KR20240073553A - Load cell using nano strain sensor - Google Patents

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KR20240073553A KR1020220155533A KR20220155533A KR20240073553A KR 20240073553 A KR20240073553 A KR 20240073553A KR 1020220155533 A KR1020220155533 A KR 1020220155533A KR 20220155533 A KR20220155533 A KR 20220155533A KR 20240073553 A KR20240073553 A KR 20240073553A
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Abstract

본 개시의 일구현예에 따르면 하부층, 상기 하부층 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록을 포함하는 상부층, 및 상기 복수의 실리콘 블록 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어를 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부를 포함하는 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀을 제공한다. 따라서, 상기 나노 스트레인 센서를 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치하기 때문에, 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점에 각각의 스트레인 센서를 부착하고, 스트레인 센서들 사이에 와이어링을 수행하는 구조에 비해, 와이어링 과정이 불필요하여 고감도의 로드 셀을 간단히 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, a lower layer, an upper layer including a plurality of silicon blocks coupled to the upper surface of the lower layer and disposed to be spaced apart from each other, and a silicon nano device electrically connecting two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks. Provided is a load cell using a nano strain sensor including first to fourth resistance units each including a wire. Therefore, since the nano strain sensor is installed at only one of the several stress generation points of the load cell body, each strain sensor is attached to several stress generation points of the load cell body and wiring is performed between the strain sensors. Compared to the structure, the wiring process is unnecessary, so a highly sensitive load cell can be manufactured simply.

Description

나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀 구조{Load cell using nano strain sensor}Load cell structure using nano strain sensor {Load cell using nano strain sensor}

본 발명은 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀에 관한 것이다.The present invention relates to a load cell using a nano strain sensor.

일반적으로, 로드 셀은 대상 물체의 하중이나 외부에서 가해지는 힘(즉, 외력) 등을 측정하기 위한 센서 조립체로서, 스트레인 센서('스트레인 게이지'라고도 함) 등을 이용한다.In general, a load cell is a sensor assembly for measuring the load of a target object or an externally applied force (i.e., external force), and uses a strain sensor (also called a 'strain gauge').

이러한 로드 셀은, 대상 물체의 질량 등과 같은 외력이 가해지면 대상 물체에 탄성 거동(변형된 물체가 원래의 상태로 되돌아오는 현상)이 생기고, 2개 또는 4개의 스트레인 센서가 가해진 외력에 직접적으로 상응하는 저항의 변화를 일으키는데, 이때 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)라는 전기 회로를 형성하여, 그러한 저항의 변화를 정밀한 전기적 신호로 변환시켜 데이터를 얻는 원리를 이용하는 것이다. 즉, 상기 로드 셀은 하중의 변화를 저항의 변화로 변환시키는 전기적 장치라 할 수 있다.In these load cells, when an external force such as the mass of the target object is applied, elastic behavior (a phenomenon in which a deformed object returns to its original state) occurs in the target object, and two or four strain sensors directly correspond to the applied external force. This causes a change in resistance, and at this time, the principle of obtaining data is used by forming an electric circuit called a Wheatstone bridge and converting the change in resistance into a precise electrical signal. In other words, the load cell can be said to be an electrical device that converts changes in load into changes in resistance.

KRKR 10-1574017 10-1574017 B1B1

본 개시는 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀을 제공하는 것이다.The present disclosure provides a load cell using a nano strain sensor.

본 개시에 따른 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀은 대상 물체와의 접촉을 통해 인가된 외력에 의해 변형되는 바디, 및 상기 바디에 설치되며, 상기 바디의 변형으로 발생된 응력에 의해 저항이 변하는 나노 스트레인 센서를 포함할 수 있다.A load cell using a nano strain sensor according to the present disclosure includes a body that is deformed by an external force applied through contact with a target object, and a nano strain installed on the body, the resistance of which changes due to stress generated by deformation of the body. May include sensors.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 스트레인 센서는 하부층, 상기 하부층 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록을 포함하는 상부층, 및 상기 복수의 실리콘 블록 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어를 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the nano strain sensor includes a lower layer, an upper layer including a plurality of silicon blocks coupled to the upper surface of the lower layer and arranged to be spaced apart from each other, and two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks. It may include first to fourth resistors each including silicon nanowires that are electrically connected.

상기 일 구현예에 따르면, 상기 나노 스트레인 센서는 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로일 수 있다.According to one embodiment, the nano strain sensor may be an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge.

상기 일 구현예에 따르면, 상기 나노 스트레인 센서는 상기 바디의 변형으로 응력이 발생하는 상기 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치될 수 있다.According to one embodiment, the nano strain sensor may be installed at only one of several stress generation points of the body where stress occurs due to deformation of the body.

상기 일 구현예에 따르면, 상기 제1 저항부 및 제3 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축 상에 위치하고, 상기 응력 축에 직교하도록 배치될 수 있다.According to the embodiment, the silicon nanowires of the first and third resistors may be located on the stress axis of the generated stress and arranged orthogonal to the stress axis.

상기 일 구현예에 따르면, 상기 제2 저항부 및 제4 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축을 벗어난 위치에 위치하고, 상기 응력 축에 평행하도록 배치될 수 있다.According to the embodiment, the silicon nanowires of the second and fourth resistance parts may be located at a position outside the stress axis of the generated stress and may be arranged parallel to the stress axis.

