KR101129924B1

KR101129924B1 - 수위센서의 제조방법

Info

Publication number: KR101129924B1
Application number: KR1020090075086A
Authority: KR
Inventors: 이영태
Original assignee: 안동대학교 산학협력단
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2012-03-23
Also published as: KR20110017567A

Abstract

본 발명은 수위센서의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수위센서 제조방법은, 제1절연필름 상에 도전필름을 라미네이팅 공정을 이용하여 접착하는 제1단계와; 포토리소그래피공정 및 에칭공정을 통해, 서로 인접되어 배치되는 두 개의 전극들을 포함하는 정전용량센서패턴, 및 회로결선을 위한 PCB패턴을 일괄공정으로 형성하는 제2단계와; 상기 정전용량센서패턴 상에 제2절연필름을 라미네이팅 공정으로 접착하는 제3단계와; 상기 PCB 패턴 상에 신호처리를 위한 적어도 하나의 SMD(Surface Mount Devices)형 신호처리 소자를 납땜하거나 신호처리용 전용칩을 본딩하여 신호처리부를 형성하는 제4단계와; 상기 신호처리부를 외부영향으로부터 보호하기 위하여 몰딩하는 제5단계를 구비한다. 본 발명에 따르면, 설치가 용이하고 간단하며, 저가로 제조가 가능하고 측정신뢰도를 높일 수 있다.

수위센서, 센서태그, 레인, 액체, 전극, 정전용량

Description

수위센서의 제조방법{Method for fabricating water level sensor}

본 발명은 수위센서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 특정물체나 장비, 특정지역이나 영역에 사용되는 물이나 화학물질 등의 액체의 수위를 센싱하기 위한 수위센서의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가습기, 세탁기, 저수조 등에 수위 측정을 위한 수위센서가 사용되고 있으며, 반도체나 LCD와 같은 분야에서는 물이나 화학약품과 같은 액체를 보관하다가 사용처에 따라 정확한 양을 공급할 수 있는 저장탱크 등에 액체의 수위를 측정하기 위한 수위센서가 사용되고 있다.

이러한 수위센서는 다양한 방법으로 개발되어 다양하게 사용되고 있으며, 현재 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous sensor network)에 대한 응용분야로 확대되고 있는 실정에 있다.

그러나 유비쿼터스 센서 네트워크 서비스를 위해서는, 센서태그의 응용방법의 특성상 측정신뢰도(reliability)가 높아야하며, 소형이어야 하고 저가(low cost)로 공급될 수 있어야 한다. 또한, 설치가 용이하고 간단하여 센서태그의 설치 에 대한 주위환경에 따른 영향이 적어야 한다. 따라서 이러한 조건을 만족하는 센서태그(sensor tag)의 필요성이 증대되고 있는 실정에 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 수위센서의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 측정신뢰도를 높일 수 있는 수위센서의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소형이고 저가로 공급될 수 있는 수위센서의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 설치가 용이하고 간단한 수위센서의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 수위센서 제조방법은, 제1절연필름 상에 도전필름을 라미네이팅 공정을 이용하여 접착하는 제1단계와; 포토리소그래피공정 및 에칭공정을 통해, 서로 인접되어 배치되는 두 개의 전극들을 포함하는 정전용량센서패턴, 및 회로결선을 위한 PCB패턴을 일괄공정(batch process)으로 형성하는 제2단계와; 상기 정전용량센서패턴 상에 제2절연필름을 라미네이팅 공정으로 접착하는 제3단계와; 상기 PCB패턴 상에 신호처리를 위한 적어도 하나의 SMD(Surface Mount Devices)형 신호처리 소자를 납땜하거나 신호처리용 전용칩을 본딩하여 신호처리부를 형성하는 제4단계와; 상기 신호처리부를 외부영향으로부터 보호하기 위하여 몰딩하는 제5단계를 구비한다.

상기 2단계에서, 상기 정전용량센서패턴, 및 상기 PCB패턴과 함께 안테나패턴도 일괄공정으로 형성될 수 있다.

상기 제2단계와 상기 제3단계 사이에, 상기 제2단계에서 형성된 상기 정전용량센서패턴, 상기 PCB패턴, 및 상기 안테나패턴에 무전해 도금공정을 이용하여 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 및 은(Ag) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 도금을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1절연필름 및 상기 제2절연필름은 PET(Polyethylen Terephthalate) 필름일 수 있다.

