe, Ru, Rh, Ti, Cr, Co, Nb, Zr, W, Cu, 이들의 탄화물, 이들의 산화물, 이들의 질화물, 전도성 폴리머, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 폴리머는 폴리 플루오렌(polyfluorene), 폴리 페닐렌(polyphenylene), 폴리 피렌(polypyrene), 폴리 아즐렌(polyazulene), 폴리 나프탈렌(polynaphthalene), 폴리 아세틸렌(polyacetylene), 폴리 페닐렌비닐렌(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리 피롤(polypyrrole), 폴리 카르바졸(polycarbazole), 폴리 인돌(polyindole), 폴리 아제핀(polyazepine), 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리 티오펜(polythiophene), 폴리 (3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), 폴리 페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide)), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원의 제 2 측면은 스페이서 격벽(200) 상에 제 1 기판(300)을 형성하는 단계, 상기 제 1 기판(300)의 하부에 하부 전극(100)을 배치하는 단계, 및 상기 제 1 기판 (300)의 상단에 상부 전극(400)을 증착하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 기판(300)을 형성하는 단계는 상기 제 1 기판(300)을 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 포함하는 것인, 진동 센서(10)의 제조 방법을 제공한다.
본원의 제 2 측면에 따른 진동 센서의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서 격벽(200)의 하부에 제 2 기판(500)을 배치하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 상기 스페이서 격벽(200)은 상기 제 2 기판(500)의 상단에 배치되거나, 또는 상기 제 2 기판(500)과 이격되되 상기 제 2 기판(500)의 상단에 배치되어 존재할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서 격벽(200)은 상기 제 2 기판(500) 상에 스페이서 기판(미도시)를 증착하는 단계, 및 상기 스페이서 기판의 가장자리는 식각하지 않고, 상기 스페이서 기판의 내부를 식각하는 단계에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
내부는 식각되고, 가장자리는 식각되지 않은 상기 스페이서 기판은 상기 스페이서 격벽(200)이라고 칭해질 수 있다. 이와 관련하여, 상기 스페이서 격벽(200)은 상기 제 2 기판(500) 및 상기 제 1 기판(300)이 일정한 간격을 갖도록 하기 위한 것이고, 상기 제 2 기판(500), 상기 스페이서 격벽(200), 및 상기 제 1 기판(300)에 의해 포위된 영역(공동)에 이물질이 들어가지 않도록 하기 위한 것이다.
상술하였듯, 상기 진동 센서(10)가 상기 제 2 기판(500)을 포함하지 않을 경우, 상기 진동 센서(10)가 부착된 특정한 물체의 표면(미도시)이 상기 제 2 기판(500)과 같은 역할을 수행할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하부 전극(100)은 상기 제 2 기판(500)의 상단에 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 하부 전극(100)은 상기 제 1 기판(300)과 접촉하되 상기 상부 전극(400)이 존재하지 않는 상기 제 1 기판(300)의 한 면, 즉 상기 제 1 기판(300)의 하부에 배치되면서, 동시에 상기 제 2 기판(500)의 상단에 형성될 수 있다.
상술하였듯, 상기 진동 센서(10)는 상기 상부 전극(400)과, 상기 키리가미 형상의 패턴 및/또는 후술할 금속 만으로도 진동을 감지할 수 있으나, 상기 하부 전극(100)에 의해 상기 진동 센서(10)는 진동에 대한 민감도가 더욱 향상될 수 있다.
도 5 는 본원의 일 구현예에 다른 진동 센서의 제조 방법을 나타낸 모식도이다.
먼저, 스페이서 격벽(200) 상에 상기 제 1 기판(300)을 형성한다 (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판(300)을 형성하는 단계는 상기 제 1 기판(300)을 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다 (S200).
이와 관련하여, 상기 제 1 기판(300)을 형성하는 단계는 상기 제 1 기판(300)을 상기 스페이서 격벽(200) 상에 형성한 후 패터닝하거나, 상기 키리가미 형상으로 패터닝된 상기 제 1 기판(300)을 상기 스페이서 격벽(200) 상에 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 제 1 기판(300)은, 상기 제 1 기판(300)의 상단에 상기 상부 전극(400)을 증착하고, 상기 제 1 기판(300)의 하부에 상기 하부 전극(100)을 배치하는 단계를 먼저 수행한 후, 상기 스페이서 격벽(200) 상에 형성될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 패터닝하는 단계는 레이저 처리, 화학적 식각, 물리적 식각, 리소그래피(lithography), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 레이저는 UV 레이저 처리, CO2 레이저 처리, 루비 레이저 처리, Nd:YAG 레이저 처리, Ar 레이저 처리, He-Ne 레이저 처리, Ti:사파이어 레이저 처리, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 레이저는 10 W 내지 50 W 의 강도를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 키리가미 형상의 패턴을 형성하기 위해, 본원에서는 상기 제 1 기판(300) 상에 CO2 레이저 를 20 W의 강도, 1,000 mm/s 속도, 1 ns 펄스폭, 및 20 ns의 펄스 간격을 갖도록 사용하였다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판(300)을 패터닝하는 단계에 의해 상기 제 1 기판(300)은 전도성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판(300)을 형성하는 단계는 상기 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 수행한 후 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 금속을 증착하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술하였듯, 상기 제 1 기판(300)를 키리가미 형상으로 패터닝할 때 레이저를 사용하는 경우, 상기 레이저에 의해 상기 제 1 기판(300)의 일부가 탄화(carbonization)됨으로써 상기 제 1 기판(300)이 전도성을 가질 수 있다. 또한, 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 상기 금속을 증착하는 경우, 상기 키리가미 형상의 패턴이 레이저에 의해 생성되지 않더라도 상기 키리가미 형상의 패턴은 상기 금속에 의해 전도성을 가질 수 있다.