본 개시의 다른 구현예에 따르면, 상기 나노 스트레인 센서는 하부층, 상기 하부층 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록을 포함하는 상부층, 상기 복수의 실리콘 블록 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어 및 실리콘 서브블록을 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부, 및 상기 복수의 실리콘 블록 각각의 안쪽 측벽들에 의해 규정되고, 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 상기 실리콘 나노와이어 및 실리콘 서브블록을 영역 내에 포함하는 격막 홈 영역을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the nano strain sensor electrically connects a lower layer, an upper layer including a plurality of silicon blocks coupled to the upper surface of the lower layer and disposed to be spaced apart from each other, and two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks. first to fourth resistors each including silicon nanowires and silicon subblocks connected to each other, and the silicon defined by inner sidewalls of each of the plurality of silicon blocks and electrically connecting two adjacent silicon blocks. It may include a diaphragm groove region containing nanowires and silicon subblocks within the region.

상기 다른 구현예에 따르면, 상기 나노 스트레인 센서는 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로일 수 있다.According to another embodiment, the nano strain sensor may be an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge.

상기 다른 구현예에 따르면, 상기 나노 스트레인 센서는 상기 바디의 변형으로 응력이 발생하는 상기 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치될 수 있다.According to another embodiment, the nano strain sensor may be installed at only one of several stress generation points of the body where stress occurs due to deformation of the body.

상기 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 저항부 및 제3 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축 상에 위치하고, 상기 응력 축에 평행하도록 배치될 수 있다.According to another embodiment, the silicon nanowires of the first and third resistors may be located on the stress axis of the generated stress and arranged parallel to the stress axis.

상기 다른 구현예에 따르면, 상기 제2 저항부 및 제4 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축을 벗어난 위치에 위치하고, 상기 응력 축에 직교하도록 배치될 수 있다.According to another embodiment, the silicon nanowires of the second and fourth resistance parts may be located at a position outside the stress axis of the generated stress and may be arranged orthogonal to the stress axis.

본 개시의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in this specification and claims should not be construed in their usual, dictionary meaning, and the inventor may properly define the concept of the term in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.

본 개시에 따르면, 실리콘 나노와이어를 포함하는 나노 스트레인 센서를 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로로 미리 제조하여 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치하기 때문에, 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점에 각각의 스트레인 센서를 부착하고, 스트레인 센서들 사이에 와이어링을 수행하는 구조에 비해, 와이어링(wiring) 과정이 불필요하여 고감도의 로드 셀을 간단히 제조할 수 있다.According to the present disclosure, since a nano strain sensor containing a silicon nanowire is prefabricated as an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge and installed at only one point among several stress generation points of the load cell body, several stress generation points of the load cell body Compared to a structure in which each strain sensor is attached to each strain sensor and wiring is performed between the strain sensors, a wiring process is not necessary, so a highly sensitive load cell can be easily manufactured.

도 1은 일 구현예에 따른 실리콘 나노와이어를 포함하는 나노 스트레인 센서의 사시도이다.
도 2는 도 1의 나노 스트레인 센서의 제1 내지 제4 저항부의 배치관계를 나타내는 회로도이다.
도 3은 나노 스트레인 센서가 설치된 로드 셀의 사시도이다.
도 4는 나노 스트레인 센서가 설치된 로드 셀에 외력이 인가된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 로드 셀의 외력 인가에 따른 나노 스트레인 센서의 응력 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 나노 스트레인 센서의 위치에 따른 응력의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은 다른 구현예에 따른 실리콘 나노와이어를 포함하는 나노 스트레인 센서의 사시도이다.
Figure 1 is a perspective view of a nano strain sensor including silicon nanowires according to one embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the arrangement relationship of the first to fourth resistors of the nano strain sensor of FIG. 1.
Figure 3 is a perspective view of a load cell with a nano strain sensor installed.
Figure 4 is a diagram showing a state in which an external force is applied to a load cell on which a nano strain sensor is installed.
FIG. 5 is a diagram showing the stress state of the nano strain sensor according to the application of external force to the load cell of FIG. 4.
FIG. 6 is a graph showing the distribution of stress according to the position of the nano strain sensor of FIG. 5.
Figure 7 is a perspective view of a nano strain sensor including silicon nanowires according to another embodiment.

본 개시의 목적, 장점, 및 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 구현예들로부터 더욱 명백해질 것이나, 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, advantages, and features of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings, but the present disclosure is not necessarily limited thereto. Additionally, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present disclosure, the detailed description will be omitted.

도면의 구성요소들에 참조부호를 부여함에 있어서, 동일한 구성요소들은 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호가 부여되고, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 부여됨에 유의하여야 한다. In assigning reference numerals to components in the drawings, it should be noted that identical components are assigned the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings, and similar components are assigned similar reference numerals.

본 개시의 일 구현예를 설명하기 위해 사용한 용어는 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 달리 명시하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다는 것을 알아야 한다.Terms used to describe one implementation of the present disclosure are not intended to limit the disclosure. It should be noted that singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

도면은 구현예의 설명을 위하여 개략적이거나 과장되어 표시될 수 있다. The drawings may be schematic or exaggerated to illustrate implementations.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as “have,” “may have,” “includes,” or “may include” refer to the existence of the corresponding feature (e.g., a numerical value, function, operation, or component such as a part). , and does not rule out the existence of additional features.

"일(one)", "다른(other)", "또 다른(another)", "제1(first)", "제2(second)" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. Terms such as “one”, “other”, “another”, “first”, “second”, etc. refer to the separation of one component from another. They are used for distinction, and the components are not limited by the above terms.