상기 제3단계와 상기 제4단계 사이에, 상기 제3단계에서 형성된 상기 제2절연필름상에 강소수성처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제3단계, 상기 제4단계, 및 상기 제5단계 중 선택된 어느 하나의 단계 이후에 상기 제1절연필름의 뒷면에 라미네이팅 공정, 코팅 공정 또는 접착 공정으로 양면접착제 형태로 접착물질막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 수위센서의 구조는, 제1방향으로는 일정길이를 가지며, 제1방향과 교차되는 제2방향의 적어도 한쪽 면에는 복수의 돌기들과 복수의 홈들이 교대로 배열되는 구조로 서로 평행하게 배치되는 제1전극 및 제2전극을 구비하되, 상기 제1전극의 돌기가 상기 제2전극의 홈에 대응되고, 상기 제1전극의 홈에 상기 제2전극의 돌기가 대응되어 서로 맞물리는 형태로 일정간격 이격되어 상기 제1전극 및 상기 제2전극이 배치되는 정전용량센서와; 상기 제1전극 및 상기 제2전극의 상단부에 배치되어 상기 정전용량센서에서 발생된 센싱신호를 통해 수위를 검출하여 검출신호를 발생하는 신호처리부를 구비한다.

상기 수위센서는, 상기 신호처리부의 검출신호를 외부로 전송하거나, 상기 신호처리부, 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전원을 공급하기 위한 안테나와 전원공급을 위한 태양전지 또는 밧데리를 구비하는 무선형 구조를 가질 수 있다.

상기 수위센서는 상기 신호처리부의 검출신호를 외부로 전달하기 위한 연결선과 전원공급을 위한 연결선을 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 절연필름 위에 도전 필름을 라미네이팅 공정으로 접착하고 포토리소그라피 및 에칭 공정으로 전극을 형성하기 때문에 대량생산이 용이하다. 또한 다양한 모양 및 사이즈의 센서를 제작할 수 있으며, 재료비가 낮기 때문에 센서의 단가도 매우 낮출 수 있다. 그리고, 센서의 감도가 비교적 높고, 플라스틱 등의 필름을 이용하여 센서를 제작하기 때문에 유연하고, 가벼워서 구조물에 장착이 용이하다. 센서의 뒷면 또는 전면에 접착물질막(접착테이프)이 형성되어 있어서 구조물에 특별한 기구 설계 없이 간편하게 접착하여 장착할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서 제조방법을 공정순서대로 나타낸 공정순서 단면도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서의 제조를 위해, 제1절연필름(100)을 준비한다. 그리고 상기 제1절연필름(100)상에 도전필름(110)을 라미네이팅(laminating) 공정을 이용하여 접착한다.

상기 제1절연필름(100)은 PET(Polyethylen Terephthalate) 필름일 수 있다.

상기 도전필름은(110)은 수위센서의 전극이나, 안테나, 회로 등의 재질을 이루는 것으로써, 구리 필름(copper film)이 주로 사용되나, 이에 한정됨이 없이, 황동이나 청동 등과 같은 구리 성분이 일부 재질로서 함유된 구리 합금(alloy) 필름이 사용될 수도 있다. 또한 니켈, 금 또는 은 등의 다른 도전성 재질의 필름이 사용될 수 있음은 당연하다.

상기 라이네이팅 공정은, 미리 예열된 100～120℃정도의 온도에서 라미네이팅 기계로 롤링 코팅(rolling coating) 시키는 방식을 포함할 수 있다. 상기 도전필름은(110)은 100～120℃ 정도의 온도를 벗어난 온도범위에서 코팅 될 수 있음은 물론이다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 도전필름(110) 상에 포토리소그래피공정(photolithography) 및 에칭공정을 통해, 서로 인접되어 배치되는 두 개의 전극들을 포함하는 정전용량센서패턴(전극패턴)(110a), 및 회로결선을 위한 PCB패턴 (110b)을 일괄공정으로 형성하게 된다.

여기서 상기 정전용량센서패턴(110a), 및 상기 PCB패턴(110b)과 함께 안테나패턴(110c)도 일괄공정으로 형성될 수 있다. 상기 안테나 패턴(110c)은 필요할 경우에만 형성될 수 있다. 이하에서는 안테나 패턴(110c)이 함께 형성되는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.

