• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
• /
• pp.575-577
• /
• 2000

(100) single crystal Si은 좋은 anisotropy etching 성질과 기계적 강도를 가지고 있어 MEMS 구조용 소재로 사용되고 있다. (100) Si의 신뢰성 평가를 위하여 필요한 탄성계수를 측정하고 반복동작에 의한 응력에 의한 파손특성을 평가하기 위하여 micromachining을 통해 resonator를 제작하였다. Resonator의 공진주파수를 분석함으로써 탄성계수를 추하고자 하였으며 반복응력에 대한 파괴특성을 평가하기 위하여 공진 상태에서 파괴가 일어날 때까지의 사이를 수를 측정함으로써 반복음력에 대한 Si의 피로특성을 평가하고자 하였다. 실험 결과 (100) Si의 <110> 방향으로의 탄성 개수를 측정할 수 있었으며 Si의 미세파손의 응력에 대한 의존성을 평가할 수 있었다. 평가결과 Si의 미세파손 메커니즘은 억제된 균열의 진전에 의한 subcritical crack에 의한 피로파괴 현상보다는 과도한 스트레스에 의한 순간적인 균열전파에 의해 지배됨을 관찰할 수 있었다.

• 소성∙가공
• /
• 제13권3호
• /
• pp.242-247
• /
• 2004

Literature review on reliability test method for developing high performance optical/thermofluidic components. Since the miniaturization by the conventional mechanical process is limited to milli-structure, i.e. $10^{-3}m$, new technology for fabricating of mechanical components is needed to match cost, reliability, and integrability criteria of micro-structure. Although numbers of various researches on MEMS/MOEMS devices and components, including material characterization, design and optimization, system validation, etc., the lack of standards and specifications make the researches and developments difficult. For that reason, this paper is intended to propose the methods of reliability test for measuring the mechanical property of optical/ thermofluidic components.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
• /
• pp.891-894
• /
• 2005

SU-8은 부드러운 벽면을 가지는 두꺼운 패턴을 제작하는 데 사용되는 음성 감광제(negative photoresist)이다 .이것은 처리 후에 강성이 높고 화학적으로 강인한 장점을 가지고 있으며 최근 MEMS 디바이스의 구조체로 쓰이고 있다. 그러나 SU-8은 공정 처리요소들에 대하여 매우 민감하고 사용하기 어려운 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 공정 처리요소로 exposure energy, post exposure bake (PEB) temperature, PEB time을 조절하여 실험을 하였다. Response Surface Methodology (RSM)를 이용해 각 인자가 delamination에 미치는 영향에 대해 분석하였고 이를 바탕으로 SU-8의 delamination을 최소화하기 위한 처리요소들의 최적화 방안을 제시하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.756-759
• /
• 2004

We present a piezoelectric actuator using stiffness control and stroke amplification mechanism in order to make large lateral displacement. In this work, we suggest stiffness control approach that generates lateral displacement by increasing the vertical stiffness and reducing the lateral stiffness using additional structure. In addition, an additional structure of a serpentine spring amplifies the lateral displacement like leverage structure. The suggested lateral PZT actuator (bellows actuator) consists of serpentine spring and PZT/electrode layer which is located at the edge of the serpentine spring. The edge of the serpentine spring prevents the vertical motion of PZT layer, while the other edge of the serpentine spring makes stroke amplification like leverage structure. We have determined dimensions of the bellows actuator using ANSYS simulation. Length, width and thickness of PZT layer are 135$\mu$m, 20$\mu$m and 0.4$\mu$m, respectively. Dimensions of the silicon serpentine spring are thickness of 25$\mu$m, length of 300$\mu$m, and width of 5$\mu$m. The bellows actuator has been fabricated by SOI wafer with 25$\mu$m-top silicon and 1$\mu$m-buried oxide layer. The bellows actuator shows the maximum 3.93$\pm$0.2$\mu$m lateral displacement at 16V with 1Hz sinusoidal voltage input. In the frequency response test, the fabricated bellows actuator showed consistent displacement from 1Hz to 1kHz at 10V. From experimental study, we found the bellows actuator using thin film PZT and silicon serpentine spring generated mainly laterally displacement not vertical displacement at 16V, and serpentine spring played role of stroke amplification.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
• /
• 한국세라믹학회 2005년도 국제 전자세라믹 학술회의
• /
• pp.1-112
• /
• 2005