상, 하, 좌, 우, X축, Y축, Z축 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 위치나 대상의 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음을 이해하여야 한다.It should be understood that terms indicating direction, such as up, down, left, right,

본 문서에 기재된 구현예 및 첨부된 도면은 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 개시는 구현예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The implementation examples described in this document and the accompanying drawings are not intended to limit the disclosure to specific embodiments. This disclosure should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 개시에 따른 일 구현예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an implementation example according to the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 개시의 일 구현예에 따른 실리콘 나노와이어(130)를 포함하는 나노 스트레인 센서(2)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 나노 스트레인 센서(2)의 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)의 배치관계를 나타내는 회로도이며, 도 3은 나노 스트레인 센서(2)가 설치된 로드 셀(300)의 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a nano strain sensor 2 including a silicon nanowire 130 according to an embodiment of the present disclosure, and FIG. 2 is a perspective view of the first to fourth resistance parts of the nano strain sensor 2 of FIG. 1. It is a circuit diagram showing the arrangement relationship of (R1 to R4), and Figure 3 is a perspective view of the load cell 300 on which the nano strain sensor 2 is installed.

상기 로드 셀(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 대상 물체와의 접촉을 통해 인가된 외력에 의해 변형되는 바디(1), 및 상기 바디(1)에 설치되며, 상기 바디(1)의 변형으로 발생된 응력에 의해 저항이 변하는 나노 스트레인 센서(2)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the load cell 300 is installed on a body 1 that is deformed by an external force applied through contact with a target object, and the body 1. It may include a nano strain sensor (2) whose resistance changes due to stress generated by deformation.

도 1에 도시된 바와 같이, 일 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2)는 하부층(100), 상기 하부층(100) 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록(110a~d)을 포함하는 상부층(200), 및 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d) 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어(130)를 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the nano strain sensor 2 according to one embodiment includes a lower layer 100, a plurality of silicon blocks 110a to d coupled to the upper surface of the lower layer 100 and spaced apart from each other. first to fourth resistors (R1 to R4) each including an upper layer 200 and silicon nanowires 130 electrically connecting two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks 110a to d. ) may include.

상기와 같이 하부층(100) 상에 상부층(200)이 형성되고, 상기 하부층(100)과 상부층(200)은 전기적으로 절연된다.As described above, the upper layer 200 is formed on the lower layer 100, and the lower layer 100 and the upper layer 200 are electrically insulated.

또한, 상기 상부층(200)의 일면에는 실리콘 나노와이어(130)가 형성되는데, 상기 실리콘 나노와이어(130)는 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.In addition, silicon nanowires 130 are formed on one surface of the upper layer 200, and at least one silicon nanowire 130 may be formed.

또한, 상기 상부층(200)은 복수의 실리콘 블록(110a~d)들 사이에 형성되어 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d)을 각각 이격시키는 트렌치(201)를 포함할 수 있다.Additionally, the upper layer 200 may include a trench 201 formed between the plurality of silicon blocks 110a to d to space the plurality of silicon blocks 110a to d apart from each other.

한편, 도 1 및 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 일 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2)는 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)를 포함하며, 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로일 수 있다.Meanwhile, as can be seen in FIGS. 1 and 2, the nano strain sensor 2 according to one embodiment includes first to fourth resistance units (R1 to R4) and may be an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge. there is.

상기 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)는 동일한 저항으로 설정될 수 있지만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 가변 저항이 되고, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)가 고정 저항이 될 수 있다.The first to fourth resistors R1 to R4 may be set to the same resistance, but as shown in FIG. 2, the first and third resistors R1 and R3 become variable resistors, and the second and third resistors R1 to R4 become variable resistors. The fourth resistance units (R2, R4) may be fixed resistors.

다만, 나타내지는 않았지만, 로드 셀(300)에 가해지는 외력의 위치 또는 방향이나 나노 스트레인 센서(2)의 설치 위치에 따라 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 고정 저항이 되고, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)가 가변 저항이 될 수도 있다.However, although not shown, the first and third resistors R1 and R3 become fixed resistors depending on the location or direction of the external force applied to the load cell 300 or the installation location of the nano strain sensor 2, The second and fourth resistors R2 and R4 may be variable resistors.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 실리콘 나노와이어(130)는 병렬로 연결되고, 상기 바디(1)의 변형으로 발생된 응력에 영향 받도록 상기 실리콘 블록(110a~d)들 사이에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 1, the plurality of silicon nanowires 130 are connected in parallel and arranged between the silicon blocks 110a to d to be affected by stress generated by deformation of the body 1. You can.

또한, 상기 나노 스트레인 센서(2)는 상기 바디(1)의 변형으로 응력이 발생하는 상기 바디(1)의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점(P)에만 설치될 수 있다.Additionally, the nano strain sensor 2 may be installed at only one point (P) among several stress generation points of the body 1 where stress is generated due to deformation of the body 1.

상기 실리콘 블록(110a~d)들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부층(200)을 사분면으로 나눴을 때 각 분면에 하나씩 위치하게 된다.As shown in FIG. 1, the silicon blocks 110a to 110d are located one in each quadrant when the upper layer 200 is divided into quadrants.

따라서, 사각형의 서로 전기적으로 절연되는 4개의 실리콘 블록(110a~d)이 형성되며, 그러한 사분면의 경계는 트렌치(201)로 형성된다. 또한, 상기 트렌치(201)가 형성됨에 따라 실리콘 블록(110a~d)들은 절연될 수 있다.Accordingly, four rectangular silicon blocks 110a to 110d that are electrically insulated from each other are formed, and the boundary of the quadrants is formed by a trench 201. Additionally, as the trench 201 is formed, the silicon blocks 110a to 110d may be insulated.

