KR20200106745A - Pressure Resistive Pressure Sensor with Easy Pressure Distribution Confirmation Structure - Google Patents

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KR20200106745A
KR20200106745A KR1020190025342A KR20190025342A KR20200106745A KR 20200106745 A KR20200106745 A KR 20200106745A KR 1020190025342 A KR1020190025342 A KR 1020190025342A KR 20190025342 A KR20190025342 A KR 20190025342A KR 20200106745 A KR20200106745 A KR 20200106745A
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    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact

Abstract

The present invention relates to a piezoresistive pressure sensor having an easy pressure distribution confirmation structure. The piezoresistive pressure sensor having the easy pressure distribution confirmation structure according to the present invention includes: an upper film (10); a lower film (20) spaced apart from a lower side of the upper film (10); a plurality of upper electrodes arranged in parallel along a first direction on a lower end of the upper film (10); a plurality of lower electrodes arranged on an upper end of the lower film (20) in parallel along a second direction different from the first direction; a sensor layer (50) disposed on a space between the upper film (10) and the lower film (20); and a plurality of vacuum through holes (60) formed through the upper film (10) while avoiding the upper electrodes. When vacuum pressurization is applied through the plurality of vacuum through holes (60), magnitude of an applied vacuum pressing force can be measured by using a resistance variation and a capacitance change, which are generated through using a separation distance variation between the plurality of upper electrodes and the lower electrodes and deformation of the separation. In addition, by using a pneumatic pressure applied through the plurality of vacuum through holes (60), formed pressure distribution can be confirmed.

Description

용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서{Pressure Resistive Pressure Sensor with Easy Pressure Distribution Confirmation Structure}Piezoresistive pressure sensor with easy pressure distribution confirmation structure {Pressure Resistive Pressure Sensor with Easy Pressure Distribution Confirmation Structure}

본 발명은 용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서에 관한 것으로, 압력 센서의 일면을 관통하도록 형성된 진공홀을 통해 가해진 공압을 이용하여 형성된 압력 분포의 확인을 가능하게 하는 압저항형 압력센서에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoresistive pressure sensor having an easy pressure distribution confirmation structure, and a piezoresistive pressure that enables confirmation of a pressure distribution formed by using a pneumatic pressure applied through a vacuum hole formed to penetrate one surface of the pressure sensor. It's about the sensor.

사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 사회 구현에서 센서는 인터넷망과 함께 매우 중요한 기술구성 부문을 차지하는 핵심 기술이고, 이중에서 압력 센서의 수요는 다양한 분야에서 지속해서 확대될 전망이다. 국내에서는 현재 일부 저가형 압력 센서 만을 생산 및 공급하는 수준의 영세성을 면치 못하고 있으나, 국외에선 압력 센서가 전후방 산업에 기술기여도 및 활용도가 매우 큰 소자로 인식하고 개발 및 생산에 지속해서 참여하고 있다.In the realization of the Internet of Things (IoT) society, sensors are a core technology that occupies a very important technological component along with the Internet network, and among them, the demand for pressure sensors is expected to continue to expand in various fields. In Korea, currently, only some low-cost pressure sensors are produced and supplied, but in foreign countries, pressure sensors are recognized as a device with very high technological contribution and utilization to the front and rear industries, and continue to participate in development and production.

압력 센서는 두 물체 간의 상호 작용하는 힘의 크기를 나타내는 물리적 양을 측정하는 디바이스로서 힘의 전달 크기, 힘의 방향 등을 측정하는 데 매우 광범위하게 사용되고 있는 센서이다. 즉, 압력 센서는 가해지는 힘의 크기를 물리량으로 받아들이고 이를 전기적인 신호로 변환시켜 출력해 주는 감지기로 고압, 중압, 저압 등 사용 용도에 따라 응용되는 분야가 매우 다양한 센서이다.A pressure sensor is a device that measures a physical quantity representing the magnitude of a force interacting between two objects, and is a sensor that is very widely used to measure the magnitude of a force transmission and a direction of force. In other words, a pressure sensor is a sensor that accepts the magnitude of the applied force as a physical quantity and converts it into an electrical signal and outputs it.

