KR101646048B1 - Capacitive humidity sensor for measuring the moisture of the leaves - Google Patents

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KR101646048B1
KR101646048B1 KR1020150021405A KR20150021405A KR101646048B1 KR 101646048 B1 KR101646048 B1 KR 101646048B1 KR 1020150021405 A KR1020150021405 A KR 1020150021405A KR 20150021405 A KR20150021405 A KR 20150021405A KR 101646048 B1 KR101646048 B1 KR 101646048B1
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leaves
humidity sensor
polymer
pdms
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KR1020150021405A
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장성필
양희준
김덕수
최교상
유민수
채지성
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a capacitive humidity sensor to measure moisture of leaves, comprising: a polymer substrate formed with polymer having flexible properties; an electrode formed on an upper side of the polymer substrate to measure moisture of the leaves; polydimethylsiloxane (PDMS) formed on an upper side of the electrode, and adhering to the leaves; and a plurality of through holes penetrating into the polymer substrate and the PDMS.

Description

나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서{Capacitive humidity sensor for measuring the moisture of the leaves}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a humidity sensor for measuring the moisture content of a leaf,

본 발명은 정전용량형 습도센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a capacitive humidity sensor, and more particularly, to a capacitive humidity sensor for measuring moisture of a leaf.

우리가 사용하는 물의 사용량 중 70%가 관개에서 사용되는 점을 감안하면, 식물에 물을 정확하게 공급하는 것은 물을 아낄 수 있는 가장 좋은 방법이며, 식물의 성장을 증가시킬 수 있는 방법이다.
Given that 70% of the water we use is used in irrigation, supplying water to the plant is the best way to save water and is a way to increase plant growth.

식물의 수분을 측정하는데 대표적인 세가지 방법이 있다.There are three typical methods for measuring the moisture of a plant.

첫 번째로 식물의 줄기에서 물의 흐름을 측정하는 방법이다. 이 방법은 많이 사용되고 있지만 결과적으로 잎에서 수분을 얼마나 가지고 있는지 알 수가 없고, 물이 증발되는 양을 알 수가 없다. 또한 실시간 측정이 불가능하다.The first is to measure the flow of water from the stem of a plant. This method is used extensively, but as a result it does not know how much moisture is in the leaves and how much water evaporates. In addition, real-time measurement is impossible.

두 번째로 토양의 수분 함량을 측정하는 방법이다. 이 방법은 그 식물의 수분 상태를 정확히 측정할 수 없다.Secondly, it is a method to measure the moisture content of soil. This method can not accurately measure the water status of the plant.

세 번째로 열화상 카메라를 이용하여 측정하는 방법이다. 이 방법은 장비가 비싸고, 햇빛의 양이나 습도 등에 민감하게 영향을 받기 쉽다.
Thirdly, it is a method of measuring using a thermal camera. This method is expensive equipment, susceptible to the amount of sunlight and humidity and sensitive.

한국 등록특허공보 제10-0951546호는 하부전극과 집적화된 패턴을 갖는 복수의 상부전극 사이에 감습층으로 이루어진 정전용량형 습도 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Korean Patent Registration No. 10-0951546 relates to a capacitive humidity sensor comprising a lower electrode and a humidity layer between a plurality of upper electrodes having a pattern integrated and a method of manufacturing the same.

한국 등록특허공보 제10-1093612호는 ROIC 기판 상부에 센서부를 형성함으로써 습도센서를 작게 제작할 수 있음은 물론, 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 표면적이 큰 고분자 소재의 감습층을 형성함으로써 센서의 신뢰도를 높일 수 있는 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Korean Patent Registration No. 10-1093612 discloses that a humidity sensor can be made small by forming a sensor portion on the ROIC substrate and a sensor layer of a polymer material having a large surface area between the lower electrode layer and the upper electrode layer is formed, The present invention relates to a capacitance type humidity sensor and a method of manufacturing the same.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잎을 측정하여 식물의 수분 함량과 증산에 의한 수분 변화를 측정하는 나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서를 제공하는데 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a capacitive humidity sensor for measuring the moisture content of a plant by measuring a leaf and measuring the moisture content of the leaf to measure the moisture change by the evaporation.