상기와 같이 실리콘 블록(110a~d)들 사이에 트렌치(201)가 형성되어 상기 실리콘 블록(110a~d)들이 서로 전기적으로 절연되지만, 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d)들은 상기 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)로만 서로 전기적으로 연결될 수 있다.As described above, a trench 201 is formed between the silicon blocks 110a ~ d to electrically insulate the silicon blocks 110a ~ d from each other, but the plurality of silicon blocks 110a ~ d are formed between the first to They can be electrically connected to each other only through the fourth resistance portions (R1 to R4).

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)의 실리콘 나노와이어(130)가 상기 발생된 응력의 응력 축(SA) 상에 위치하고 상기 응력 축(SA)에 직교하도록 배치되는 경우, 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)는 응력에 민감하게 반응할 수 있다.As shown in FIG. 1, the silicon nanowires 130 of the first and third resistance parts (R1, R3) are located on the stress axis (SA) of the generated stress and are perpendicular to the stress axis (SA). When arranged so as to do so, the first and third resistance parts R1 and R3 may respond sensitively to stress.

또한, 상기 제2 및 제4 저항부(R2, R4)의 실리콘 나노와이어(130)가 상기 발생된 응력의 응력 축(SA)을 벗어난 위치에 위치하고 상기 응력 축(SA)에 평행하도록 배치되는 경우, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)는 응력에 둔감하게 반응할 수 있다.In addition, when the silicon nanowires 130 of the second and fourth resistance parts (R2, R4) are located at a position outside the stress axis (SA) of the generated stress and are arranged parallel to the stress axis (SA) , the second and fourth resistance units R2 and R4 may respond insensitively to stress.

따라서, 상기와 같은 본 개시의 일 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2)를 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로로 미리 제조하여 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치하기 때문에, 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점에 각각의 스트레인 센서를 부착하고, 스트레인 센서들 사이에 와이어링을 수행하는 구조에 비해, 와이어링 과정이 불필요하여 고감도의 로드 셀을 간단히 제조할 수 있다.Therefore, since the nano strain sensor 2 according to an embodiment of the present disclosure as described above is manufactured in advance as an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge and installed at only one of several stress generation points of the load cell body, the load cell body Compared to a structure in which each strain sensor is attached to various stress generation points and wiring is performed between the strain sensors, a high-sensitivity load cell can be easily manufactured because the wiring process is not necessary.

도 4는 상기와 같은 도 1의 나노 스트레인 센서(2)가 설치된 로드 셀(300)에 외력이 인가된 상태를 나타내는 도면으로, 로드 셀(300)의 하부에 인가된 외력(Force)에 의해 발생한 로드 셀(300)의 거동에 의해 로드 셀(300)의 여러 응력 발생 지점 중 임의의 한 지점에 설치된 나노 스트레인 센서(2)에 전달되는 응력의 변화를 나타낸 것이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which an external force is applied to the load cell 300 on which the nano strain sensor 2 of FIG. 1 is installed as described above. FIG. It shows the change in stress transmitted to the nano strain sensor 2 installed at any one of several stress generation points of the load cell 300 due to the behavior of the load cell 300.

도 5는 도 4의 로드 셀(300)의 외력 인가에 따른 나노 스트레인 센서(2)의 응력 상태를 나타내는 도면으로, 상기와 같은 로드 셀(300)의 거동에 의해 야기되는 나노 스트레인 센서(2)의 저항의 변화를 유발하는 응력의 변화가 제1 및 제3 저항부(R1, R3)에만 나타나는 상태를 보여준다.FIG. 5 is a diagram showing the stress state of the nano strain sensor 2 according to the application of external force to the load cell 300 of FIG. 4, and shows the stress state of the nano strain sensor 2 caused by the behavior of the load cell 300 as described above. It shows a state in which the change in stress that causes the change in resistance appears only in the first and third resistance parts (R1, R3).

또한, 도 6은 도 5의 나노 스트레인 센서(2)의 위치에 따른 응력의 분포를 나타내는 그래프로, 상기 로드 셀(300)의 여러 응력 발생 지점 중 임의의 한 지점에 설치된 나노 스트레인 센서(2)의 제1 및 제3 저항부(R1, R3)의 응력과 제2 및 제4 저항부(R2, R4)의 응력을 보여준다.In addition, FIG. 6 is a graph showing the distribution of stress according to the position of the nano strain sensor 2 of FIG. 5, where the nano strain sensor 2 installed at any one of several stress generation points of the load cell 300 It shows the stresses of the first and third resistance parts (R1, R3) and the stresses of the second and fourth resistance parts (R2, R4).

즉, 도 6의 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)의 실리콘 나노와이어(130)가 상기 발생된 응력의 응력 축(SA) 상에 위치하고 상기 응력 축(SA)에 직교하도록 배치되는 경우(도 5 참조), 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)는 그래프의 상단부에 표기된 표시(■, ▲)와 같이 응력에 민감하게 반응하고 있음을 알 수 있다.That is, as can be seen in the graph of FIG. 6, the silicon nanowires 130 of the first and third resistance parts R1 and R3 are located on the stress axis SA of the generated stress and the stress axis When arranged orthogonally to (SA) (see FIG. 5), the first and third resistance parts (R1, R3) are sensitive to stress as indicated by the marks (■, ▲) at the top of the graph. Able to know.

