Fabrication of a Micro Electromagnetic Flow Sensor for Micro Flow Rate Measurement

미소 유량 측정을 위한 마이크로 전자 유량 센서의 제작

This paper presents the fabrication of a micro electromagnetic flow sensor for the liquid flow rate measurement. The micro electromagnetic flow sensor has some advantages such as a simple structure, no heat generation, a rapid response and no pressure loss. The principle of the micro electromagnetic flow sensor is based on Faraday's law. If conductive fluid passes through a magnetic field, the electromotive force is generated and detected by two electrodes on the wall of the flow channel. The flow sensor consists of two permanent magnets and a silicon flow channel with two electrodes. The dimension of the flow sensor is $9\;mm\;{\times}\;9\;mm\;{\times}\;1\;mm$. The micro flow channel is mainly fabricated by anisotropic etching of two silicon wafers, and the detection electrodes are fabricated by metal evaporation process. The characteristic of the fabricated flow sensor is obtained experimentally. When the flow rates of water with the conductance of $100-200\;{\mu}S/cm$ are 9.1 ml/min and 62 ml/min, the generated electromotive forces are $261\;{\mu}V$ and 7.3 mV, respectively.

본 논문에서는 패러데이의 전자기 유도 법칙을 응용한 마이크로 전자 유량 센서를 제작하였다. 마이크로전자 유량 센서는 열 발생이 없고 빠른 응답 속도를 가지고 있고 압력 손실이 없는 장점을 가지고 있다. 전도성 유체가 영구 자석 자장 내의 유로를 통과할 때, 유속에 비례하는 유도 기 전력이 발생하게 되는데, 발생된 기 전력은 유로 벽에 제작된 전극으로 검출된다. 마이크로 전자 유량 센서는 유로를 가지고 있는 두 장의 실리콘 웨이퍼 기판과 전극, 그리고 두 개의 영구 자석으로 구성되어 있다. 두 장의 실리콘 웨이퍼 기판을 이방성 식각 공정으로 유로를 제작하고, Cr/Au를 증착하여 전극을 제작한다. 제작된 마이크로 전자 유량 센서에 유량을 변화시킬 때, 발생되는 기 전력을 측정한다.