Strain gages were widely used transducers. Essentially a strain gage was an electric element to which an appropriate type was attached. Strain was sensed by gages and provided electrical output proportional to applied forced. This paper describes the recent development of a thick film strain gage ceramic pressure sensors. The thick film resistors as strain gage in the Wheatstone bridge were fabricated with a novel mixture of ruthenium. The thick-film technology of resistors were printed on the ceramic diaphragm back side by screen printing and cured at $850^{\circ}C$. The mechanical measurements were performed with the computer simulation results(ANSYS 5.1). The output sensitivity was 1.2mV/V, of which max. nonlinearity was less than 0.29%, hysteresis was less than 0.38%FS.
The piezoelectric ZnO thin films were deposited onto Al/Si substrate in order to figure out the crystalline and the residual stress of deposited films. As the $Ar/O_2$ gas ratio is increased, c-axis orientation of deposited films is significantly enhanced and also the residual stresses of ZnO films are all compressive. They are decreased from -1.2 GPa to -950 MPa as the $Ar/O_2$ gas ratio is increased. A diaphragm-based piezoelectric microspeaker fabricated on ONO films shows about 14 mPa output pressure at 1 kHz with $8V_{peak-to-peak}$.
Piezoresistive pressure sensors have fabricated using electrochemical etch-stop technique. Si diaphragm having thickness of n-epi. layer was fabricated and used to detect pressure range from 0 to 1 kg/$\textrm{cm}^2$. Piezoresistors were diffused 3${\times}$10$\^$18/ cm$\^$-3/ and placed at diaphragm edge for maximum pressure detection. The characteristics of electrochemical etch-stop in TMAH/lPA/pyrazine solution were also discussed. I-V curves of n and p-type Si in TMAH/lPA/pyrazine solution were obtained. Etching rate is highest at optimum etching condition, TMAH 25wt.%/IPA 17vo1.%/pyrazine 0.1/100m1, thus the elapsed time of etch-stop was reduced.
본 논문은 초소형 비행체 날개 주위의 공기흐름 조절을 위한 IPMC 작동기로 구동되는 ZNMF 펌프의 체계적인 설계 및 해석 기법을 소개한다. IPMC는 낮은 인가전압에서 큰 굽힘 변위를 발생시키며, 공기 중에서도 작동이 가능하고, 작은 크기로 손쉽게 제작할 수 있기 때문에 소형 펌프의 작동 막으로 매우 적합한 재료이다. 본 연구에서는 수치해석 기법을 이용하여 최대 작동 체적을 발생시키는 IPMC 작동 막의 최적 형상을 찾고, 이러한 최적형상에 기초하여 슬롯을 갖는 ZNMF 펌프를 설계하였다. 이후 초소형 비행체의 비행속도, 펌프 작동 막의 구동 주파수(~ 40 Hz), 슬롯을 통과하는 공기의 속도 등을 이용하여 무차원화 된 진동수와 모멘텀 계수를 구하였고, 설계된 ZNMF 펌프가 초소형 비행체 날개의 공기흐름 조절에 적용이 가능함을 보였다.
최근, 복잡해진 도심지의 토지이용률을 향상시키기 위해 원형 강기둥 구조물의 건설이 점차 요구되고 있다. 원형강기둥 구조물은 유효단면적을 감소함과 동시에 내하력 증가 효과를 기대할 수 있다. 그러나 이러한 원형 강기둥 구조물은 지진 및 피로와 같은 반복하중 작용시 국부좌굴 및 대변형 현상이 발생하며 이로 인하여 대상구조물의 성능이 감소된다. 이러한 내하력 감소 현상을 방지하기 위해 최근 원형 강기둥에 환보강재(다이아프램)의 적용을 고려할 수 있다. 수직보강재의 적용으로 인한 좌굴내하력 및 내진성능의 증가효과는 이미 연구된 바 있으나 다이아프램에 관한 연구는 아직 전무한 실정이다. 단조 및 반복하중 작용시 국부좌굴 및 변형을 효과적으로 방지하기 위해서는 원형강교각에 적용된 다이아프램 설치위치가 중요한 역할을 한다. 그러나 설치위치의 변화에 따른 다이아프램의 내진성증 증가효과에 관해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 기하학적, 재료학적 비선형을 고려한 유한요소프로그램을 이용하여 탄소성해석을 수행하였다. 즉, 다이아프램 설치위치를 파라메타로하여 내진성능을 검토하였다. 본 연구에서는 각 해석모델의 내하력 및 에너지 소산효율을 비교함으로서 원형강교각에 적용된 다이아프램에 관한 내진성능을 명확히 하였다.