상기 목적을 해결하기 위해,In order to solve the above object,

본 발명에 따른 나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서는,The capacitance type humidity sensor for measuring the moisture content of a leaf according to the present invention is characterized in that,

유연한 성질을 가지는 폴리머(polymer)로 형성되는 폴리머 기판, 상기 폴리머 기판의 상측에 형성되어 나뭇잎의 수분을 측정하는 전극, 상기 전극의 상측에 형성되고, 상기 나뭇잎과 점착되는 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 상기 폴리머 기판 및 상기 PDMS를 관통하는 복수의 관통구를 포함한다.A polymer substrate formed of a polymer having flexibility properties, an electrode formed on the polymer substrate to measure moisture of leaves, PDMS (polydimethylsiloxane) formed on the electrode and adhered to the leaves, And a plurality of through-holes passing through the substrate and the PDMS.

상기 폴리머 기판은, 상기 PDMS, 폴리디메틸시록산(polydimethylsiloxane) 및 패릴린(para-xylylene) 중 어느 하나의 고분자 복합체인 것을 특징으로 한다.The polymer substrate is characterized by being a polymer complex of any of PDMS, polydimethylsiloxane, and para-xylylene.

상기 전극은, 양(+)극과 음(-)극이 서로 엇갈리는 빗살형상으로 형성되어 커패시터(capacitor) 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.The electrode is formed in a comb shape in which positive (+) and negative (-) poles are staggered to perform a capacitor function.

상기 전극은, 상기 나뭇잎의 커패시턴스(capacitance)을 이용하여 상기 수분을 측정하는 것을 특징으로 한다.And the electrode measures the moisture using the capacitance of the leaf.

상기 PDMS는, 상기 나뭇잎에 가해지는 외부충격을 완화하고, 절연을 수행하는 것을 특징으로 한다.The PDMS mitigates external impact applied to the leaves and performs insulation.

상기 관통구는, 상기 전극과 기 설정된 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 폴리머 기판 및 상기 PDMS를 동시에 관통되는 것을 특징으로 한다.The through-hole is spaced apart from the electrode at predetermined intervals, and the polymer substrate and the PDMS are simultaneously penetrated.

상기 관통구는, 상기 나뭇잎의 증산작용에서 발생되는 수증기가 빠져나가는 통로인 것을 특징으로 한다.
The through-hole is a passage through which water vapor generated from the vaporizing action of the leaf escapes.

본 발명이 따른 나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서는 잎을 측정하여 식물의 수분 함량과 증산에 의한 수분 변화를 측정할 수 있다.According to the present invention, a capacitance type humidity sensor for measuring the moisture of a leaf can measure the moisture content of the plant and the moisture change by the evaporation by measuring the leaf.

또한 실시간으로 측정이 가능하고, 구조적으로 단순하여 공정이 간단할 수 있다.
In addition, the measurement can be performed in real time, and the process can be simple due to the simple structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터디지털 정전용량형 습도센서의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터디지털 정전용량형 습도센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행 정전용량형 습도센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터디지털 정전용량형 습도센서의 제조방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 평행 정전용량형 습도센서의 제조방법을 설명하기 위한 예시도이다.1 is a plan view illustrating an electrode structure of an interdigital capacitance humidity sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an interdigital capacitance humidity sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a parallel capacitance type humidity sensor according to an embodiment of the present invention.
4 to 9 are diagrams for explaining a method of manufacturing the interdigital capacitance humidity sensor according to an embodiment of the present invention.
10 to 14 are diagrams for explaining a method of manufacturing a parallel capacitance type humidity sensor according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals as used in the appended drawings denote like elements, unless indicated otherwise. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터디지털 정전용량형 습도센서의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.1 is a plan view illustrating an electrode structure of an interdigital capacitance humidity sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 인터디지털 정전용량형 습도센서의 전극(100)은 빗살형상의 구조로 이루어진다. 전극(100)은 제1 전극(110), 제2 전극(120) 및 관통구(130)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the electrode 100 of the interdigital capacitance humidity sensor has a comb-shaped structure. The electrode 100 includes a first electrode 110, a second electrode 120, and a through hole 130.