또한, 도 6의 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제2 및 제4 저항부(R2, R4)의 실리콘 나노와이어(130)가 상기 발생된 응력의 응력 축(SA)을 벗어난 위치에 위치하고 상기 응력 축(SA)에 평행하도록 배치되는 경우(도 5 참조), 상기 제2 및 제4 저항부(R2, R4)는 그래프의 하단부에 표기된 표시(●, ▼)와 같이 응력에 둔감하게 반응하고 있음을 알 수 있다.In addition, as can be seen in the graph of FIG. 6, the silicon nanowires 130 of the second and fourth resistance parts R2 and R4 are located at a position outside the stress axis SA of the generated stress and the When arranged parallel to the stress axis SA (see FIG. 5), the second and fourth resistance parts R2 and R4 react insensitively to stress as indicated by the marks (●, ▼) at the bottom of the graph. You can see that there is.

이하, 본 개시에 따른 다른 구현예를 상세히 설명한다.Hereinafter, other implementation examples according to the present disclosure will be described in detail.

도 7은 본 개시의 다른 구현예에 따른 실리콘 나노와이어(130)를 포함하는 나노 스트레인 센서(2)의 사시도이다.Figure 7 is a perspective view of a nano strain sensor 2 including silicon nanowires 130 according to another embodiment of the present disclosure.

한편, 도 7의 다른 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2) 또한 도 3에 도시된 로드 셀(300)에서 대상 물체와의 접촉을 통해 인가된 외력에 의해 변형되는 바디(1)에 설치될 수 있다.Meanwhile, the nano strain sensor 2 according to another embodiment of FIG. 7 can also be installed on the body 1 that is deformed by external force applied through contact with the target object in the load cell 300 shown in FIG. 3. there is.

도 7에 도시된 바와 같이, 다른 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2)는 하부층(100), 상기 하부층(100) 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록(110a~d)을 포함하는 상부층(200), 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d) 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어(130) 및 실리콘 서브블록(140)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부(R1~R4), 및 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d) 각각의 안쪽 측벽(111)들에 의해 규정되고, 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 상기 실리콘 나노와이어(130) 및 실리콘 서브블록(140)을 영역 내에 포함하는 격막 홈 영역(202)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the nano strain sensor 2 according to another embodiment includes a lower layer 100, a plurality of silicon blocks 110a to d coupled to the upper surface of the lower layer 100 and spaced apart from each other. First to fourth layers each including an upper layer 200, silicon nanowires 130 and silicon subblocks 140 that electrically connect two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks 110a to 110d. The silicon nanowire 130 defined by the resistance portions R1 to R4 and the inner side walls 111 of each of the plurality of silicon blocks 110a to d, and electrically connecting two adjacent silicon blocks, and It may include a diaphragm groove region 202 including the silicon subblock 140 within the region.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 도 7에서도 상기 하부층(100) 상에 상부층(200)이 형성되고, 상기 하부층(100)과 상부층(200)은 전기적으로 절연된다.As described with reference to FIG. 1 , in FIG. 7 an upper layer 200 is formed on the lower layer 100, and the lower layer 100 and the upper layer 200 are electrically insulated.

한편, 상기 도 1의 복수의 실리콘 블록(110a~d)이 사각형 형상을 갖는 반면, 도 7의 복수의 실리콘 블록(110a~d)은 각각 형상을 갖는다.Meanwhile, while the plurality of silicon blocks 110a to d in FIG. 1 have a square shape, the plurality of silicon blocks 110a to d in FIG. 7 each have a rectangular shape. It has a shape.

또한, 도 1의 나노 스트레인 센서(2)와 같이, 도 7의 다른 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2) 또한 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)를 포함하며, 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로일 수 있다.In addition, like the nano strain sensor 2 of FIG. 1, the nano strain sensor 2 according to another embodiment of FIG. 7 also includes first to fourth resistors (R1 to R4) and has a Wheatstone bridge type. It could be an electrical circuit.

또한, 도 7의 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)도 동일한 저항으로 설정될 수 있지만, 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 가변 저항이 되고, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)가 고정 저항이 될 수 있다.Additionally, the first to fourth resistors R1 to R4 in FIG. 7 may also be set to the same resistance, but the first and third resistors R1 and R3 become variable resistors, and the second and fourth resistors Parts (R2, R4) can be fixed resistors.

다만, 나타내지는 않았지만, 로드 셀(300)에 가해지는 외력의 위치 또는 방향이나 나노 스트레인 센서(2)의 설치 위치에 따라 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 고정 저항이 되고, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)가 가변 저항이 될 수도 있다.However, although not shown, the first and third resistors R1 and R3 become fixed resistors depending on the location or direction of the external force applied to the load cell 300 or the installation location of the nano strain sensor 2, The second and fourth resistors R2 and R4 may be variable resistors.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 실리콘 나노와이어(130)는 병렬로 연결되고, 상기 바디(1)의 변형으로 발생된 응력에 영향 받도록 상기 격막 홈 영역 내에 배치될 수 있다.Additionally, as shown in FIG. 7, the plurality of silicon nanowires 130 may be connected in parallel and disposed in the diaphragm groove area to be affected by stress generated by deformation of the body 1.

도 1과 마찬가지로, 도 7의 나노 스트레인 센서(2) 또한 상기 바디(1)의 변형으로 응력이 발생하는 상기 바디(1)의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점(P)에만 설치될 수 있다.Like FIG. 1 , the nano strain sensor 2 of FIG. 7 may also be installed at only one point (P) among several stress generation points of the body 1 where stress occurs due to deformation of the body 1 .

상기 실리콘 블록(110a~d)들은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부층(200)을 사분면으로 나눴을 때 각 분면에 하나씩 위치하게 된다.As shown in FIG. 7, the silicon blocks 110a to 110d are located one in each quadrant when the upper layer 200 is divided into quadrants.