In these days, the piezoresistive material has been applied to various sensors in order to measure the change of physical quantities. But the relationship between the sensitivity of a sensor and the position and size of piezoresistor has rarely been studied. Therefore, this paper was focused on the effect of residual stress induced in piezoresistor on the distribution of resistance change ratio and supposed the feasible position of piezoresistor. The resulting are following; The tensile residual stress in the vicinity of piezoresistor decreased the value of resistance change ratio and could not effect on all the area of diaphragm but local area around the piezoresistor. Also, the piezoresistor in the diaphragm type pressure sensor with boss should fabricate in the edge of boss in order to increase the sensitivity of pressure sensor.
배경: 외상에 의한 횡격막 파열은 사회환경의 변화로 점차 증가하는 추세이며 이 질환의 조기발견 및 치료에 대한 많은 연구가 행하여지고 있다. 이에 저자들은 횡경막파열로 수술을 받은 환자를 대상으로 후향적 조사를 하여 조기발견 및 치료에 도움을 얻고자 본 연구를 시작하였다. 대상 및 방법: 1994년 1월부터 1998년 4월까지 본원 흉부외과교실에서 술전 및 술후 외상성 횡경막파열로 진단 받은 20례의 환자를 대상으로 하여 술전 임상양상과 진단율, 동반질환 및 술후 합병증 등을 조사하였다. 결과: 사회활동력이 왕성한 연령의 남성에서 많이 발생하였으며 둔상 75%, 관통상 25%이었다. 좌측횡경막파열 16례(80%), 우측 3례(15%), 양측 1례(5%)였으며 증상으로는 흉통 및 호흡곤란이 가장 많았다. 술전 진단은 10례(50%)에서 가능하였으며 술중 진단 6례(30%), 만기 진단 4례(20%)였다. 술후 창상감염이 가장 많은 합병증이었으며, 사망은 2례가 있었다. 결론: 외상 후 조속한 진단을 위해 임상증상 및 흉부 단순촬영상 이상소견이 의심되면 지속적인 관찰과 검사가 필요하며 동반질환의 치료를 위해 관련된 과간의 협조가 필수적이라고 사료된다.
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.
This paper reports on the fluid flow simulation results of a multilayer type piezoelectric valve. The mechanical and fluidic analysis are done by finite element method. The designed structure is normally closed type using buckling effect, which is consist of three separate structures; a valve seat die, an actuator die and a MLCA(Multilayer Type Ceramic Actuator). It is confirmed that the complete laminar flow and the lowest flow leakage are strongly depend on the valve seat geometry. In addition, turbulent flow was occurs in valve outlet according to increase seat dimension, height and inlet pressure. From this, we was deducts the optimum geometry of the valve seat and diaphragm deflection that have an great influence fluid flow in valve. Thus, it is expected that our simulation results would be apply for piezoelectric applications such as valve and pump, fluidic control systems.
This paper describes anodic bonding characteristics of MCA to Si-wafer using evaporated Pyrex #7740 glass thin-films for MEMS applications. Pyrex #7740 glass thin-films with the same properties were deposited on MCA under optimum RF sputter conditions (Ar 100 %, input power $1\;W/cm^2$). After annealing at $450^{\circ}C$ for 1 hr, the anodic bonding of MCA to Si-wafer was successfully performed at 600 V, $400^{\circ}C$ in $110^{-6}$ Torr vacuum condition. Then, the MCA/Si bonded interface and fabricated Si diaphragm deflection characteristics were analyzed through the actuation and simulation test. It is possible to control with accurate deflection of Si diaphragm according to its geometries and its maximum non-linearity being 0.05-0.08 %FS. Moreover, any damages or separation of MCNSi bonded interfaces did not occur during actuation test. Therefore, it is expected that anodic bonding technology of MCNSi-wafers could be usefully applied for the fabrication process of high-performance piezoelectric MEMS devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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