제1 및 제2 전극(110, 120)은 서로 동일한 형상으로 형성되며, 기 설정된 간격으로 이격되게 형성된다. 상세하게는, 제1 및 제2 전극(110, 120)는 서로 엇갈리도록 형성되어 상기 빗살형상을 이룬다. 상기 빗살형상은 나뭇잎의 커패시턴스(capacitance)를 보다 용이하게 측정할 수 있게 한다.The first and second electrodes 110 and 120 are formed in the same shape and spaced apart from each other at predetermined intervals. In detail, the first and second electrodes 110 and 120 are formed to be interdigitated with each other to form the comb-like shape. The comb shape allows the capacitance of the leaves to be measured more easily.

제1 전극(110)은 양(+)극이 인가되며, 제2 전극(120)은 음(-)극이 인가될 수 있다. 여기서, 제1 전극(110)은 양극에 한정되지 않고 음극이 인가될 수 있으며, 제2 전극(120)도 음극에 한정되지 않고 양극이 인가될 수 있다. 다만, 제1 및 제2 전극(110, 120)은 서로 다른 극이 인가된다.
A positive electrode may be applied to the first electrode 110 and a negative electrode may be applied to the second electrode 120. Here, the first electrode 110 is not limited to the anode but may be applied with the cathode, and the second electrode 120 is not limited to the cathode, and the anode may be applied. However, the first and second electrodes 110 and 120 have different polarities.

관통구(130)는 제1 및 제2 전극(110, 120) 사이에 복수개로 형성된다. 즉, 관통구(130)은 제1 및 제2 전극(110, 120)의 이격된 공간에 형성된다. 관통구(130)은 외부환경에 따라 형성되는 수가 조절될 수 있다. 이 때, 관통구(130)는 나뭇잎의 기공에서 증산작용이 용이하게 발생되도록 한다. A plurality of through-holes 130 are formed between the first and second electrodes 110 and 120. That is, the through-holes 130 are formed in the spaced-apart spaces of the first and second electrodes 110 and 120. The number of the through-holes 130 formed according to the external environment can be adjusted. At this time, the through-hole 130 allows the evaporation action to be easily generated in the pores of the leaves.

여기서, 상기 증산작용은 식물의 나뭇잎에서 물이 수증기가 되어 빠져나가는 현상으로, 뿌리에서 흡수한 물과 무기 양분을 식물 전체에 공급하는 원동력이 된다.
Here, the above-described vaporizing action is a phenomenon in which water leaves the plant as water vapor, which is a driving force for supplying water and inorganic nutrients absorbed from the root to the whole plant.

(제1 (First 실시예Example : : 인터디지털Interdigital 정전용량형 습도센서) Capacitive humidity sensor)

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터디지털 정전용량형 습도센서를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an interdigital capacitance humidity sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 인터디지털 정전용량형 습도센서(1)는 나뭇잎(200) 뒷면에 점착되어 나뭇잎(200)의 수분을 측정한다. 인터디지털 정전용량형 습도센서(1)는 폴리머 기판(210), 전극(220), PDMS(polydimethylsiloxane)(230) 및 관통구(240)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the interdigital capacitance humidity sensor 1 is adhered to the back surface of the leaves 200 to measure moisture of the leaves 200. The interdigital capacitive humidity sensor 1 includes a polymer substrate 210, an electrode 220, PDMS (polydimethylsiloxane) 230, and a through-hole 240.

폴리머 기판(210)은 폴리머(polymer)로 형성되어 유연한 성질을 가진다. 폴리머 기판(210)은 상기 유연한 성질을 이용하여 나뭇잎(200)의 곡면에 대응이 용이하다. 폴리머 기판(210)은 PDMS, 폴리디메틸시록산(polydimethylsiloxane) 및 패릴린(para-xylylene) 중 어느 하나의 고분자 복합체를 포함할 수 있다. The polymer substrate 210 is formed of a polymer and has a flexible nature. The polymer substrate 210 is easy to correspond to the curved surface of the leaves 200 by using the above-mentioned flexible nature. The polymer substrate 210 may include any one of PDMS, polydimethylsiloxane, and para-xylylene.

상기 폴리디메틸시록산은 실리콘을 포함하는 합성 고분로써, 탄성온도 범위가 약 -30 내지 250℃이고, 더 낮은 온도에서는 결정화가 진행된다. 또한 폴리디메틸시록산은 높은 광투과성, 다양한 액체 및 증기에 대한 침투성, 낮은 표면에너지, 비활성, 유연성, 윤활성, 소수성, 이형성과 같은 특징을 가진다.　
The polydimethylsiloxane is a synthetic polymer containing silicon and has an elastic temperature range of about -30 to 250 DEG C, and crystallization proceeds at a lower temperature. Polydimethylsiloxanes also have characteristics such as high light transmittance, permeability to various liquids and vapors, low surface energy, inertness, flexibility, lubricity, hydrophobicity and moldability.