상기 압력 센서를 사용하는 분야는 의료, 자동차, 항공, 공업 계측, 가전, 환경제어분야 등의 전반적 산업제품과 산업시설에 응용되고 있으며, 측정 원리는 힘의 변화에 따른 재료의 저항 또는 유전율 변화를 이용하는 것으로서 종전의 전기/기계식 감지 방법과 달리 필름 두께로 얇고 두께편차가 최소화 되도록 계속 발전하는 중이다.The field of use of the pressure sensor is applied to general industrial products and industrial facilities such as medical, automobile, aviation, industrial measurement, home appliance, and environmental control, and the measurement principle is to measure the resistance or dielectric constant change of the material according to the change of force. Unlike the previous electric/mechanical sensing method, it is being used as a thin film and continues to develop to minimize thickness deviation.

압력감지 방식에 따라서 압저항형(Piezoresistive)과 정전용량형(Capacitive) 방식으로 나누어 볼 수 있다.According to the pressure sensing method, it can be divided into piezoresistive and capacitive types.

압저항형 압력 센서는 후막 공정 또는 반도체 공정을 이용하여 얇은 후·박막을 형성하고 압력에 의해 후·박막층의 접촉 면적과 두께가 변형되면 압저항체의 저항이 달라지는 것을 감지하여 압력을 측정한다.The piezoresistive pressure sensor measures the pressure by forming a thin thick film using a thick film process or a semiconductor process, sensing that the resistance of the piezoresistive body changes when the contact area and thickness of the thick film layer is deformed by pressure.

상기 압저항형 압력센서는 정성 및 정량 분석이 가능하고, 로그 데이터 관리 및 보정이 가능한 구조를 가짐으로 인해서 높은 신뢰도를 가지게 된다. 또한, 간편한 계측 환경 구현 및 압력 분포의 실시간 계측을 가능하게 한다.The piezoresistive pressure sensor is capable of qualitative and quantitative analysis, and has a high reliability because it has a structure capable of managing and correcting log data. In addition, it enables a simple measurement environment and real-time measurement of pressure distribution.

한편, 압저항형 압력센서에 대한 압력 분포를 확인하는 방안은 현재로서는 감압지에 의존하는 방안을 들 수 있는데, 상기 방안의 경우는 정량적인 분석 및 결과 자료 관리에 어려움이 있게 되고, 이에 따라 측정 결과에 대한 신뢰도에 의심이 가는 상황이 있게 되는 것과 더불어 계측의 소요 시간이 상당히 소요된다는 문제점이 있다.On the other hand, the method of checking the pressure distribution for the piezoresistive pressure sensor currently includes a method that relies on a pressure reducing paper. In the case of the method, it becomes difficult to quantitatively analyze and manage the result data. In addition to being suspicious of the reliability of the product, there is a problem that it takes a considerable amount of time for measurement.

저항형 압력센서를 이용한 플렉서블한 가요성 접촉 감지기와 관련된 기술을 제시하는 종래의 문헌으로는 한국등록특허공보 특1994-0000860호, 제10-0188168호를 참조할 수 있다. As a conventional document presenting a technique related to a flexible flexible contact sensor using a resistive pressure sensor, reference may be made to Korean Patent Publication Nos. 1994-0000860 and 10-0188168.

(특허문헌 1) KR1994-0000860 B(Patent Document 1) KR1994-0000860 B

(특허문헌 2) KR10-0188168 B(Patent Document 2) KR10-0188168 B

본 발명은 양압만 측정 가능하다는 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 압력 센서의 상면을 관통하도록 형성된 진공홀을 통해 상기 압력 센서 내부의 공기를 제거함으로써 상기 압력 센서 내에 형성된 음압을 이용하여 형성된 압력 분포의 확인을 가능하게 하는 압저항형 압력센서를 제공하는 것이 목적이다.The present invention is to solve the conventional problem that only positive pressure can be measured, and the pressure distribution formed by using the negative pressure formed in the pressure sensor by removing air inside the pressure sensor through a vacuum hole formed to penetrate the upper surface of the pressure sensor It is an object to provide a piezoresistive pressure sensor that enables confirmation of