본 연구동향보고서는 2005년 6월 12일부터 16일까지 서울에서 개최된 2005년도 국제 전자세라믹 학술회의(International Conference on Electroceramics 2005: ICE-2005)에서 발표된 논문을 중심으로 국내외 전자세라믹 학계의 최신연구동향을 분석한 것이다. ICE-2005는 한국을 포함하여 전 세계 17개국에서 450여명에 달하는 전자세라믹 연구자들이 모여서 최신연구결과를 발표하고 토의하는 국제학술회의였기 때문에, 이곳에서 발표된 논문의 주제와 내용을 수집$\cdot$분석함으로써 국내는 물론 해외의 최신 전자세라믹 연구동향을 파악하고 새로이 각광받는 연구주제들을 손쉽게 파악할 수 있었다. ICE-2005에 제출된 연구 논문에 대한 분석과 더불어서, 전자세라믹 연구에 대한 이해를 돕기 위하여 본 연구동향 보고서의 집필자들에 의해 국내외 학계 전반에 걸친 자료 수집과 설명 또한 함께 이루어졌다. 연구동향에 대한 분석은 정보/전자세라믹(Informatics), 환경 에너지 세라믹(Energy & Environment), 전자세라믹의 제작 공정 및 특성분석(Processing & Characterization), 새로운 연구주제(Emerging Field) 둥 4개의 커다란 범주로 구분하여 이루어졌으며, 그 각각에 대해서 다시 몇 개의 세부적인 연구주제로 분류되어 논의 되었다. 정보전자세라믹 분야에서는 강유전체 및 고유전체, 산화물 및 질화물 반도체, 광전물질, 다층구조 전자세라믹, 고주파용 전자세라믹, 압전체 및 MEMS 등에 대한 동향분석이 이루어졌으며, 압전응용 및 강유전체에 대한 논문이 다수를 차지하는 것으로부터 정보전자 세라믹분야의 세계적인 연구개발 경향을 읽을 수 있었다. 환경 에너지 세라믹 분야에서는 재충전 배터리, 수소저장장치, 연료전지, 신개념 에너지 변환장치 등에 대한 연구논문이 주류를 이루었으며, 최근의 고유가에 의한 에너지 위기에 의하여 연료전지와 에너지 창출 시스템(energy harvesting system), 그리고 열전체를 이용한 발전이 새로이 주목받는 연구 분야임을 알 수 있었다. 전자세라믹의 제작공정 및 특성분석 분야에서는 분역과 스트레인 조절공정, 신개념 제작합성 공정, 나노전자세라믹, 단결정 성장기술, 전자세라믹의 이론 및 모형 연구 등의 분야에 대하여 동향분석을 행하였으며, 국내외 전자세라믹 분야의 연구개발은 최근의 나노 연구유행에 부응한 나노구조 전자세라믹과 이동통신 산업에 필수적인 LTCC 등의 다층구조 전자세라믹 연구에 집중되고 있다고 파악되었다. 그 외에도 나노결정질 전자세라믹, 스마트 센서용 전자세라믹, 생체세라믹 등이 최근 전자세라믹 학회의 주목을 받는 새로운 연구주제들로 떠오르고 있다. 최근 전세계 전자세라믹 학계의 연구동향을 분석한 본 보고서는, 국내 전자세라믹 연구자들에게 선진 연구진의 연구개발 경향에 대한 정보를 제공함은 물론, 과학기술 정책입안에도 주요한 참고자료로 활용될 수 있으리라 기대된다.