상기 패릴린은 진공중에서 일종의 화학기상증착 (Chemical Vaporation Deposition, CVD) 공정에 의하여 형성되는 고분자이고, 진공상태에서 희박해진 가스에 노출된 표면에 형성되는 열가소성 중합체이다. 패릴린은 탁월한 내수 및 내화학성, 낮은 유전상수 및 탁월한 전기적 절연특성, 높은 광투과도, 생체 친화성, 모재의 형상에 관계없이 균일한 두께의 코팅막을 형성하는 특징을 가진다.The parylene is a polymer formed by a chemical vapor deposition (CVD) process in a vacuum, and is a thermoplastic polymer formed on a surface exposed to a gas diluted in a vacuum state. Parylene is characterized by its excellent water and chemical resistance, low dielectric constant and excellent electrical insulation properties, high light transmittance, biocompatibility, and uniform film thickness regardless of the shape of the base material.

즉, 폴리머 기판(210)은 플렉시블(flexible)하고, 기 설정된 강도를 포함하고 있으며, 전기적 절연이 뛰어나다.
That is, the polymer substrate 210 is flexible, includes predetermined strength, and is excellent in electrical insulation.

전극(220)은 폴리머 기판(210)의 상측에 형성되고, 나뭇잎(200)의 수분을 측정한다. 전극(220)은 식물의 수분 함량과 증산작용에 의한 수분 변화를 측정한다. 여기서, 전극(220)은 커패시터(capacitor) 기능을 수행하여 나뭇잎(200)의 커패시턴스(capacitance)를 측정한다. 따라서, 전극(220)는 나뭇잎(200)의 커패시턴스를 이용하여 상기 수분을 측정을 한다.The electrode 220 is formed on the upper side of the polymer substrate 210 and measures moisture of the leaf 200. The electrode 220 measures the water content of the plant and the water change due to the vaporizing action. Here, the electrode 220 functions as a capacitor to measure a capacitance of the leaf 200. Therefore, the electrode 220 measures the moisture using the capacitance of the leaf 200.

특히, g는 전극 간의 간격을 의미하고, w는 전극의 선폭을 의미하며, L은 전극 중앙에서 다음 전극 중앙까지의 거리를 의미한다. 즉, L은 g+w의 값이다. 여기서, 전기장은 L의 길이만큼 높이도 L만큼 올라갔을 때, 95%의 전기장이 발생한다. 따라서, L의 길이가 나뭇잎(200)의 두께 정도이면, 전극(220)은 대부분의 나뭇잎의 커패시턴스를 측정할 수 있다.In particular, g means the distance between the electrodes, w means the line width of the electrode, and L means the distance from the center of the electrode to the center of the next electrode. That is, L is a value of g + w. Here, an electric field of 95% is generated when the electric field is increased by a height L by the length of L. Thus, if the length of L is about the thickness of the leaf 200, the electrode 220 can measure the capacitance of most of the leaves.

전극(220)은 전도체 물질로 형성된다. 전극(220)은 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 전도율이 좋은 금속물질일 수 있다.
The electrode 220 is formed of a conductive material. The electrode 220 may be a metal material having a good conductivity such as gold, silver, copper, or aluminum.

PDMS(230)는 전극(220)의 상측에 형성되고, 나뭇잎(200)과 점착을 한다. PDMS(230)는 유동적인 나뭇잎(200)에 넓은 영역에 대해 안정적으로 점착이 된다. PDMS(230)는 나뭇잎(200)에 가해지는 외부충격을 완화하고, 절연을 수행한다.
The PDMS 230 is formed on the upper side of the electrode 220 and adheres to the leaf 200. The PDMS 230 stably adheres to the flexible leaf 200 over a wide area. The PDMS 230 alleviates the external impact applied to the leaves 200 and performs insulation.