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서는, 상부 필름(10); 상기 상부 필름(10)의 하부 측으로 이격 배치되는 하부 필름(20); 상기 상부 필름(10)의 하단 상에 제1 방향을 따라 평행하게 배열되는 복수의 상부 전극들; 상기 하부 필름(20)의 상단 상에 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 평행하게 배열되는 복수의 하부 전극들; 상기 상부 필름(10)과 하부 필름(20) 사이의 이격된 공간 상에 배치되는 센서층; 및 상기 상부 전극들을 회피한 상태에서 상기 상부 필름(10) 상에 관통 형성된 복수의 진공 관통홀(60);을 포함하고, 상기 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 진공 가압이 가해지는 경우에, 상기 복수의 상부 전극들과 하부 전극들 간의 이격 거리 변동 및 상기 분리의 변형을 통해 발생하는 저항의의 변동 및 커패시턴스의 변화를 이용하여 가해지는 진공 가압력의 크기를 측정하며, 상기 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 가해진 공압을 이용하여 형성된 압력 분포의 확인을 가능하게 한다.A piezoresistive pressure sensor having an easy pressure distribution check structure according to the present invention for achieving the above object includes an upper film 10; A lower film 20 spaced apart from the lower side of the upper film 10; A plurality of upper electrodes arranged in parallel along a first direction on a lower end of the upper film 10; A plurality of lower electrodes arranged on the upper end of the lower film 20 in parallel along a second direction different from the first direction; A sensor layer disposed on the spaced apart space between the upper film 10 and the lower film 20; And a plurality of vacuum through holes 60 penetrating through the upper film 10 while avoiding the upper electrodes, and when vacuum pressure is applied through the plurality of vacuum through holes 60 , Measuring the magnitude of the vacuum pressing force applied using the variation of the separation distance between the plurality of upper electrodes and the lower electrodes and the variation of resistance generated through the variation of the separation and the variation of capacitance, and penetrating the plurality of vacuums It is possible to confirm the pressure distribution formed by using the pneumatic pressure applied through the hole 60.

상기 상부 필름(10) 및 하부 필름(20)은 글래스, 절연 처리된 금속박판, 페브릭 또는 PET, PI 등의 고분자 기판을 사용한다.The upper film 10 and the lower film 20 are made of glass, an insulated metal thin plate, fabric, or a polymer substrate such as PET or PI.

상기 상부 전극과 하부 전극은 구리, 은 또는 금이다.The upper electrode and the lower electrode are copper, silver or gold.

상기 상부 전극과 하부 전극은, 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 및 투명 전도성 산화물(TCO)을 포함하는 물질들 중 어느 하나이다.The upper and lower electrodes are indium tin oxide (ITO), carbon nanotubes (CNT), graphene, metal nanowires, conductive polymers (PEDOT, Poly(3,4)). -ethylenedioxythiophene)) and a transparent conductive oxide (TCO).

상기 센서층(50)은 실리콘, 그라파이트, 페라이트, 카본, 각 종 산화물 및 황화물과 실리콘 고무, 폴리에스테르, 에폭시, 페녹시, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 바인더와 반도체, 유전체 재료의 혼합 복합체로 구성된다.The sensor layer 50 is a mixture of silicon, graphite, ferrite, carbon, various oxides and sulfides, silicon rubber, polyester, epoxy, phenoxy, acrylic, polyamide, polyimide, and other binders, and semiconductor and dielectric materials Consists of

상기 제1 방향과 제2 방향은 상호 교차한다.The first and second directions cross each other.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서는 반도체 생산 설비를 구성하는 반도체 이송 장치와 같이 생산 공정 중인 반도체 칩을 각 공정 내지 챔버로 위치 변경하는 과정에서 사용되는 공압 액츄에이터의 일정한 진공 압력 품질을 확보하게 한다.The piezoresistive pressure sensor having an easy pressure distribution check structure according to the present invention as described above is used in the process of changing the position of a semiconductor chip in the production process to each process or chamber, such as a semiconductor transfer device constituting a semiconductor production facility. It ensures a constant vacuum pressure quality of the pneumatic actuator.

즉, 반도체 공정 중에 반도체 이송 장치 상에 본 발명에 따른 압력 센서를 일정한 주기로 배치하여 가해지는 진공 압력을 테스트함으로써 일정한 수준의 진공 압력을 가하도록 한다.That is, during the semiconductor process, the pressure sensor according to the present invention is placed on the semiconductor transfer device at a constant period to test the applied vacuum pressure to apply a constant level of vacuum pressure.

본 발명은 가해지는 압력에 따른 압저항의 변화를 일직선에 가까운 상태로 유지함으로써 균일한 전도도의 증가를 가능하게 한 압저항형 압력센서를 구현함으로써 결과적으로 안정적인 진공압 측정을 이루게 한다.The present invention implements a piezoresistive pressure sensor capable of increasing uniform conductivity by maintaining a change in piezoresistance according to an applied pressure in a state close to a straight line, thereby achieving a stable vacuum pressure measurement.