상기 포토리소그래피공정은 상기 도전필름(110) 상에 감광성 드라이필름(photosensitive dry film)(174)을 코팅하거나 포토레지스트막을 형성하고 노광 및 현상공정을 통하여 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)을 형성하기 위한 마스크패턴(미도시)을 형성하는 것이다.

상기 에칭공정은 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 도전필름(110)의 일부를 에칭하여 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)을 형성하는 공정을 말한다. 상기 에칭공정은 습식에칭이나 건식에칭, 플라즈마 에칭방법을 포함하여 다양한 에칭방법이 이용될 수 있다.

이후 상기 마스크 패턴은 세정공정 등을 포함하는 별도의 공정을 통해 제거된다.

여기서 다른 예에 따르면, 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)은 스크린 프린팅, 증착이나 스퍼터링공정으로 제작이 가능한 금속 또는 도전박막으로도 형성할 수 있다. 또한, 증착이나 스퍼터링공정을 이용하여 금, 은, 백금, 구리, 니켈 등을 코팅한 후 에칭하는 방법으로 형성할 수도 있으며, 스크린 프린팅 방법으로 카본 또는 은을 재질로 하여 형성하 는 것도 가능하다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)이 형성된 상기 제1절연필름(100) 중에서, 상기 정전용량센서 패턴(110a)이 형성된 부분에만 제2절연필름(120)을 라미네이팅 공정을 이용하여 접착한다.

상기 제2절연필름(120)을 접착하는 공정이전에 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)에 도금공정이 수행될 수 있다. 상기 도금을 위해 사용되는 도금물질은, 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 및 은(Ag) 중에서 선택된 어느 하나의 물질일 수 있다. 그리고 상기 도금공정은 서로 재질을 달리하여 적어도 두 번 이상 수행될 수도 있다. 예를 들어, 니켈 도금을 수행한 이후에 금도금이 연속적으로 수행되는 것이 가능하다.

상기 도금공정은 무전해 도금공정이 수행될 수 있다.

상기 도금공정은 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)의 저항을 극히 낮추기 위한 것으로, 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)을 니켈이나 금, 백금, 은 등으로 형성하는 것보다 생산단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.

상기 제2절연필름(120)은 상기 정전용량센서 패턴(110a)을 액체로부터 절연보호하고, 손상을 방지하기 위한 것으로, PET(Polyethylen Terephthalate) 필름을 재질로 할 수 있다.

이때 상기 제2절연필름(120) 상에 강소수성 처리를 하는 공정이 추가될 수 있다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 제1절연필름(100)의 뒷면(저면)에 라미네이팅 공정, 코팅 공정 또는 접착공정으로 양면접착제 형태로 접착물질막(130)을 형성한다. 상기 접착물질막(130)은 접착테이프 역할을 위한 것으로, 완성된 수위센서를 특정부위에 접착하거나 고정하기 위한 것이다.

따라서 상기 접착물질막(130) 형성공정은 상술한 공정들 중에서는 선택된 어느 하나의 공정 후에 수행될 수도 있으며, 후술하는 공정들 중에서 선택된 어느 하나의 공정이후에 수행될 수도 있다. 또한 본 발명에 따른 수위센서의 제작이 완료된 이후에 수행되는 것도 가능하다.

다른 실시예로서 상기 접착물질막(130)은 상기 제2절연필름(120) 상에 형성될 수도 있다.

도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 접착물질막(130) 또는 상기 제2절연필름(120)이 형성된 이후에 상기 PCB 패턴(110b) 상에 신호처리를 위한 적어도 하나의 SMD(Surface Mount Devices)형 신호처리 소자를 납땜하거나 신호처리용 전용칩을 본딩하여 신호처리부(140)를 형성하게 된다.

상기 SMD형 신호처리 소자란, 인쇄기판의 표면에 실장하는 전자 부품들 중에서 신호처리를 위해 사용되는 소자를 총칭하며, 표면 실장 기술(SMT)을 이용하여 인쇄기판의 한 면 또는 양면에 실장되는 소자들을 포함할 수 있다. 그리고, 신호처리용 전용칩이란, 수위센서의 신호처리를 위해 별도로 주문 제작되거나 판매되는 주문형 반도체 형태의 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)칩 등을 포 함할 수 있다.

