• 센서학회지
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• 제12권5호
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• pp.199-204
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• 2003

본 논문에서는 Ta-N 스트레인게이지를 이용한 극한 환경용 세라믹 박막형 압력센서의 제작 및 특성에 관하여 연구하였다. 압력감지부로 Ta-N 스트레인게이지를 사용하였으며, SDB(Si-wafer Direct Bonding)와 전기화학적 식각정지법을 이용하여 매몰 cavity를 가지는 저가격 고수율의 Si 박막 다이어프램을 제작하였다. 또한, 실리콘 박막 다이어프램상에 박막형 스트레인게이지를 형성하여 세라믹 박막형 압력센서를 제작하였다. 제작된 세라믹 박막형 압력 센서는 기존의 스트레인 게이지를 이용한 로드셀에 비해서 온도특성이 우수하고 재현성, 소형화, 집적화 및 저가격화가 가능하기 때문에 고온, 고압 등의 각한 환경에서도 사용이 가능할 것으로 기대된다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제10권10호
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• pp.1022-1028
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• 1997

In this paper we present the construction details and output characteristics of a diaphragm-type pressure sensor with Cu-Ni(53:47) thin-film strain gauges. In order to improve the sensitivity and the temperature compensation two circumferential gauges are placed near the center of the diaphragm and two radial gauges are located near the edge. For all the gauges the relative change in resistance ΔR/R with pressure is of the order 10$^{-3}$ for the maximum pressure. The output is found to be linear over the entire pressure range(0-30kfg/cm$^2$)and the output sensitivity obtained is 1.6mV/V. The maximum nonlinearity observed in output characteristics is 0.35%FS for 5V excitation and the hysteresis is less than 0.1%FS.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제14권2E호
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• pp.12-18
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• 1995

용량형 압력센서의 거동을 유한요소법으로 해석하였다. 센서는 원형박막과 이를 강성지지대에 연결하는 몇 개의 다리들로 구성이 되면, 센서재료는 실리콘 단결정이다. 성능에 영향을 미치는 센서구조의 형상변화를 유한요소 해석법을 이용하여 알아보았는데, 고려한 변수들은 원형박막의 직경 및 두께, 그리고 다리는 개수 등이다. 이들 변수의 변화에 따른 마이크의 정적거동해석, 동적 거동해석, 그리고 감도해석 등의 결과를 분석하여 제작하고자 하는 총 15개의 미소형 압력센서 구조중 최선의 것을 결정하였다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1990년도 추계학술대회
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• pp.75-79
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• 1990

반도체 및 전자공업의 급속한 발달에 힘입어 압력센서가 소형, 경량, 대량 생산화됨으로써 의료용으로의 사용이 최근 급속히 늘고 있다. 따라서 본 논문은 현재 가장 활발히 개발되고 있는 압저항형 압력 센서의 원리인 압저항 효과에 대해 이론적인 분석을 상세히 소개하였다. 그리고 기존에 많이 소개된 바 있는 정사각형 모양의 박막모서리 중앙 부분에 위치한 압저항체의 설계 보다 직사각형 박막 중심에 위치한 압저항체의 설계가 우수한 특성을 보일 수 있는 이론적 근거를 설명한다.

• 한국재료학회지
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• 제6권9호
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• pp.937-942
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• 1996

박막 공정 및 마이크로머시닝(micromachining)기술에 의해 제작되는 마이크로 가스 센서는 고온 동작이 필수불가결하며 이 때 안정된 출력을 얻기 위해서 센서 저항 변화에 영향을 줄 수 있는 응집화 현상이 발생하지 말아야 한다. 본 연구에서는 고온 동작시 응집화의 구동력으로 작용하는 여러 요소중의 하나인 응력(stress)을 줄이기 위해서 인가 전력 밀도, 기판온도, 증착 압력 등을 증착 변수로 하여 증착 조건이 (AI, SI)1-xOx박막과 Pt 박막의 제반 물성 및 응력변화에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. (AI, SI)1-xOx박막의 증착 속도와 굴절율 값은 O2분압과 기판 온도가 증가할수록 감소하였으며 응력은 O2분압이 증가함에 따라 인장에서 압축으로 전환된 후 증가하였다. Pt 박막의 경우, 인가 전력이 증가할수록 공정 압력이 감소할수록, 기판 온도가 감소할수록 증착 속도는 증가하였으며 전기 비저항은 감소하였다. Pt 박막의 응력은 인가 전력이 증가할수록, 공정 압력이 증가할수록, 기판 온도가 증가할수록 압축에서 인장의 방향으로 전환된 후 증가하였으며 박막의 전기비저항 및 증착속도에 크게 의존하는 것으로 분석되었다.