본 발명은 압저항형 압력센서 상에 형성된 복수의 진공홀을 통해 획득되는 복수의 센싱 포인트를 통한 보정 알고리즘을 통해 디스플레이를 하는 것과 동시에 타임 딜레이를 최소화할 수 있다. The present invention can minimize a time delay while performing a display through a correction algorithm through a plurality of sensing points acquired through a plurality of vacuum holes formed on a piezoresistive pressure sensor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압저항형 압력센서를 이루는 상부 필름과 하부 필름이 분리된 상태의 단면도이다.
도 2는 도 1의 압저항형 압력센서를 이루는 상부 필름과 하부 필름이 결합된 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압저항형 압력센서 상에 진공 가압을 행하기 시작하는 단계를 보인다.
도 4는 본 발명에 따른 압저항형 압력센서 상에 진공 가압을 충분히 행한 상태의 단계를 보인다.
도 5 및 도 6은 도 1에 따른 압저항형 압력센서를 상부 및 측부에서 각각 바라본 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 압저항형 압력센서의 평면도이다.1 is a cross-sectional view of a state in which an upper film and a lower film constituting a piezoresistive pressure sensor according to an embodiment of the present invention are separated.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a state in which an upper film and a lower film constituting the piezoresistive pressure sensor of FIG. 1 are combined.
3 shows a step of starting to vacuum pressurize on the piezoresistive pressure sensor according to the present invention.
4 shows a step in a state in which vacuum pressurization is sufficiently performed on the piezoresistive pressure sensor according to the present invention.
5 and 6 are views of the piezoresistive pressure sensor according to FIG. 1 as viewed from the top and the side, respectively.
7 is a plan view of a piezoresistive pressure sensor according to another embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to be fully informed. In the drawings, the same reference numerals refer to the same elements.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따라 용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서를 설명한다.Hereinafter, a piezoresistive pressure sensor having an easy pressure distribution checking structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

본 발명에 따른 압저항형 압력센서는 상부 필름(10), 상부 필름(10)의 하부 측으로 이격 배치되는 하부 필름(20), 상부 필름(10)의 하단 상에 제1 방향을 따라 평행하게 배열되는 복수의 상부 전극들(30), 하부 필름(20)의 상단 상에 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 평행하게 배열되는 복수의 하부 전극들(40), 상부 전극(30)과 하부 전극(40) 상에 도포된 센서층(50), 상부 전극들을 회피한 상태에서 상부 필름(10) 상에 관통 형성된 복수의 진공 관통홀(60) 및 상부 필름(10)과 하부 필름(20) 사이에 배치되어 져 상하부 필름(10,20) 간의 결합을 가능하게 하는 접착층(70)을 포함한다.The piezoresistive pressure sensor according to the present invention is arranged in parallel along the first direction on the upper film 10, the lower film 20 spaced apart from the lower side of the upper film 10, and the upper film 10 A plurality of upper electrodes 30 and a plurality of lower electrodes 40 and upper electrodes 30 arranged in parallel along a second direction different from the first direction on the upper end of the lower film 20 The sensor layer 50 applied on the lower electrode 40, a plurality of vacuum through holes 60 formed through the upper film 10 while avoiding the upper electrodes, and the upper film 10 and the lower film 20 ) It is disposed between and includes an adhesive layer 70 that enables bonding between the upper and lower films 10 and 20.

복수의 상부 전극들 및 복수의 하부 전극들은 각각 전기적으로 접촉되는 단자에 접속된다. 상부 전극들은 횡방향으로 평행하게 배열되어 복수의 상부 전극을 형성할 수 있고, 하부 전극들이 종방향으로 평행하게 배열되어 복수의 하부전극을 형성할 수 있다. 상기와 달리 상부 전극들이 종방향으로 나란하게 배열되어 복수의 상부전극을 형성하고, 하부 전극들이 횡방향으로 나란하게 배열되어 복수의 하부전극을 형성할 수 있다.The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes are each connected to a terminal in electrical contact. The upper electrodes may be arranged in parallel in the horizontal direction to form a plurality of upper electrodes, and the lower electrodes may be arranged in parallel in the vertical direction to form a plurality of lower electrodes. Unlike the above, the upper electrodes may be arranged side by side in the vertical direction to form a plurality of upper electrodes, and the lower electrodes may be arranged side by side in the horizontal direction to form a plurality of lower electrodes.

