• 대한기계학회논문집A
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• 제30권11호
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• pp.1369-1375
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• 2006

In this work, mechanical characteristics of stainless steel diaphragm have been studied as a potential robust substrate and a diaphragm material for micromachined devices. Lamination process techniques combined with traditional micromachining processes have been adopted as suitable fabrication technologies. To illustrate these principles, capacitive pressure sensors based on a stainless steel diaphragm have been designed, fabricated and characterized. The fabrication process for stainless steel micromachined devices keeps the membrane and substrate being at the environment of 8.65MPa pressure and $175^{\circ}C$ for a half hour and then subsequently cooled to $25^{\circ}C$. Each sensor uses a stainless steel substrate, a laminated stainless steel film as a suspended movable plate and a fixed, surface micromachined back electrode of electroplated nickel. The finite element method is adopted to investigate residual stresses formed in the process. Besides, out-of-plane deflections are calculated under pressures on the diaphragm. The sensitivity of the device fabricated using these technologies is 9.03 ppm $kPa^{-1}$ with a net capacitance change of 0.14 pF over a range 0$\sim$180 kPa.

• 센서학회지
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• 제3권3호
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• pp.45-53
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• 1994

실리콘의 직접 접합 방법과 2단계 전기화학적 식 정지 방법을 이용하여 새로운 구조의 실리콘 다이아프램을 제조하였다. 이러한 다이아프램 구조를 기계량 센서에 이용하면 공동의 깊이와 다이아프램의 두께를 보다 정교하게 조절할 수 있다. 또한, 접합 계면에서 발생하는 응력이 다이아프램의 표면으로 전달되는 것을 피할 수 있다. 최종적으로, 제조된 다이아프램을 이용하여 암저항형 실리콘 압력 센서를 제작하였고 압력 단위의 표시가 가능한 디지탈 압력 측정기를 구현하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2961-2966
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• 2007

When the pressure at the weak spot established at a certain part of a high pressure vessel or piping system exceeds a design pressure, this weak spot is burst, and the pressurized gas emitted through the weak spot will cause a compression wave system. In this connection, in the present study, an experimental study by using a conventional shock tube facility is performed to estimate the effects of the material of diaphragm, curvature radius and thickness of materials on the valve opening time in diaphragm. Pressure sensor having 500kHz in natural frequency is installed at 35mm downstream of the rupture diaphragm to measure the static pressure history of propagating and being accumulated compression wave. 4 kinds of materials are used as diaphragm that is aluminium, copper, stainless steel and zinc. The diaphragm radii of curvature R are ${\infty}$, 120mm and 60, respectively. And the depth for $90^{\circ}$ groove is 0.04mm. It is found that the smaller the tensile strength and elongation of the rupture diaphragm is, the smaller the radius of curvature of the rupture diaphragm is, and for the same conditions the thinner the thickness of the rupture diaphragm is, the shorter the valve opening time becomes. Also, the tensile strength, elongation and the radius of curvature of the rupture diaphragm for the same conditions are smaller, the maximum pressure rise caused by the coalescences of the compression wave is smaller. Finally the pressure ratio is higher, the valve opening time is shortened and gradient of pressure increment is more steepen.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.225-229
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• 2011

본 연구에서는 환경 모니터링을 위한 정전용량형 압력센서를 저온동시소성세라믹 (LTCC) 기술을 이용하여 제작하였다. LTCC 기술은 실리콘 기반의 기술에 비하여 낮은 생산 단가, 높은 수율, 3차원 구조물의 용이한 제작성 등으로 인하여 센서 응용분야에서 중요한 역할을 담당하고 있으며, 특히 열악한 외부환경에 적합한 물질이다. 400 ${\mu}m$ 두께 삼차원 구조의 LTCC 다이어프램은 NEG사의 MLS 22C 상용 파우더를 이용하여 100 ${\mu}m$ 두께의 그린쉬트를 적층하고 동시소결하여 제작하였다. 제작한 다이어프램은 공동의 면적에 따른 센싱특성을 평가하기 위하여 각각 25, 49 $mm^2$의 두 종류를 제작하였다. 정전용량형 압력센서를 구현하기 위하여 상부에는 열증착기를 이용하여 Au 금속박막을 증착하였고 하부에는 상용 알루미늄막을 압착하였다. 압력에 따른 센싱특성을 평가하기 위하여 제작된 측정시스템을 이용하여 0~30 psi의 압력을 가변하여 압력센서의 정전용량 변화를 측정한 결과 두 센서 모두에서 선형적인 센싱 특성을 나타냄을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.51-56
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• 2017