관통구(240)는 폴리머 기판(210) 및 PDMS(230)를 동시에 관통한다. 관통구(240)는 전극(220)과 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된다. 관통구(240)는 복수개를 이루며 형성되어 나뭇잎(200)의 증산작용에서 발생되는 수증기가 빠져나가는 통로일 수 있다.
The through-holes 240 pass through the polymer substrate 210 and the PDMS 230 at the same time. The through-hole 240 is spaced apart from the electrode 220 by a predetermined distance. The through-holes 240 may be formed as a plurality of passages for passing water vapor generated from the vaporizing action of the leaves 200.

(제2 (Second 실시예Example : 평행 정전용량형 습도센서): Parallel capacitance type humidity sensor)

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행 정전용량형 습도센서를 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a parallel capacitance type humidity sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 평행 정전용량형 습도센서(2)는 두 개의 동일한 습도센서를 포함하고, 나뭇잎(300)의 앞뒤에 상기 두 개의 습도센서가 점착되어 나뭇잎(300)의 수분을 측정한다. 평행 정전용량형 습도센서(2)는 상기 두 개의 습도센서 중 하나는 양극에 인가되고, 나머지 하나는 음극에 인가되어 나뭇잎(300)의 커패시턴스를 측정한다. 평행 정전용량형 습도센서(2)는 폴리머 기판(310), 전극(320), PDMS(330) 및 관통구(340)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the parallel capacitance type humidity sensor 2 includes two identical humidity sensors, and the two humidity sensors are attached to the front and back of the leaves 300 to measure moisture of the leaves 300. In the parallel capacitive humidity sensor 2, one of the two humidity sensors is applied to the anode and the other is applied to the cathode to measure the capacitance of the leaf 300. The parallel capacitive humidity sensor 2 includes a polymer substrate 310, an electrode 320, a PDMS 330, and a through-hole 340.

폴리머 기판(310)은 인터디지털 정전용량형 습도센서(1)의 폴리머 기판(210)과 동일할 수 있다. 즉, 폴리머 기판(310)는 유연한 성질을 이용하여 나뭇잎(300)의 곡면에 대응이 용이하다. 폴리머 기판(310)은 PDMS, 폴리디메틸시록산 및 패릴린 중 어느 하나의 고분자 복합체를 포함할 수 있다. 폴리머 기판(310)은 플렉시블하고, 기 설정된 강도를 포함하고 있으며, 전기적 절연이 뛰어나다.
The polymer substrate 310 may be the same as the polymer substrate 210 of the interdigital capacitive humidity sensor 1. That is, the polymer substrate 310 is easy to correspond to the curved surface of the leaves 300 by using the flexible nature. The polymer substrate 310 may comprise a polymer complex of any one of PDMS, polydimethylsiloxane, and parylene. The polymer substrate 310 is flexible, includes predetermined strength, and is excellent in electrical insulation.

전극(320)은 나뭇잎(300)을 향하는 방향으로 폴리머 기판(310)의 상측에 전체적으로 형성되어 나뭇잎(300)의 수분을 측정한다. 전극(320)은 식물의 수분 함량과 증산작용에 의한 수분 변화를 측정한다. 전극(320)은 커패시터 기능을 수행하여 나뭇잎(200)의 커패시턴스를 측정한다. 따라서, 전극(320)는 나뭇잎(200)의 커패시턴스를 이용하여 상기 수분을 측정을 한다.The electrodes 320 are formed on the upper side of the polymer substrate 310 in the direction toward the leaves 300 to measure moisture of the leaves 300. The electrode 320 measures the water content of the plant and the water change due to the vaporizing action. The electrode 320 performs a capacitor function to measure the capacitance of the leaf 200. Therefore, the electrode 320 measures the moisture using the capacitance of the leaf 200.

전극(320)은 인터디지털 정전 용량형 습도센서(1)의 전극(220)보다 면적이 넓기 때문에, 민감도가 뛰어나다. 즉, 전극(320)은 전극(220)과 같이 패터닝이 된 것이 아니라, 패터닝이 없이 전체적으로 형성됨으로써 넓게 형성되어 있다.Since the electrode 320 is wider than the electrode 220 of the interdigital capacitance type humidity sensor 1, the sensitivity is excellent. That is, the electrode 320 is not patterned like the electrode 220, but is formed as a whole without being patterned.

전극(320)은 전도체 물질로 형성된다. 전극(320)은 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 전도율이 좋은 금속물질일 수 있다.
The electrode 320 is formed of a conductive material. The electrode 320 may be a metal material having a good conductivity such as gold, silver, copper, or aluminum.