도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 신호처리부(140)를 외부영향으로부터 보호하기 위하여 몰딩한다. 상기 몰딩을 위한 물질은 에폭시 등이 사용될 수 있다. 여기서 몰딩부분(150)은 상기 신호처리부(140) 뿐 아니라 상기 PCB 패턴(110b)부분도 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수위센서는 일반적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 PCB 기판 제작방법으로 제조되는 것도 가능하다. 즉 일반적인 PCB기판 형태로 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)을 제조한 이후에 전체를 절연물질로 코팅하는 방법이 이용될 수 있을 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 정전용량센서패턴(110a)은 도 1a 내지 도 1f에 의한 제조방법으로 제조하고, 상기 PCB패턴(110b)을 포함하는 상기 신호처리부(140)는 일반적인 PCB 기판 형태로 별도로 제조하여 서로 전기적으로 연결시키는 방법으로 상기 수위센서를 제조하는 것도 가능하다.

도 2는 도 1a 내지 도 1f에 의해 제조된 수위센서에 전원공급을 위한 태양전지(170)가 추가된 공정단면도이다.

태양전지(170)는 상기 수위센서가 독자적으로 전원을 공급받기 위한 것으로, 상기 수위센서가 외부로부터 전원을 공급받는 경우에는 필요하지 않을 수 있다.

상기 태양전지(170)는 상기 정전용량센서패턴(110a), 상기 PCB패턴(110b), 및 상기 안테나 패턴(110c)이 형성되지 않은 상기 제1절연필름(100) 상에 부착배치 될 수 있다. 상기 태양전지(170)의 부착은 상기 신호처리부(140) 형성공정 후에 수행될 수 있다.

도 3 내지 도 5는 도 1a 내지 도 1f 및 도 2에서 설명한 공정에 의해 제조된 수위센서의 구조를 설명하기 위한 배치도이다. 도 3 내지 도 5는 수위센서의 전극(110aa,110ab), 몰딩부분(150)을 포함하는 신호처리부(140), 태양전지(170)의 위치나 배치구조를 설명하기 위하여 편의상 도시한 것으로써, 완성된 수위센서의 전체구조를 나타낸 것은 아니며, 완성된 구조에서 몰딩부분(150)이나 제2절연필름(120)을 도시하지 않고 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 일 실시예에 따른 수위센서(200a)는, 제1절연필름(100)상에 정전용량센서를 형성하기 위한 정전용량 센서를 구성하는 제1전극(110aa)과 제2전극(110ab), 신호처리부(140), 안테나(110c), 및 태양전지(170)을 구비한다. 추가적으로 밧데리(건전지)(180)가 배치될 수 있다.

상기 제1전극(110aa) 및 제2전극(110ab)은 제1방향(도면상에서는 상하방향)으로는 일정길이를 가지며, 제1방향과 교차되는 제2방향(도면상에서는 좌우방향)의 적어도 한쪽 면에는 복수의 돌기들과 복수의 홈들이 교대로 배열되는 구조로 서로 평행하게 배치된다.

즉 상기 제1전극(110aa)의 돌기가 상기 제2전극(110ab)의 홈에 대응되고, 상기 제1전극(110aa)의 홈에 상기 제2전극(110ab)의 돌기가 대응되어 서로 맞물리는 형태로 일정간격 이격되어 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)이 배치되게 된다.

하나의 예로 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)은 제2방향으로 돌출된 형태를 가지는 4각형(또는 다각형)의 복수개의 톱니(돌기)들이 일정간격으로 배치된 형태로, 제1방향(전극의 길이방향)으로 일정거리를 가지고 배치되며, 상기 제2전극(110ab)의 톱니들과 상기 제1전극(110aa)의 톱니들이 서로 맞물리는 형태로 배치되며, 상기 제1전극(110aa)과 상기 제2전극(110ab)이 일정간격 이격되도록 배치되게 된다.

그리고 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)의 일단이 상기 PCB 패턴(110b)를 통하여 상기 신호처리부(140)에 전기적으로 연결되게 된다. 상기 신호처리부(140)는 도면상에서 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)의 상단부에 배치되어, 상기 정전용량센서를 구성하는 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)에서 발생된 센싱신호를 통해 수위를 검출하여 검출신호를 발생하게 된다.

상기 신호처리부(140)의 배치구조는 도 3과 같이 일자형으로 배치될 수 있고 원형배치구조를 가질 수도 있으며, 'ㄱ' 자나 'ㄴ' 자 등 다양한 배치구조를 가질 수 있다. 이는 상기 신호처리부(140)를 구성하는 칩이나 소자들의 형태나 크기 또는 배치구조에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

상기 신호처리부(140)의 상단부에 안테나(110c)가 배치되며, 상기 안테나(110c)의 측면에 밧데리(건전지)(180)가 배치되고, 상기 안테나(110c) 및 상기 밧데리(180)의 상단부에 태양전지(170)이 배치될 수 있다.