상기 제1 방향과 제2 방향은 상호 교차하도록 설정이 가능하다. 구체적인 실시예로서는, 직교하도록 설정하는 것이 가능할 수 있다.The first direction and the second direction may be set to cross each other. As a specific embodiment, it may be possible to set to be orthogonal.

복수의 상부 전극들 및 복수의 하부 전극들은 공지된 가요성 인쇄 회로 제조 방법에 의해 형성될 수 있다. 일례로서, 전극 패턴은 감광성 내식막을 갖고 있는 구리층에 인가된 다음 불필요한 구리를 에칭하여 패턴을 형성하거나 도전성 잉크를 이용하여 전극 패턴을 직접 인쇄하는 방법이 사용될 수 있다. 이후, 전극 패턴은 저항 성분을 갖는 저항성 피막으로 피막되거나 혹은 저항성 잉크를 이용하여 후막 인쇄될 수 있고 또 다른 방법으로도 인가될 수 있다.The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes may be formed by a known method of manufacturing a flexible printed circuit. As an example, the electrode pattern may be applied to a copper layer having a photosensitive resist, and then unnecessary copper is etched to form a pattern, or a method of directly printing an electrode pattern using conductive ink may be used. Thereafter, the electrode pattern may be coated with a resistive film having a resistive component or may be thick film printed using resistive ink, and may be applied by another method.

상술한 압저항형 압력 센서는 인가 압력에 대한 저항 변화는 일반적으로 반비례 특성을 갖게 되는데, 대향 전극들 사이의 저항이 최대로 감소하는 임계 지점에 도달할 때까지 저항 변화 특성이 유지되는 것이 바람직하다.In the piezoresistive pressure sensor described above, the resistance change with respect to the applied pressure is generally inversely proportional, and it is preferable that the resistance change characteristic is maintained until a critical point at which the resistance between the counter electrodes decreases to the maximum is reached. .

한편, 본 발명의 다른 실시예로서는 유전율 변화형 압력센서에 적용하는 것이 가능하다. 상기 유전율 변화형 압력센서는 상술한 압저항형 압력센서를 이루는 구성요소들을 공유하는 것일 수 있다.On the other hand, as another embodiment of the present invention, it is possible to apply it to a dielectric constant pressure sensor. The dielectric constant pressure sensor may share components constituting the piezoresistive pressure sensor described above.

상기 센서층(50)은 반도성, 유전성 재료와 고분자 재료의 복합체를 이용함으로써 멀티 터치 분해능을 높여 멀티 터치의 경우 접촉 위치가 가까울수록 간섭 문제가 작아지도록 할 수 있다. 본 발명에 적용되는 센서층(50)은 바인더 기능을 하는 재료일 수 있는데, 가해지는 하중에 따라서 적절한 탄성 복원이 가능한 재료로서 실리콘 고무, 폴리에스테르, 에폭시, 페녹시, 아크릴, 폴리아미드 및 폴리이미드 등을 적용할 수 있다.The sensor layer 50 may increase multi-touch resolution by using a composite of a semiconducting, dielectric material and a polymer material, so that an interference problem decreases as the contact position is closer in the case of multi-touch. The sensor layer 50 applied to the present invention may be a material that functions as a binder. Silicone rubber, polyester, epoxy, phenoxy, acrylic, polyamide, and polyimide are materials capable of appropriate elasticity restoration according to the applied load. Etc. can be applied.

상기 센서층(50)은 상부 필름(10)의 하부 상에서 복수의 상부전극을 그 안에 포함한 상태로 배치되는 상부 센서층(51) 및 하부 필름(20)의 상부 상에서 복수의 하부전극을 그 안에 포함한 상태로 배치되는 하부 센서층(56)을 포함한다.The sensor layer 50 includes an upper sensor layer 51 disposed on a lower portion of the upper film 10 and a plurality of upper electrodes included therein, and a plurality of lower electrodes on the upper portion of the lower film 20. It includes a lower sensor layer 56 disposed in a state.