PDMS(330)은 인터디지털 정전용량형 습도센서(1)의 PDMS(220)와 동일할 수 있다. PDMS(330)는 나뭇잎(300)을 향하는 방향으로 전극(320)의 상측에 형성되고, 나뭇잎(300)과 점착을 한다. PDMS(330)는 유동적인 나뭇잎(300)에 넓은 영역에 대해 안정적으로 점착이 된다. PDMS(330)는 나뭇잎(200)에 가해지는 외부충격을 완화하고, 절연을 수행한다.
The PDMS 330 may be the same as the PDMS 220 of the interdigital capacitive humidity sensor 1. The PDMS 330 is formed on the upper side of the electrode 320 in the direction toward the leaves 300 and adheres to the leaves 300. The PDMS 330 stably adheres to the flexible leaf 300 over a wide area. The PDMS 330 mitigates the external impact applied to the leaves 200 and performs insulation.

관통구(340)는 폴리머 기판(310), 전극(320) 및 PDMS(330)를 동시에 관통한다. 관통구(340)는 복수개를 이루며 형성된다.The through-hole 340 simultaneously penetrates the polymer substrate 310, the electrode 320, and the PDMS 330. The plurality of through-holes 340 are formed.

여기서, 나뭇잎(300)을 기준으로 상측의 관통구는 광합성을 용이하게 해주면, 하측의 관통구는 증산작용을 용이하게 해주는 장점이 있다.
Here, if the upper through-hole allows the photosynthesis to be facilitated with respect to the leaf 300, the lower through-hole has an advantage of facilitating the evaporation.

(제1 (First 실시예Example : : 인터디지털Interdigital 정전용량형 습도센서의 제조방법) Method of Manufacturing Capacitive Humidity Sensor)

도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터디지털 정전용량형 습도센서의 제조방법을 설명하기 위한 예시도이다.4 to 9 are diagrams for explaining a method of manufacturing the interdigital capacitance humidity sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 인터디지털 정전용량형 습도센서(1)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 이용하여 제조한다. 여기서, MEMS는 미세전자기계시스템으로써, 반도체 공정기술을 기반으로 성립되는 마이크로미터(㎛) 또는 밀리미터(㎜) 크기의 초소형 정밀기계 제작기술을 의미한다.Referring to FIGS. 4 to 9, the interdigital capacitance type humidity sensor 1 is manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Here, MEMS refers to a microelectromechanical system, which is a micrometer (탆) or millimeter (mm) sized ultra-small precision machine manufacturing technology based on semiconductor process technology.

제1 단계는 기판(10)에 폴리머(20)을 증착한다. 상기 기판(10)은 실리콘 웨이퍼 또는 글라스일 수 있다. 제1 단계는 스핀코팅을 이용하여 폴리머(20)를 증착한다. 상기 폴리머(20)는 PDMS, 폴리디메틸시록산 및 패릴린 중 어느 하나의 고분자 복합체를 포함할 수 있다. The first step is to deposit the polymer 20 on the substrate 10. The substrate 10 may be a silicon wafer or glass. The first step is to deposit the polymer 20 using spin coating. The polymer 20 may comprise a polymer complex of any one of PDMS, polydimethylsiloxane, and parylene.

제2 단계는 폴리머(20)의 상측에 전극(30)을 증착한다. 제2 단계는 전극(30)을 스퍼터링(sputtering) 또는 열증착(evaporating)을 이용하여 증착한다. 상기 전극(30)은 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 전도율이 좋은 금속물질일 수 있다. 제2 단계는 물리적 증기 증착 또는 화학적 증기 증착을 이용하여 증착할 수 있다.
In the second step, the electrode 30 is deposited on the polymer 20. In the second step, the electrode 30 is deposited by sputtering or evaporating. The electrode 30 may be a metal material having a good conductivity such as gold, silver, copper, or aluminum. The second step can be deposited using physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

제3 단계는 패터닝한 후, 전극(30)을 식각한다. 제3 단계는 패터닝된 마스크를 이용하여 노광을 한 후, 전극(30)을 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭(dry etching) 또는 화학약품을 사용하는 웨트 에칭(wet etching)으로 식각을 수행할 수 있다.
In the third step, the electrode 30 is etched after patterning. In the third step, the electrode 30 is exposed using a patterned mask, and then the electrode 30 is etched by dry etching using plasma or wet etching using a chemical agent.