상술한 내용을 종합하면, 상기 제 1 기판(300)의 키리가미 형상의 패턴은, 레이저에 의한 탄화 및/또는 상기 패턴 상에 증착된 금속에 의해 전도성을 가질 수 있다. 이에, 상기 진동 센서(10)는, 상기 제 1 기판(300) 및 상기 상부 전극(400)과 상기 제 2 기판(500) 사이의 거리 변화, 또는 상기 제 1 기판(300) 및 상기 상부 전극(400)과 상기 하부 전극(100) 사이의 거리 변화에 의해 정전 용량이 변화함으로써 진동을 측정할 수 있거나, 또는 진동에 의해 상기 제 1 기판(300) 또는 상기 상부 전극(400)이 상하 운동을 수행하면 상기 상부 전극(400) 및 상기 하부 전극(100)이 규칙적으로 접촉 및 분리됨으로써, 마찰에 의해 유도된 전압을 측정 함으로써, 진동 등을 측정할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판(300)의 키리가미 형상의 패턴은, 레이저에 의한 탄화, 및/또는 상기 패턴 상에 증착된 금속에 의해 전도성을 가질 수 있으며, 상기 제 1 기판(300)의 공진 주파수 및 상기 상부 전극(400)의 공진 주파수의 차이, 또는 상기 제 1 기판(300) 및 상기 상부 전극(400) 사이의 공진 주파수를 활용함으로써, 진동 등을 측정할 수 있다.
이어서, 상기 제 1 기판(300)의 하부에 상기 하부 전극(100)을 배치한다 (S300).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 기판(500) 상에 상기 하부 전극(100)을 형성하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 제 1 기판(300)의 상단에 상기 상부 전극(400)을 증착한다 (S400).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판(300)의 하부에 상기 하부 전극(100)을 배치하는 단계 및 상기 제 1 기판(300)의 상단에 상기 상부 전극(400)을 증착하는 단계는, 상기 하부 전극(100)을 배치한 후 상기 상부 전극(400)을 증착하거나, 상기 상부 전극(400)을 증착한 후 상기 하부 전극(100)을 배치하거나, 또는 상기 하부 전극(100)을 배치하는 단계 및 상기 상부 전극(400)을 증착하는 단계를 동시에 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 진동 센서(10)의 제조 방법은 상기 상부 전극(400)을 패터닝하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 상기 상부 전극(400)은 상기 금속과 별도로 존재할 수 있다.
상술하였듯, 상기 하부 전극(100)을 증착하는 단계 및 상기 상부 전극(400)을 증착하는 단계는 상기 제 1 기판(300)을 상기 스페이서 격벽(200) 상에 형성하기 전에 먼저 수행될 수 있다.
또한, 본원의 제 3 측면은 상기 제 1 측면에 따른 진동 센서(10)를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
본원의 제 3 측면에 따른 전자 기기에 대하여, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자 기기는 유전체, 저항체, 마찰 전기체(tribo-electric), 인덕터, 배터리, 진동 센서, 자이로 센서, 스피커, 증폭기, 전도체, 모션 트래커, 로보틱스, 수류 센서, 풍량 센서, 촉각 센서, 인장 센서, 힘 센서(force sensor), 지진 센서, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
PI 필름에 CO2 레이저를 조사함으로써 유리질 탄소를 형성하였다. 이와 관련하여, 상기 레이저의 강도는 10 W이고, 300 mm/s속도로 이동하며, 상기 레이저의 펄스 폭은 1 ns 이고, 펄스 간격은 4 ns 이다. 이어서, 상기 유리질 탄소 전극의 끝부분에 ACF 본딩을 하여 하단 전극을 준비하였다.
한편, PET 필름에 알루미늄을 증착하고, 상기 Al 이 증착된 PET 필름에 8 W 의 강도 및 1,000 mm/s 의 이동 속도를 갖고, 펄스 폭이 1 ns 이고, 펄스 간격이 4 ns 인 CO2 레이저를 조사하여 키리가미 패턴을 형성한다. 상기 PET 필름 상에 증착된 Al 역시 ACF 본딩을 하였다.
이어서, 알루미늄 호일을 접어서 스페이서 격벽을 형성한 후, 상부 기판인 PI필름, 스페이서 격벽, 및 하부 기판인 PET 필름을 순간 접착제로 고정하였다.