따라서, 형상의 서로 전기적으로 절연되는 4개의 실리콘 블록(110a~d)이 형성되며, 그러한 사분면의 경계는 트렌치(201)로 형성된다. 또한, 상기 트렌치(201)가 형성됨에 따라 실리콘 블록(110a~d)들은 절연될 수 있다.thus, Four silicon blocks 110a to 110d that are electrically insulated from each other are formed, and the boundary of the quadrants is formed by a trench 201. Additionally, as the trench 201 is formed, the silicon blocks 110a to 110d may be insulated.

도 1에서와 마찬가지로, 도 7에 도시된 복수의 실리콘 블록(110a~d)들 사이에 트렌치(201)가 형성되어 상기 실리콘 블록(110a~d)들이 서로 전기적으로 절연되지만, 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d)들은 상기 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)로만 서로 전기적으로 연결될 수 있다.As in FIG. 1, a trench 201 is formed between the plurality of silicon blocks 110a to 7 shown in FIG. 7 to electrically insulate the silicon blocks 110a to 7 from each other. (110a~d) may be electrically connected to each other only with the first to fourth resistance units (R1~R4).

예를 들어, 도 7의 제1 저항부(R1)에서, 실리콘 나노와이어(130)는 서로 인접한 2개의 실리콘 블록(110a, 110b)과 하나의 실리콘 서브블록(140) 간 브릿지(bridge)와 같은 연결 형태로 형성됨으로써, 상기 서로 인접한 2개의 실리콘 블록(110a, 110b)이 상기 실리콘 나노와이어(130) 및 실리콘 서브블록(140)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.For example, in the first resistance portion R1 of FIG. 7, the silicon nanowire 130 is like a bridge between two adjacent silicon blocks 110a and 110b and one silicon subblock 140. By being formed in a connected form, the two adjacent silicon blocks 110a and 110b can be electrically connected to each other through the silicon nanowire 130 and the silicon subblock 140.

마찬가지로, 도 7의 각각의 제2 내지 제4 저항부(R2~R4)에서도, 상기 제1 저항부(R1)에서와 같이, 실리콘 나노와이어가 서로 인접한 2개의 실리콘 블록과 하나의 실리콘 서브블록 간 브릿지와 같은 연결 형태로 형성됨으로써, 서로 인접한 2개의 실리콘 블록이 실리콘 나노와이어 및 실리콘 서브블록을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.Likewise, in each of the second to fourth resistor parts R2 to R4 of FIG. 7, as in the first resistor part R1, silicon nanowires are connected between two adjacent silicon blocks and one silicon subblock. By being formed in a bridge-like connection form, two adjacent silicon blocks can be electrically connected to each other through silicon nanowires and silicon subblocks.

또한, 도 7의 나노 스트레인 센서(2)는 도 1의 나노 스트레인 센서(2)와 달리, 상기 사분면의 경계가 트렌치(201)로 형성되는 한편, 상기 복수의 실리콘 블록(110a~d) 각각의 안쪽 측벽(111)들에 의해 규정되고, 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 상기 실리콘 나노와이어(130) 및 실리콘 서브블록(140)이 그 영역 내에 포함되는 격막 홈 영역(202)을 더 포함할 수 있다.In addition, the nano strain sensor 2 of FIG. 7 is different from the nano strain sensor 2 of FIG. 1 in that the boundary of the quadrant is formed by a trench 201, while each of the plurality of silicon blocks 110a to d It further includes a diaphragm groove region 202 defined by inner sidewalls 111 and within that region the silicon nanowire 130 and the silicon subblock 140 that electrically connect two adjacent silicon blocks. can do.

상기 격막 홈 영역(202)은 상기 제1 내지 제4 저항부(R1~R4)를 기준으로 상부층(200)의 타면 중심부를 식각하여 형성할 수 있는데, 그 형성 과정은 당업자에게 잘 알려진 공지 기술이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.The diaphragm groove area 202 can be formed by etching the center of the other side of the upper layer 200 based on the first to fourth resistance parts R1 to R4, since the formation process is a well-known technology well known to those skilled in the art. , the detailed description is omitted.

상기와 같이, 도 7의 나노 스트레인 센서(2)에서, 각각의 제1 및 제3 저항부(R1, R3)의 각각의 실리콘 나노와이어(130)가 상부층(200)의 중심을 기준으로 사분면의 경계에 위치하도록 상호 이격됨에 따라, 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)는 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결시키는데, 각각의 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 전기적으로 연결시키는 인접한 2개의 실리콘 블록은 겹치지 않는다. 즉, 각각의 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 서로 겹치지 않게 마주보도록 형성될 수 있다.As described above, in the nano strain sensor 2 of FIG. 7, each silicon nanowire 130 of each of the first and third resistance parts R1 and R3 is located in a quadrant based on the center of the upper layer 200. As they are spaced apart from each other to be located at the boundary, the first and third resistance parts (R1, R3) electrically connect two adjacent silicon blocks, and each of the first and third resistance parts (R1, R3) electrically connects the two adjacent silicon blocks. Two adjacent silicon blocks connected by do not overlap. That is, the first and third resistance parts R1 and R3 may be formed to face each other without overlapping.