상기 센서층(50)은 실리콘, 그라파이트, 페라이트, 카본, 각 종 산화물 및 황화물과 실리콘 고무, 폴리에스테르, 에폭시, 페녹시, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 바인더와 반도체, 유전체 재료의 혼합 복합체로 구성된다.The sensor layer 50 is a mixture of silicon, graphite, ferrite, carbon, various oxides and sulfides, silicon rubber, polyester, epoxy, phenoxy, acrylic, polyamide, polyimide, and other binders, and semiconductor and dielectric materials Consists of

상기 상부 필름(10) 및 하부 필름(20)은 글래스, 절연 처리된 금속박판, 페브릭 또는 PET, PI 등의 고분자 기판 사용한다.The upper film 10 and the lower film 20 are made of glass, an insulated metal thin plate, fabric, or a polymer substrate such as PET or PI.

상부 필름(10)의 하면에는 복수의 상부전극(30)이 형성되고, 하부 필름(20)의 상면에는 복수의 하부전극(40)이 형성될 수 있다. 복수의 상부전극과 복수의 하부전극은 구리(Cu), 은(Ag) 또는 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 복수의 상부전극과 복수의 하부전극은 투명한 소재로서, 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 또는 투명 전도성 산화물(TCO)로 이루어질 수도 있다.A plurality of upper electrodes 30 may be formed on the lower surface of the upper film 10, and a plurality of lower electrodes 40 may be formed on the upper surface of the lower film 20. The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes may be made of copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au). The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes are transparent materials, such as indium tin oxide (ITO), carbon nanotubes (CNT), graphene, metal nanowires, conductive polymers (PEDOT). , Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) or a transparent conductive oxide (TCO).

도 5 및 도 6의 압저항형 압력센서의 도면을 참조하면, 복수의 진공 관통홀(60)은 상부 전극(30)과 하부 전극(40)으로 이루어진 격자 형상의 배열 상에서 보듯이 매 격자 상에 형성될 수 있지만, 복수의 격자마다 하나씩 배치되는 형태를 가질 수도 있다. Referring to the drawings of the piezoresistive pressure sensor of FIGS. 5 and 6, a plurality of vacuum through-holes 60 are formed on each grid as seen from the grid-shaped arrangement consisting of the upper electrode 30 and the lower electrode 40. Although it may be formed, it may have a form in which one for each of a plurality of grids is disposed.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 진공 관통홀(60)은 상부 전극(30)과 하부 전극(40)으로 이루어진 격자 형상의 배열 상에서 등간격으로 배치되거나 비등간격으로 배치되는 것과 같이 다양한 실시 형태로 적용이 가능하다. 한편, 복수의 진공 관통홀(60)의 직경은 다양한 크기로 설정 가능하다. That is, as shown in FIG. 7, the plurality of vacuum through-holes 60 are arranged at equal intervals or at non-equal intervals on a grid-shaped array consisting of the upper electrode 30 and the lower electrode 40. It can be applied in a form. Meanwhile, the diameters of the plurality of vacuum through holes 60 can be set in various sizes.

상기와 같이, 본 발명 압력센서는 음압 계측 시에 적절한 음압 형성을 위해서 복수의 진공 관통홀의 직경과 밀도를 조절할 수 있다. 즉, 압력센서와 접촉하는 진공 패드의 면적에 따라서 복수의 진공 관통홀을 전체적으로 또는 국부적으로도 배치할 수 있다.As described above, the pressure sensor of the present invention may adjust the diameter and density of a plurality of vacuum through holes to form an appropriate sound pressure when measuring sound pressure. That is, a plurality of vacuum through holes may be entirely or locally disposed according to the area of the vacuum pad in contact with the pressure sensor.

본 발명에 따른 압저항형 압력센서는 제어부를 더 포함할 수 있다.The piezoresistive pressure sensor according to the present invention may further include a control unit.

제어부는 복수의 상부전극과 복수의 하부전극 사이에 형성되는 저항 변화를 이용하여 접촉위치 및 접촉힘의 크기를 측정할 수 있다.The controller may measure the contact position and the magnitude of the contact force by using a change in resistance formed between the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes.

상기 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 진공 가압이 가해지는 경우에, 상기 복수의 상부 전극들과 하부 전극들 간의 센서층(50)의 저항 변화를 통해 발생하는 전압 및 전류의 변화를 이용하여 가해지는 진공 가압력의 크기를 측정한다.When vacuum pressurization is applied through the plurality of vacuum through holes 60, changes in voltage and current generated through a change in resistance of the sensor layer 50 between the plurality of upper electrodes and lower electrodes are used. Measure the magnitude of the applied vacuum pressure.