제4 단계는 스핀코팅을 이용하여 PMDS(40)를 증착한다. 이 때, PMDS(40)는 식각된 전극(35)을 덮도록 증착된다.
The fourth step is to deposit the PMDS 40 using spin coating. At this time, the PMDS 40 is deposited to cover the etched electrode 35.

제5 단계는 관통구를 형성한다. 제5 단계는 식각된 전극(35)들이 이격된 공간으로 폴리머(20) 및 PMDS(40)를 관통하는 관통구를 형성한다. 제5 단계는 관통구를 형성하기 위해, 마스크를 통한 패터닝을 수행한 후, 식각으로 관통구를 형성할 수 있다.
The fifth step forms a through-hole. The fifth step is to form a through-hole through the polymer 20 and the PMDS 40 into a space where the etched electrodes 35 are spaced apart. In the fifth step, through-holes may be formed by etching after patterning through a mask to form through-holes.

제6 단계는 기판(10)를 제거한다. 제6 단계는 식각된 폴리머(25)로부터 기판(10)를 제거한다. 이를 통해, 인터디지털 정전용량형 습도센서(1)를 생성할 수 있다.
In a sixth step, the substrate 10 is removed. The sixth step removes the substrate 10 from the etched polymer 25. In this way, the interdigital capacitive humidity sensor 1 can be generated.

(제2 (Second 실시예Example : 평행 정전용량형 습도센서의 제조방법): Manufacturing Method of Parallel Capacitive Humidity Sensor)

도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 평행 정전용량형 습도센서의 제조방법을 설명하기 위한 예시도이다.10 to 14 are diagrams for explaining a method of manufacturing a parallel capacitance type humidity sensor according to an embodiment of the present invention.

도 10 내지 도 14를 참조하면, 평행 정전용량형 습도센서(2)는 MEMS를 이용하여 제조한다.Referring to Figs. 10 to 14, the parallel capacitance type humidity sensor 2 is manufactured using MEMS.

제1 단계는 기판(50)에 폴리머(60)을 증착한다. 제1 단계는 스핀코팅을 이용하여 폴리머(60)를 증착한다. 상기 폴리머(60)는 PDMS, 폴리디메틸시록산 및 패릴린 중 어느 하나의 고분자 복합체를 포함할 수 있다. 제1 단계는 물리적 증기 증착 또는 화학적 증기 증착을 이용하여 증착할 수 있다.
The first step is to deposit the polymer 60 on the substrate 50. The first step is to deposit the polymer 60 using spin coating. The polymer 60 may include a polymer complex of any one of PDMS, polydimethylsiloxane, and parylene. The first step may be deposition using physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

제2 단계는 폴리머(60)의 상측에 전극(70)을 증착한다. 제2 단계는 스퍼터링 또는 열증착을 이용하여 전극(70)을 증착한다. 상기 전극(70)은 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 전도율이 좋은 금속물질일 수 있다. 제2 단계는 물리적 증기 증착 또는 화학적 증기 증착을 이용하여 증착할 수 있다.
In the second step, the electrode 70 is deposited on the polymer 60. The second step deposits the electrode 70 using sputtering or thermal evaporation. The electrode 70 may be a metal material having a good conductivity such as gold, silver, copper, or aluminum. The second step can be deposited using physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

제3 단계는 전극(70)의 상측에 PMDS(80)를 증착한다. 제3 단계는 스핀코팅을 이용하여 PMDS(80)를 증착한다.
In the third step, the PMDS 80 is deposited on the upper side of the electrode 70. The third step is to deposit the PMDS 80 using spin coating.

제4 단계는 관통구를 형성한다. 제4 단계는 폴리머(60), 전극(70) 및 PMDS(80)를 동시에 관통하는 관통구를 형성한다. 제4 단계는 관통구를 형성하기 위해, 마스크를 통한 패터닝을 수행한 후, 식각으로 관통구를 형성할 수 있다.
The fourth step forms a through-hole. The fourth step forms a through hole that passes through the polymer 60, the electrode 70, and the PMDS 80 at the same time. In the fourth step, a through-hole may be formed by etching after patterning through a mask to form a through-hole.