또한, 도 7의 나노 스트레인 센서(2)에서, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)는 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)가 상부층(200)에서 이격되는 방향과 수직하도록 상부층(200) 중심으로 상호 이격되어 사분면 경계에 위치한다. 상기 제2 및 제4 저항부(R2, R4)도 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)와 마찬가지로 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결시키는데, 각각의 제2 및 제4 저항부(R2, R4)가 전기적으로 연결시키는 인접한 2개의 실리콘 블록은 겹치지 않는다. 즉, 각각의 상기 제2 및 제4 저항부(R2, R4)가 서로 겹치지 않게 마주보도록 형성될 수 있다.In addition, in the nano strain sensor 2 of FIG. 7, the second and fourth resistance parts R2 and R4 are perpendicular to the direction in which the first and third resistance parts R1 and R3 are spaced apart from the upper layer 200. They are spaced apart from each other around the center of the upper layer 200 and are located at the quadrant boundary. Like the first and third resistors R1 and R3, the second and fourth resistors R2 and R4 electrically connect two adjacent silicon blocks, and each of the second and fourth resistors ( Two adjacent silicon blocks electrically connected by (R2, R4) do not overlap. That is, the second and fourth resistance parts R2 and R4 may be formed to face each other without overlapping.

한편, 상술한 도 1의 나노 스트레인 센서(2)와 달리, 도 7에 도시된 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)의 실리콘 나노와이어(130)가 상기 발생된 응력의 응력 축(SA) 상에 위치하고 상기 응력 축(SA)에 평행하도록 배치되는 경우, 상기 제1 및 제3 저항부(R1, R3)는 응력에 둔감하게 반응할 수 있다.Meanwhile, unlike the nano strain sensor 2 of FIG. 1 described above, the silicon nanowire 130 of the first and third resistance parts R1 and R3 shown in FIG. 7 has a stress axis ( When located on SA) and parallel to the stress axis SA, the first and third resistance parts R1 and R3 may respond insensitively to stress.

또한, 상술한 도 1의 나노 스트레인 센서(2)와 달리, 도 7에 도시된 상기 제2 및 제4 저항부(R2, R4)의 실리콘 나노와이어(130)가 상기 발생된 응력의 응력 축(SA)을 벗어난 위치에 위치하고 상기 응력 축(SA)에 직교하도록 배치되는 경우, 제2 및 제4 저항부(R2, R4)는 응력에 민감하게 반응할 수 있다.In addition, unlike the nano strain sensor 2 of FIG. 1 described above, the silicon nanowires 130 of the second and fourth resistance parts R2 and R4 shown in FIG. 7 are different from the stress axis of the generated stress ( When located at a position outside SA and perpendicular to the stress axis SA, the second and fourth resistance parts R2 and R4 may react sensitively to stress.

이상에서와 같이, 도 7을 참조하여 설명한 응력 발생의 위치 및 방향에 따른 제1 및 제3 저항부(R1, R3)와 제2 및 제4 저항부(R2, R4)의 응력에 대한 감도는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 응력 발생의 위치 및 방향에 따른 제1 및 제3 저항부(R1, R3)와 제2 및 제4 저항부(R2, R4)의 응력에 대한 감도와 반대로 나타난다는 것을 알 수 있다.As above, the sensitivity to stress of the first and third resistance parts (R1, R3) and the second and fourth resistance parts (R2, R4) according to the location and direction of stress generation explained with reference to FIG. 7 is This appears opposite to the sensitivity to stress of the first and third resistance units (R1, R3) and the second and fourth resistance units (R2, R4) depending on the location and direction of stress generation previously described with reference to FIG. 1. Able to know.

즉, 도 1의 제1 및 제3 저항부(R1, R3)는 응력에 민감하게 반응하는 반면, 도 7의 제1 및 제3 저항부(R1, R3)는 응력에 둔감하게 반응하게 되는 것이다.That is, the first and third resistance parts (R1, R3) of FIG. 1 react sensitively to stress, while the first and third resistance parts (R1, R3) of FIG. 7 react insensitively to stress. .

또한, 도 1의 제2 및 제4 저항부(R2, R4)는 응력에 둔감하게 반응하는 반면, 도 7의 제2 및 제4 저항부(R2, R4)는 응력에 민감하게 반응하게 되는 것이다.In addition, while the second and fourth resistance parts R2 and R4 of FIG. 1 are insensitive to stress, the second and fourth resistance parts R2 and R4 of FIG. 7 are sensitive to stress. .

이에 따라, 나타내진 않았지만 도 7의 나노 스트레인 센서의 위치 및 방향에 따른 응력의 분포는 도 1의 나노 스트레인 센서의 위치 및 방향에 따른 응력의 분포(도 6의 그래프 참조)와 정반대로 나타난다는 것을 알 수 있을 것이다.Accordingly, although not shown, the distribution of stress according to the position and direction of the nano strain sensor in FIG. 7 appears to be the opposite of the distribution of stress according to the position and direction of the nano strain sensor in FIG. 1 (see the graph in FIG. 6). You will find out.

따라서, 상기 일 구현예와 마찬가지로, 본 개시의 다른 구현예에 따른 나노 스트레인 센서(2)를 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로로 미리 제조하여 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치하기 때문에, 로드 셀 바디의 여러 응력 발생 지점에 각각의 스트레인 센서를 부착하고, 스트레인 센서들 사이에 와이어링을 수행하는 구조에 비해, 와이어링 과정이 불필요하여 고감도의 로드 셀을 간단히 제조할 수 있다.Therefore, like the above embodiment, the nano strain sensor 2 according to another embodiment of the present disclosure is manufactured in advance as an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge and installed at only one of several stress generation points of the load cell body. , Compared to a structure in which each strain sensor is attached to various stress generation points of the load cell body and wiring is performed between the strain sensors, the wiring process is unnecessary, so a highly sensitive load cell can be easily manufactured.

이상 본 개시를 구체적인 구현예를 통하여 상세히 설명하였다. 구현예는 본 개시를 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. The present disclosure has been described in detail above through specific implementation examples. The implementation examples are for specifically explaining the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto. It will be clear that modifications and improvements can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present disclosure.