도 6 내지 도 8 은 상기 실시예에 따른 진동 센서의 사진이다.
도 6 내지 도 8 을 참조하면, 상기 키리가미 패턴은 등방성 구조를 갖고, 상기 패턴의 일부 영역은 상기 기판의 중앙부와 마찬가지로 전극이 형성되었음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 진동 센서는 진동 뿐만 아니라, 압력에 의해서도 변형될 수 있음을 확인할 수 있다.
[실험예 1]
상기 실시예에 따른 진동 센서에 사람의 입김을 불거나, 에어 블로우 건으로 바람을 발사함으로써 상기 진동 센서의 키리가미 패턴을 최대로 인장하고, 정전 용량 측정 장치를 이용하여 측정하였다.
도 9 는 상기 실시예에 따른 진동 센서의 감지 성능을 나타낸 그래프이다.
도 9 를 참조하면, 상기 진동 센서는 상기 진동 센서에 물체를 접촉시키지 않아도 공기의 흐름 등을 민감하게 감지할 수 있고, 약 30% 의 정전 용량 변화율을 확인할 수 있었다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 않은 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 진동 센서
100 : 하부 전극
200 : 스페이서 격벽
300 : 제 1 기판
301 : 식각 영역
302 : 연결부
400 : 상부 전극
500 제 2 기판

Claims (18)

  1. 스페이서 격벽;
    상기 스페이서 격벽 상에 형성된 제 1 기판;
    상기 제 1 기판의 하부에 배치된 하부 전극; 및
    상기 제 1 기판의 상단에 형성된 상부 전극을 포함하고,
    상기 제 1 기판 및/또는 상기 상부 전극은 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패턴화된 것인,
    진동 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 키리가미 형상의 패턴은 전도성을 가지는 것인, 진동 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 키리가미 형상의 패턴의 진동에 의해 상기 상부 전극과 상기 제 1 기판 사이, 상기 제 1 기판과 상기 하부 전극 사이, 또는 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이에서 발생하는 공진 주파수의 변형을 측정하는 것인, 진동 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 상기 제 1 기판에 형성되거나, 또는 상기 제 1 기판의 하부에 이격되어 배치된 것인, 진동 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 키리가미 형상의 패턴 상에 금속이 증착된 것인, 진동 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서 격벽의 높이는 1 mm 내지 100 mm 인, 진동 센서의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서 격벽의 하부에 배치된 제 2 기판을 추가 포함하는 것인, 진동 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기판, 상기 스페이서 격벽, 및 상기 제 2 기판은 각각 독립적으로 PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PDMS(polydimethylsulfone), 실리콘 고무(silicone rubber), PEN (Polyethylene Naphthalate), PP(polypropylene), PES(polyethersulfone), PVC(polyvinylchloride), Au, Ti, Si, SiO2, Al2O3, Si3N4, AlN, Pt, Ag, Ni, Fe, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 진동 센서
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은 각각 독립적으로 유리질 탄소(glassy carbon), Al, Au, Pt, Ag, Fe, Ru, Rh, Ti, Cr, Co, Nb, Zr, W, Cu, 이들의 탄화물, 이들의 산화물, 이들의 질화물, 전도성 폴리머, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 폴리 플루오렌(polyfluorene), 폴리 페닐렌(polyphenylene), 폴리 피렌(polypyrene), 폴리 아즐렌(polyazulene), 폴리 나프탈렌(polynaphthalene), 폴리 아세틸렌(polyacetylene), 폴리 페닐렌비닐렌(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리 피롤(polypyrrole), 폴리 카르바졸(polycarbazole), 폴리 인돌(polyindole), 폴리 아제핀(polyazepine), 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리 티오펜(polythiophene), 폴리 (3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), 폴리 페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide)), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  11. 스페이서 격벽 상에 제 1 기판을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판의 하부에 하부 전극을 배치하는 단계; 및
    상기 제 1 기판의 상단에 상부 전극을 증착하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 1 기판을 형성하는 단계는 상기 제 1 기판을 수직으로 진동 가능하도록 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 포함하는 것인,
    진동 센서의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 전극을 패터닝하는 단계를 추가 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 패터닝하는 단계에 의해 상기 제 1 기판은 전도성을 가지는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 형성하는 단계는 상기 키리가미 형상으로 패터닝하는 단계를 수행한 후 상기 키리가미 형상의 패턴 상에 금속을 증착하는 단계를 추가 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서 격벽의 하부에 제 2 기판을 배치하는 단계를 추가 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 패터닝하는 단계는 레이저 처리, 화학적 식각, 물리적 식각, 리소그래피(lithography), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것에 의해 수행되는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 레이저는 UV 레이저 처리, CO2 레이저 처리, 루비 레이저 처리, Nd:YAG 레이저 처리, Ar 레이저 처리, He-Ne 레이저 처리, Ti:사파이어 레이저 처리, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 진동 센서의 제조 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 진동 센서를 포함하는, 전자 기기.
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