상기 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 가해진 공압을 이용하여 형성된 압력 분포의 확인을 가능하게 한다.It is possible to check the pressure distribution formed by using the pneumatic pressure applied through the plurality of vacuum through holes 60.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 음압을 형성하기 위한 진공홀인 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 압저항형 압력센서의 내부의 공기를 외부 측으로 유동하게 한다. 이를 통해, 도 4와 같이 진공 엑추에이터가 결합된 압저항형 압력센서의 해당 부위 상에서는 상부 센서층(51)과 하부 센서층(56)이 밀착하는 상태를 갖게 된다. 이를 통해 압저항형 압력센서 중에서 진공 엑추에이터의 결합 부위 및 미결합 부위 간에는 두께 차이가 발생하게 된다.3 to 4, the air inside the piezoresistive pressure sensor flows to the outside through a plurality of vacuum through-holes 60, which are vacuum holes for forming a negative pressure. Through this, as shown in FIG. 4, the upper sensor layer 51 and the lower sensor layer 56 are in close contact with each other on the corresponding portion of the piezoresistive pressure sensor to which the vacuum actuator is coupled. Through this, a difference in thickness occurs between the coupled and uncoupled portions of the vacuum actuator among the piezoresistive pressure sensors.

상기와 같이, 압저항형 압력센서 상에 진공 엑추에이터를 통해 외부의 힘인 하중이 인가되는 경우에 상부 센서재료인 상부 센서층(51)과 하부 센서재료인 하부 센서층(56)의 접촉 저항에 의해서 압력 내지 측정하중이 강할수록 접촉 저항은 작아지고 전류량은 증가하게 된다. 이는 가해지는 힘이 흐르는 전류량에 비례하는 것으로 설명된다.As described above, when a load, which is an external force, is applied to the piezoresistive pressure sensor through a vacuum actuator, the contact resistance between the upper sensor layer 51 as the upper sensor material and the lower sensor layer 56 as the lower sensor material The stronger the pressure or the measured load, the smaller the contact resistance and the higher the current amount. It is explained that the applied force is proportional to the amount of current flowing through it.

복수의 상부 전극과 복수의 하부 전극에 전압이 인가되면 상부전극과 하부전극 사이에 저항이 발생하며, 상호 정전용량이 형성될 수 있다. 이때, 하부 필름(20)을 지지할 수 있는 물체에 올려놓고 손가락 등으로 상부 필름(10)을 누르게 되면 되면, 상부 전극과 하부 전극이 겹쳐진 곳에서 전류가 흐르게 된다. 누르는 힘이 강할수록 센서층(50) 내 전하를 전달할 수 있는 구성 입자 간의 간격이 좁아져서 접촉저항이 작아지며 전류량이 증가한다.When a voltage is applied to the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes, resistance is generated between the upper electrode and the lower electrode, and mutual capacitance may be formed. At this time, when the lower film 20 is placed on an object capable of supporting the lower film 20 and the upper film 10 is pressed with a finger or the like, a current flows in a place where the upper electrode and the lower electrode overlap. The stronger the pressing force, the narrower the gap between constituent particles capable of transferring electric charges in the sensor layer 50 decreases, so that the contact resistance decreases and the amount of current increases.

외부의 힘이 압저항형 압력센서의 상부 필름(10)에 인가되면 이에 의해 그 지점의 상부 전극과 하부 전극의 간격이 좁아지며, 센서층(50)의 저항 변화를 유발할 수 있다. 따라서, 외부의 힘으로 인해 상부 필름(10)이 눌러져 상부 전극과 하부 전극의 간격이 좁아지면, 전류량은 커지게 된다. 즉, 전술한 센서층(50)의 저항 변화를 이용하여 접촉 위치 및 접촉힘을 감지할 수 있게 된다. 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서는 반도체 생산 설비를 구성하는 반도체 이송 장치와 같이 생산 공정 중인 반도체 칩을 각 공정 내지 챔버로 위치 변경하는 과정에서 사용되는 공압 액츄에이터의 일정한 진공 압력 품질을 확보하게 한다.When an external force is applied to the upper film 10 of the piezoresistive pressure sensor, the gap between the upper electrode and the lower electrode at that point becomes narrow, thereby causing a change in resistance of the sensor layer 50. Accordingly, when the upper film 10 is pressed by an external force and the gap between the upper electrode and the lower electrode becomes narrow, the amount of current increases. That is, it is possible to detect the contact position and the contact force by using the resistance change of the sensor layer 50 described above. As described above, the piezoresistive pressure sensor having an easy pressure distribution check structure according to the present invention is used in the process of changing the position of a semiconductor chip in the production process into each process or chamber, such as a semiconductor transfer device constituting a semiconductor production facility. It ensures a constant vacuum pressure quality of the pneumatic actuator.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (6)