본 개시의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 개시의 영역에 속하는 것으로 본 개시의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes to the present disclosure fall within the scope of the present disclosure, and the specific scope of protection of the present disclosure will be made clear by the appended claims.

1: 바디 2: 나노 스트레인 센서
100: 하부층 110a~d: 실리콘 블록
111: 안쪽 측벽 130: 실리콘 나노와이어
140: 실리콘 서브블록 200: 상부층
201: 트렌치 202: 격막 홈 영역
300: 로드 셀 R1~R4: 제1 내지 제4 저항부
SA: 응력 축
1: Body 2: Nano Strain Sensor
100: lower layer 110a ~ d: silicon block
111: inner side wall 130: silicon nanowire
140: Silicon subblock 200: Upper layer
201: trench 202: diaphragm groove area
300: Load cells R1 to R4: first to fourth resistance units
SA: stress axis

Claims (11)

대상 물체와의 접촉을 통해 인가된 외력에 의해 변형되는 바디; 및
상기 바디에 설치되며, 상기 바디의 변형으로 발생된 응력에 의해 저항이 변하는 나노 스트레인 센서를 포함하는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
A body deformed by an external force applied through contact with a target object; and
A load cell using a nano strain sensor, which is installed on the body and includes a nano strain sensor whose resistance changes due to stress generated by deformation of the body.
청구항 1에 있어서,
상기 나노 스트레인 센서는
하부층;
상기 하부층 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록을 포함하는 상부층; 및
상기 복수의 실리콘 블록 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어를 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부를 포함하는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 1,
The nano strain sensor is
lower layer;
an upper layer coupled to the upper surface of the lower layer and including a plurality of silicon blocks arranged to be spaced apart from each other; and
A load cell using a nano strain sensor, comprising first to fourth resistors each including silicon nanowires electrically connecting two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks.
청구항 2에 있어서,
상기 나노 스트레인 센서는 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로인, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 2,
The nano strain sensor is a load cell using a nano strain sensor, which is an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge.
청구항 2에 있어서,
상기 나노 스트레인 센서는 상기 바디의 변형으로 응력이 발생하는 상기 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치되는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 2,
A load cell using a nano strain sensor, wherein the nano strain sensor is installed at only one of several stress generation points of the body where stress occurs due to deformation of the body.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 저항부 및 제3 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축 상에 위치하고, 상기 응력 축에 직교하도록 배치되는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 2,
A load cell using a nano strain sensor, wherein the silicon nanowires of the first and third resistors are located on the stress axis of the generated stress and are arranged orthogonal to the stress axis.
청구항 2에 있어서,
상기 제2 저항부 및 제4 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축을 벗어난 위치에 위치하고, 상기 응력 축에 평행하도록 배치되는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 2,
A load cell using a nano strain sensor, wherein the silicon nanowires of the second and fourth resistors are located at a position outside the stress axis of the generated stress and are arranged parallel to the stress axis.
청구항 1에 있어서,
상기 나노 스트레인 센서는
하부층;
상기 하부층 상면에 결합되고, 서로 이격되어 배치되는 복수의 실리콘 블록을 포함하는 상부층;
상기 복수의 실리콘 블록 중 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 실리콘 나노와이어 및 실리콘 서브블록을 각각 포함하는 제1 내지 제4 저항부; 및
상기 복수의 실리콘 블록 각각의 안쪽 측벽들에 의해 규정되고, 인접한 2개의 실리콘 블록을 전기적으로 연결하는 상기 실리콘 나노와이어 및 실리콘 서브블록을 영역 내에 포함하는 격막 홈 영역을 포함하는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 1,
The nano strain sensor is
lower layer;
an upper layer coupled to the upper surface of the lower layer and including a plurality of silicon blocks arranged to be spaced apart from each other;
First to fourth resistors each including silicon nanowires and silicon subblocks electrically connecting two adjacent silicon blocks among the plurality of silicon blocks; and
Using a nano strain sensor, including a diaphragm groove region defined by the inner sidewalls of each of the plurality of silicon blocks and including the silicon nanowires and silicon subblocks in the region electrically connecting two adjacent silicon blocks. load cell.
청구항 7에 있어서,
상기 나노 스트레인 센서는 휘트스톤 브릿지 형태의 전기 회로인, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 7,
The nano strain sensor is a load cell using a nano strain sensor, which is an electric circuit in the form of a Wheatstone bridge.
청구항 7에 있어서,
상기 나노 스트레인 센서는 상기 바디의 변형으로 응력이 발생하는 상기 바디의 여러 응력 발생 지점 중 한 지점에만 설치되는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 7,
A load cell using a nano strain sensor, wherein the nano strain sensor is installed at only one of several stress generation points of the body where stress occurs due to deformation of the body.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 저항부 및 제3 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축 상에 위치하고, 상기 응력 축에 평행하도록 배치되는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 7,
A load cell using a nano strain sensor, wherein the silicon nanowires of the first and third resistors are located on the stress axis of the generated stress and arranged parallel to the stress axis.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 저항부 및 제4 저항부의 실리콘 나노와이어는 발생된 응력의 응력 축을 벗어난 위치에 위치하고, 상기 응력 축에 직교하도록 배치되는, 나노 스트레인 센서를 이용한 로드 셀.
In claim 7,
A load cell using a nano strain sensor, wherein the silicon nanowires of the second and fourth resistors are located at a position outside the stress axis of the generated stress and are arranged orthogonal to the stress axis.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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