• 센서학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-179
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• 2001

현재 사용되어지는 반도체형 압력센서에는 압저항형과 용량형이 있다. 특히 반도체 마이크로 압력센서는 크기도 작고 신호처리회로를 동일칩 위에 집적화 할 수 있어 많은 관심을 모아왔다. 그러나 이러한 형태의 센서들은 제조공정이 복잡해서 생산성이 낮다. 기존의 센서들이 가지는 단점들을 극복하기 위해 새로운 형태의 FET형 압력센서(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제안하고 그 동작특성을 조사하였다. 압력 감지 물질은 PZT(Pb(Zr,Ti)$O_3$)를 사용하였다. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 MOSFET의 게이트 절연막 위에 PZT 압전 박막을 증착하였다. PZT의 안정적 상태인 perovskite 구조를 형성하기 위하여 PbO 분위기에서 열처리하는 기법을 도입하였다. 제작된 PSFET의 감도는 0.38 mV/mmHg이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권2호
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• pp.81-86
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• 2003

반도체형 압력센서를 이용하여 물이나 화학약품 매질의 압력을 측정하기 위해서는 센서를 보호하기 위한 패키징이 필요하다. 스테인레스 봉입형 압력센서는 SUS316으로 패키지 되어있으며 SUS316은 표면이 다량의 크롬과 니켈을 함유하고 있어 내부식성이 강하고 또한 인성 및 응접성이 양호하여 센서를 분리하는 박막으로 널리 사용된다. 그렇지만 SUS316은 강산과 강알칼리 용매에서는 급격히 부식된다. 따라서 내부식성이 우수한 파리렌 막을 SUS316의 표면에 2000A의 Cu막을 증착한 다음에 5㎛ 두께로 처리함으로써 내화학성이 우수한 압력센서를 제작할 수 있었다, 파리렌 막을 코팅하기 전에 봉입형 압력센서의 정확도는 ±0.5%FSO이었고, 코팅 후의 센서도 동일한 특성을 보여주었다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제10권9호
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• pp.938-944
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• 1997

Cu-Ni thin film strain gauges for diaphragm-type pressure sensors were developed. Thin films of Cu-Ni alloys of various compositions were deposited onto glass and stainless steel substrates by RF magnetron sputtering. The effects of composition substrate temperature Ar partial pressure and aging on the electrical properties of Cu-Ni film strain gauges in the thickness range 500~2000$\AA$ are discussed. The maximum resistivity(95.6 $\mu$$\Omega$cm) is obtained from 53wt%Cu-47wt%Ni films while the temperature coefficient of resistance(TCR) becomes minimum(25.6ppm/$^{\circ}C$). The gauge factor is about 1.9.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.54-56
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• 2002

본 논문에서는 뇌압을 측정하기 위해 LC 공진을 이용한 압력센서를 제작하고 그 성능을 시험하였다. 원격 측정용 압력센서는 움직이는 전극역할을 하는 p+ 박막이 있는 실리콘 기판과 고정된 평면 코일이 있는 유리 기판으로 구성되어 있다. 압력에 따라 두 전극 간의 간격이 달라지고 이에 따른 캐피시턴스가 변화하여 공진주파수가 변화하게 된다. 원격 측정용 외부 안테나를 이용하여 측정회로의 공진 주파수에서 위상의 변화를 측정하여 압력을 측정한다. 상부기판은 실리콘 기판을 도핑하여 p+ 막을 형성하고 금속막을 증착하여 전극을 형성한 후 실리콘을 식각하여 완성하고. 하부기판은 유리 기판 위에 금속막을 증착한 후. 전기도금으로 평면 코일을 형성하고 다시 금속막을 증착하여 전극을 형성하여 제작한다. 압력을 변화시킬 때 전극간의 간격의 변화에 따른 공진주파수에서의 위상의 변화를 외부 안테나에 연결된 측정회로를 통해 측정한다. 측정결과 공진주파수인 160 Mhz에서 -0.08 $deg/mmH_2O$의 감도를 얻을 수 있었다.

• 실천공학교육논문지
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• 제6권2호
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• pp.105-110
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• 2014

본 연구에서는 강한 내구성을 지닌 자동차 타이어용 압력센서를 개발하기 위해 박막 물질로서 적용될 티타늄 멤브레인의 기계적 특성이 연구되었다. 제작공정으로 기존의 마이크로 머시닝공정과 적층 공정기술이 동시에 적용되었으며, 티타늄 멤브레인 기반의 압력 센서가 설계, 제조 및 특성화 되었다. 마이크로 머시닝 공정을 통한 티타늄 멤브레인과 기판의 접합 제조과정은 30분 동안의 20 MPa의 압력과 $200^{\circ}C$의 온도과정 후 $24^{\circ}C$에서의 냉각으로 진행된다. 각각의 압력센서 표면은 니켈 도금된 후방전극이 기판 위에 마이크로 소자로 조립되었다. 제작과정에서 발생한 잔류응력을 예측하기 위해 유한요소 해석이 적용되었다. 또한 티타늄 멤브레인의 외부 압력하에서 변형에 의한 처짐이 계산되었다. 제작된 장치의 민감도는 $10.15ppm\;kPa^{-1}$ 였고 이때의 정전용량 변화량은 0.18 pF, 압력 범위는 0-210 kPa 였다.