상부 필름(10);
상기 상부 필름(10)의 하부 측으로 이격 배치되는 하부 필름(20);
상기 상부 필름(10)의 하단 상에 제1 방향을 따라 평행하게 배열되는 복수의 상부 전극들(30);
상기 하부 필름(20)의 상단 상에 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 평행하게 배열되는 복수의 하부 전극들(40);
상기 상부 필름(10)과 하부 필름(20) 사이의 이격된 공간 상에 배치되는 센서층(50); 및
상기 상부 전극들을 회피한 상태에서 상기 상부 필름(10) 상에 관통 형성된 복수의 진공 관통홀(60);을 포함하고,
상기 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 진공 압이 가해지는 경우에,
상기 복수의 상부 전극들과 하부 전극들 간의 이격 거리 변동 및 상기 분리의 변형을 통해 발생하는 저항의 변동 및 커패시턴스의 변화를 이용하여 가해지는 진공 가압력의 크기를 측정하며,
상기 복수의 진공 관통홀(60)을 통해 가해진 공압을 이용하여 형성된 압력 분포의 확인을 가능하게 하는,
압저항형 압력센서.
An upper film 10;
A lower film 20 spaced apart from the lower side of the upper film 10;
A plurality of upper electrodes 30 arranged in parallel along a first direction on a lower end of the upper film 10;
A plurality of lower electrodes 40 arranged on an upper end of the lower film 20 in parallel along a second direction different from the first direction;
A sensor layer 50 disposed on the spaced apart space between the upper film 10 and the lower film 20; And
Including; a plurality of vacuum through-holes 60 formed through the upper film 10 while avoiding the upper electrodes,
When vacuum pressure is applied through the plurality of vacuum through holes 60,
Measuring the magnitude of the vacuum pressing force applied by using the variation in the separation distance between the plurality of upper electrodes and the lower electrodes and the variation in resistance and capacitance generated through the deformation of the separation,
To enable confirmation of the pressure distribution formed using the air pressure applied through the plurality of vacuum through holes 60,
Piezoresistive pressure sensor.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 필름(10) 및 하부 필름(20)은 글래스, 절연 처리된 금속 박판, 페브릭 또는 PET, PI 등의 고분자 기판을 사용하는,
압저항형 압력센서.
The method of claim 1,
The upper film 10 and the lower film 20 are made of glass, an insulated metal thin plate, fabric, or a polymer substrate such as PET, PI,
Piezoresistive pressure sensor.
제 2 항에 있어서,
상기 상부 전극과 하부 전극은 구리, 은 또는 금인,
압저항형 압력센서.
The method of claim 2,
The upper electrode and the lower electrode are copper, silver or gold,
Piezoresistive pressure sensor.
제 3 항에 있어서,
상기 상부 전극과 하부 전극은,
인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 및 투명 전도성 산화물(TCO)을 포함하는 물질들 중 어느 하나인,
압저항형 압력센서.
The method of claim 3,
The upper electrode and the lower electrode,
Indium Tin Oxide (ITO), Carbon Nano Tube (CNT), Graphene, Metal Nanowire, Conductive Polymer (PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) and Transparent Conductive Oxide Any one of the substances containing (TCO),
Piezoresistive pressure sensor.
제 4 항에 있어서,
상기 센서층(50)은 실리콘, 그라파이트, 페라이트, 카본, 각종 산화물 및 황화물과 실리콘 고무, 폴리에스테르, 에폭시, 페녹시, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 바인더와 도전체, 반도체, 유전체 재료의 혼합 복합체로 구성되는,
압저항형 압력센서.
The method of claim 4,
The sensor layer 50 is made of a binder such as silicon, graphite, ferrite, carbon, various oxides and sulfides, silicone rubber, polyester, epoxy, phenoxy, acrylic, polyamide, polyimide, and a conductor, semiconductor, and dielectric material. Consisting of a mixed complex,
Piezoresistive pressure sensor.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 방향과 제2 방향은 상호 교차하는,
압저항형 압력센서.The method of claim 1,
The first direction and the second direction cross each other,
Piezoresistive pressure sensor.
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