상기 안테나(110c)는 상기 신호처리부(140), 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)에 일반적인 RF태그와 같이 전원을 공급하거나, 상기 신호처리부 (140)의 검출신호를 외부로 전송하기 위한 것이다. 상기 안테나(110c)의 형태는 도 3과 같이, 속이 빈 정사각형 형태를 가질 수도 있고, 직사각형 형태, 원형, 직선형 등 다양한 형태로 배치되는 것이 가능하다.

도 3은 태양전지(170)가 구비되는 경우의 수위센서를 나타내고 있으나, 본 발명에 따른 수위센서 또는 수위센서태그는 태양전지(170)를 구비하지 않는 무선형(wireless type) 또는 유선형(wire type)으로 제조될 수 있다.

태양전지(170)를 구비하는 무선형의 경우는 도 3에서 설명한 바 있다.

태양전지(170)를 구비하지 않는 무선형 수위센서(200b)의 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 정전용량센서를 구성하는 제1전극(110aa) 및 제2전극(110ab), 신호처리부(140), 통신을 위한 안테나(110c)와 밧데리(건전지)(180)를 구비하며, 배치구조는 도 3에서 설명한 바와 동일 또는 유사하다.

그리고 다른 예로 태양전지(170)를 구비하지 않는 무선형 수위센서의 경우 밧데리(건전지)를 구비하지 않는 수동형(passive type) 수위센서도 가능하다.

태양전지(170)를 구비하지 않은 유선형 수위센서(200c)의 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정전용량센서를 구성하는 제1전극(110aa) 및 제2전극(110ab), 신호처리부(140)를 구비하며, 상기 신호처리부(140)의 신호를 외부로 전송하거나 전원공급을 위한 연결선들(190)을 구비할 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 1 내지 도 5의 구조를 가지는 수위센서(200)에서의 수위측정의 원리를 설명하기 위한 도면들이다.

도 6은 상기 수위센서(200)를 구성하는 전극들(110aa,110ab)이 액체(예를 들 면, 물)가 없는 곳에 노출된 경우이며, 도 7은 상기 수위센서(200)를 구성하는 전극들(110aa,110ab)이 액체(예를 들면, 물)가 존재하는 곳에 노출된 경우의 정전용량 변화를 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 액체가 존재하지 않은 경우에는, 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab) 사이의 정전용량값(C)은 'C=ε*A/d' (여기서 ε은 유전물질의 유전율을 나타내며, A는 상기 전극의 단면적, d는 전극판 사이의 길이를 나타낸다)에 의해 계산할 수 있다. 여기서 공기의 비유전율은 대략 '1' 의 값을 가지는 것으로 알려져 있다.

또한 도 7에 도시된 바와 같이, 액체가 존재하는 경우에도 상기와 같은 식에 의해 정전용량값의 계산이 가능하며, 액체가 물인 경우에는 물의 비유전율이 대략 '80' 으로 알려져 있다.

따라서 액체의 수위가 점점 높아질수록 상기 제1전극(110aa) 및 상기 제2전극(110ab)을 통한 정전용량값(C)은 비례하여 증가하게 되며, 액체의 수위에 비례하여 얻어지는 정전용량값을 읽어 상기 신호처리부(140)를 통해 액체의 수위를 파악하는 것이 가능하다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 수위센서 또는 수위센서 태그(200)의 부착방법을 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 수위측정이 필요한 용기 내부에 수위센서태그 뒷면에 형성된 접착물질막(130) 이용하여 접착하여 장착하는 방법이 있다. 상기 접착물질막은 라미네이팅 공정, 코팅 공정, 및 접착 공정으로 양면접착제 형태로 형성 될 수도 있고, 양면접착제를 부착하여 형성될 수도 있다.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 용기의 외부에 센서 전면 또는 뒷면에 형성된 접착물질막(130)을 이용하여 접착하여 장착할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 용기 내부에 장착할 경우 센서의 감도는 우수할 것으로 판단되나, 센싱 환경에 다소의 영향을 줄 수 있을 것으로 판단되며, 도 9에 도시된 바와 같이, 용기 외부에 장착할 경우에는 센싱 환경에 대한 영향은 전혀 없을 것으로 판단되나, 센서의 감도가 다소 낮아질 수 있을 것으로 판단된다.