최근 계측기의 소형화, 전자화에 따라 차압식 유량계의 경우 기존에 기계가공을 통해 개발하던 센서부를 전자식 MEMS 차압센서로 대체하려는 많은 노력이 있으나, MEMS 차압센서의 경우 고압이 인가시 실리콘 다이아프램의 파괴 및 센서의 접합부의 파괴가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 proof pressure 이상의 압력에서 센서의 다이아프램이 파괴되지 않는 구조를 제안하였으며, 그에 따른 차압식 압력센서를 설계 및 제작하였다. 센서 동작압력(0-3 bar)의 3배 이상의 압력에서 센서의 동작특성을 평가하였다. 개발된 센서는 $3.0{\times}3.0mm$이며, 0~3 bar 사이의 압력에서 LCR meter (HP 4284a)로 측정한 결과 3.67 pF at 0bar, 5.13 pF at 3 bar를 나타내었으며, 센서의 동작압력(0-3 bar)에서 0.37%의 hysteresis를 나타내는 압력센서를 개발하였다.

• 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.

• 대한전자공학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.364-369
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• 1986

Silicon diaphragms, 10 and 20 \ulcorner-thick and 1x1 mm\ulcornerarea, have been fabricated by means of the electrochemical P-N junction etch-stop technique. The P-type diffused resistors were formed on the diaphragm, and the piezoresistance effect was examined. It was been found that the fractional variation of the resistance is dependent on the diaphragm thickness, resistor location, and resistor length, etc. The 1.2 k\ulcornerfull-brige pressure sensor with 10\ulcorner-thick diaphragm exhibits a pressure sensitivity of 42 \ulcorner/V\ulcornermHg with a temperature coefficient of 2.3 mmHg/\ulcorner, and shows a good linearity in the pressure range from 0 to 300 mmHg.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2087-2089
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• 2004

Capacitive pressure sensor는 Piezo type sensor에 비해 온도의 영향이 적어 공업계측, 전기용품 등 그 용도가 다양하여 폭넓게 사용되어지고 있지만, 측정값의 비선형성이 존재하여 측정값에 대한 신뢰도가 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존 capacitive pressure sensor의 비선형적 output을 개선하기 위한 방법으로 touch mode capacitive pressure sensor를 제안하였다. 또한, 실제 Device제작에 앞서 FEM 해석을 수행하였다. 2mm X 2mm 크기의 diaphragm, $25{\mu}m$의 두께, $20{\mu}m$의 gap을 갖는 Sensor를 Simulation하였으며 설계 변수를 추출하여 각각의 설계변수에 대한 해석을 실시하였다. 그 결과 15.2psi${\sim}$31psi의 영역에서 8.58pF${\sim}$54.31pF의 capacitance가 선형적으로 나타나는 sensor임을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제4권1호
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• pp.29-34
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• 1995

SDB웨이퍼를 이용하여 절대압을 감지할 수 있는 압저항형 실리콘 다이아프램 압력센서를 제조하였다. 제조된 센서는 브릿지 형태로 연결된 4개의 압저항과 인가되는 압력에 대한 기계적인 증폭기 역할을 할 수 있는 다이아프램으로 구성되어 있다. 다이아프램 공극(cavity)을 낮은 진공상태로 만들기 위해 실리콘 다이아프램과 Pyrex 7740유리를 0.02mmHg, $400^{\circ}C$에서 정전 접합하였다. 제조된 센서의 감도와 오프셋 전압은 각각 $30.4{\mu}V/VmmHg$, 30.6mV였다.

• 센서학회지
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• 제5권4호
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• pp.1-7
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• 1996

실리콘 미세가공 기술로 약 $0.6{\mu}m$ 두께의 150 nm-$Si_{3}N_{4}$/300 nm-$SiO_{2}$/150 nm-$Si_{3}N_{4}$ 다이아프레임을 실리콘 기판위에 형성하고, 이것과 광섬유를 결합하여 광강도형 압력센서를 제작하였다. 센서의 광원에서 사용하는 파장인 $1.3\;{\mu}m$ 근방에서 다이아프레임의 광투과도는 약 50 %였으나, 다이아프레임에 약 $1,000\;{\AA}$의 금(Au)을 증착하여 다이아프레임의 광투과도를 수 %정도로 감소시킬 수 있어서 이 다이아프레임을 센서의 광반사막으로 사용할 수 있었다. 다이아프레임의 크기를 $3{\times}3\;mm^{2}$, $4{\times}4\;mm^{2}$ 및 $5{\times}5\;mm^{2}$로 각각 변화시켜 제작한 센서에서, 센서의 광출력은 $0{\sim}77\;torr$의 측정압력범위에서 인가하는 압력을 중가 시킴에 따라 각각 선형적으로 감소하였으며, 이들 센서의 압력감도는 각각 0.52 nW/torr, 0.65 nW/torr 및 0.77 nW/torr로서 다이아프레임의 크기를 증가시킴에 따라 증가하였다.