제5 단계는 기판(50)를 제거한다. 제6 단계는 식각된 폴리머(65)로부터 기판(50)를 제거한다. 이를 통해, 평행 정전용량형 습도센서(2)를 생성할 수 있다.
The fifth step removes the substrate 50. The sixth step removes the substrate 50 from the etched polymer 65. Thereby, a parallel capacitance type humidity sensor 2 can be generated.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

1: 인터디지털 정전용량형 습도센서
2: 평행 정전용량형 습도센서
10, 50: 기판
20, 60: 폴리머
25, 65: 식각된 폴리머
35, 75: 식각된 전극
45, 85: 식각된 PDMS
30, 70, 100, 220, 230: 전극
110: 제1 전극
120: 제2 전극
130, 240, 340: 관통구
200, 300: 나뭇잎
210, 310: 폴리머 기판
45, 85, 230, 330: PDMS1: Inter-digital capacitive humidity sensor
2: Parallel Capacitive Humidity Sensor
10, 50: substrate
20, 60: polymer
25, 65: etched polymer
35, 75: etched electrode
45, 85: etched PDMS
30, 70, 100, 220, 230: electrode
110: first electrode
120: second electrode
130, 240, 340: through hole
200, 300: Leaves
210, 310: Polymer substrate
45, 85, 230, 330: PDMS

Claims (7)

유연한 성질을 가지는 폴리머(polymer)로 형성되는 폴리머 기판;
상기 폴리머 기판의 상측에 형성되어 나뭇잎의 수분을 측정하는 전극;
상기 전극의 상측에 형성되고, 상기 나뭇잎과 점착되는 PDMS(polydimethylsiloxane); 및
상기 폴리머 기판 및 상기 PDMS를 관통하는 복수의 관통구를 포함하는 나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서를 나뭇잎의 일면 또는 양면에 점착시키는 단계; 및
나뭇잎의 커패시턴스(capacitance)를 측정하는 단계
를 포함하는 습도센서를 이용한 나뭇잎의 수분 측정방법.
A polymer substrate formed of a flexible polymer;
An electrode formed on the polymer substrate to measure moisture of the leaf;
PDMS (polydimethylsiloxane) formed on the electrode and adhered to the leaf; And
Adhering a capacitive humidity sensor for measuring moisture of a leaf including the polymer substrate and a plurality of through-holes passing through the PDMS to one surface or both surfaces of the leaves; And
The step of measuring the capacitance of the leaves
A method for measuring the moisture content of a leaf using a humidity sensor comprising:
제 1항에 있어서,
상기 폴리머 기판은,
상기 PDMS, 폴리디메틸시록산(polydimethylsiloxane) 및 패릴린(para-xylylene) 중 어느 하나의 고분자 복합체인 것을 특징으로 하는 나뭇잎의 수분 측정방법.
The method according to claim 1,
The above-
Wherein the polymer is a polymer complex of any of PDMS, polydimethylsiloxane and para-xylylene.
제 1항에 있어서,
상기 전극은,
양(+)극과 음(-)극이 서로 엇갈리는 빗살형상으로 형성되어 커패시터(capacitor) 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 나뭇잎의 수분 측정방법.
The method according to claim 1,
The electrode
Wherein a positive electrode and a negative electrode are formed in a comb shape so as to function as a capacitor.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 PDMS는,
상기 나뭇잎에 가해지는 외부충격을 완화하고, 절연을 수행하는 것을 특징으로 하는 나뭇잎의 수분 측정방법.
The method according to claim 1,
In the PDMS,
Wherein the external impact applied to the leaves is alleviated and insulation is performed.
제 1항에 있어서,
상기 관통구는,
상기 전극과 기 설정된 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 폴리머 기판 및 상기 PDMS를 동시에 관통되는 것을 특징으로 하는 나뭇잎의 수분 측정방법.
The method according to claim 1,
The through-
Wherein the polymer substrate and the PDMS are simultaneously spaced apart from the electrode at predetermined intervals.
제 1항에 있어서,
상기 관통구는,
상기 나뭇잎의 증산작용에서 발생되는 수증기가 빠져나가는 통로인 것을 특징으로 하는 나뭇잎의 수분 측정방법.
The method according to claim 1,
The through-
Wherein the water vapor generated from the vaporizing action of the leaves is a passage through which leaves water escapes.
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