본 발명에 따른 수위센서(200)는 액체의 수위를 측정하는 수위센서 뿐 아니라, 강우의 유무를 측정하는 레인센서(rain sensor)로도 적용이 가능하다. 강우 측정 메커니즘은 수위 측정과 동일하게 강우가 발생하여 센서 위에 빗물이 떨어지면 비유전율의 변화에 의한 정전용량의 변화가 발생하기 때문에 강우 유무를 측정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수위센서는 절연필름 위에 도전 필름을 라미네이팅 공정으로 접착하고 포토리소그라피 및 에칭 공정으로 전극을 형성하기 때문에 대량생산이 용이하다. 또한 다양한 모양 및 사이즈의 센서를 제작할 수 있으며, 재료비가 낮기 때문에 센서의 단가도 매우 낮출 수 있다.

그리고, 센서의 감도가 비교적 높고, 플라스틱 등의 필름을 이용하여 센서를 제작하기 때문에 유연하고, 가벼워서 구조물에 장착이 용이하다. 센서의 뒷면 또는 전면에 접착물질막(접착테이프)이 형성되어 있어서 구조물에 특별한 기구 설계 없이 간편하게 접착하여 장착할 수 있다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서 제조방법을 공정순서대로 나타낸 공정순서 단면도들이고,

도 2는 도 1a 내지 도 1f에 의해 제조된 수위센서에 전원공급을 위한 태양전지(170)가 추가된 공정단면도이고,

도 3 내지 도 5는 도 1a 내지 도 1f 및 도 2에서 설명한 공정에 의해 제조된 수위센서의 구조를 설명하기 위한 배치도들이고,

도 6 및 도 7은 도 1 내지 도 5의 구조를 가지는 수위센서에서의 수위측정의 원리를 설명하기 위한 도면들이고,

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 수위센서 또는 수위센서 태그의 부착방법을 나타낸 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 제1절연필름, 110 : 도전필름

110aa,110ab : 전극 110c : 안테나

120 : 제2절연필름 130 : 접착물질막

140 : 신호처리부 170 : 태양전지

180 : 밧데리

Claims

수위센서 제조방법에 있어서:

제1절연필름 상에 도전필름을 라미네이팅 공정을 이용하여 접착하는 제1단계와;

포토리소그래피공정 및 에칭공정을 통해, 정전용량센서패턴, 및 회로결선을 위한 PCB패턴을 일괄공정으로 형성하는 제2단계와;

상기 정전용량센서패턴 상에 제2절연필름을 라미네이팅 공정으로 접착하는 제3단계와;

상기 PCB 패턴 상에 신호처리를 위한 적어도 하나의 SMD(Surface Mount Devices)형 신호처리 소자를 납땜하거나 신호처리용 전용칩을 본딩하여 신호처리부를 형성하는 제4단계와;

상기 신호처리부를 외부영향으로부터 보호하기 위하여 몰딩하는 제5단계를 구비함을 특징으로 하는 수위센서 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 2단계에서, 상기 정전용량센서패턴, 및 상기 PCB패턴과 함께 안테나패턴도 일괄공정으로 형성됨을 특징으로 하는 수위센서 제조방법.
청구항 2에 있어서,

상기 제2단계와 상기 제3단계 사이에, 상기 제2단계에서 형성된 상기 정전용량센서패턴, 상기 PCB패턴, 및 상기 안테나 패턴에 무전해 도금공정을 이용하여 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 및 은(Ag) 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 도금을 수행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 수위센서 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제1절연필름은 PET(Polyethylen Terephthalate)필름 또는 PCB기판이고, 상기 제2절연필름은 PET(Polyethylen Terephthalate) 필름임을 특징으로 하는 수위센서 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 제3단계와 상기 제4단계 사이에, 상기 제3단계에서 형성된 상기 제2절연필름 상에 강소수성처리를 하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 수위센서 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 제3단계, 상기 제4단계, 및 상기 제5단계 중 선택된 어느 하나의 단계 이후에 상기 제1절연필름의 뒷면에 라미네이팅 공정, 코팅 공정, 또는 접착 공정으로 양면접착제 형태의 접착물질막을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 수위센서 제조방법.
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