• Advances in Computational Design
• /
• 제2권2호
• /
• pp.107-119
• /
• 2017

The Micro circular diaphragm (MCD) is the mechanical actuator part used in the micro electro-mechanical sensors (MEMS) that combine electrical and mechanical components. These actuators are working under harsh mechanical and thermal conditions, so it is very important to study the mechanical and thermal behaviors of these actuators, in order to do with its function successfully. The objective of this paper is to determine the thermo-mechanical behavior of MCD by developing the traditional bulge test technique to achieve the aims of this work. The specimen is first pre-stressed to ensure that is no initial deflection before applied the loads on diaphragm and then clamped between two plates, a differential pressure (P) and temperature ($T_b$) is leading to a deformation of the MCD. Analytical formulation of developed bulge test technique for MCD thermo-mechanical characterization was established with taking in-to account effect of the residual strength from pre-stressed loading. These makes the plane-strain bulge test ideal for studying the mechanical and thermal behavior of diaphragm in both the elastic and plastic regimes. The differential specimen thickness due to bulge effect to describe the mechanical behavior, and the temperature effect on the MCD material properties to study the thermal behavior under deformation were discussed. A finite element model (FEM) can be extended to apply for investigating the reliability of the proposed bulge test of MCD and compare between the FEM results and another one from analytical calculus. The results show that, the good convergence between the finite element model and analytical model.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제14권12호
• /
• pp.153-159
• /
• 1997

A thermally-driven polysilicon microactuator has been fabricated using surface micromachining techniques. It consists of P-doped polysilicon as a structural layer and TEOS(tetraethylorthosilicate) oxide as a sacrificial layer. The polysilicon was annealed for the relaxation of residual stress which is the main cause to its deformation such as bending and buckling. And newly developed HF GPE(gas-phase etching) process was also employed to eliminate the troublesome stiction problem using anhydrous HF gas and CH$_{3}$OH vapor, and successfully fabricated the microactuators. The actuation is incurred by the thermal expansion due to the current flow in the active polysilicon cantilever, which motion is amplified by lever mechanism. The moving distance of polysilicon microactuator was experimentally conformed as large as 21 .mu. m at the input voltage level of 10V and 50Hz square wave. The actuating characteris- tics are also compared with the simulalted results considering heat transfer and thermal expansion in the polysilicon layer. This microactuator technology can be utilized for the fabrication of MEMS (microelectromechanical system) such as microrelay, which requires large displacement or contact force but relatively slow response.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제30권10호
• /
• pp.615-624
• /
• 2017

This study investigated the various physical and electrical effects of silicon direct bonding. Direct bonding means the joining of two wafers together without an intermediate layer. If the surfaces are flat, and made clean and smooth using HF treatment to remove the native oxide layer, they can stick together when brought into contact and form a weak bond depending on the physical forces at room temperature. An IR camera and acoustic systems were used to analyze the voids and bonding conditions in an interface layer during bonding experiments. The I-V and C-V characteristics are also reported herein. The capacitance values for a range of frequencies were measured using a LCR meter. Direct wafer bonding of silicon is a simple method to fuse two wafers together; however, it is difficult to achieve perfect bonding of the two wafers. The direct bonding technology can be used for MEMS and other applications in three-dimensional integrated circuits and special devices.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 1996년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.146-150
• /
• 1996

A thermal micro actualtor has been fabricated using surface micromachining techniques. It consists of doped ploysilicon as a moving part and TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) as a sacrificial layer. The polysilicon was annealed for the reduction of residual stress which is the main cause to its deformation such as bending and buckling. And the newly developed HF VPE(vapor phase etching)process was also used as an effective release method for the elimination of sacrificaial layer. With noliquid involved during any of the steps for relasing, unlike other reported relase techniques, the HF VPE pocess has produced polysilicon microstructures with virtually no process-induced stiction problem. The actuation is incured by the thermal expasion due to current flow in active polysilicon cantilever, which motion is amplified bylever mechanism. The thickness of pllysilicon is 2 .mu. m and the length of active and passive polysilicon cantilever are 500 .mu. m, respectively. The moving distance of polysilicon actuator was experimentally conformed as large as 21 .mu. m at the input voltage level of 10 V and 50Hz square wave. These micro actuator technology can be utilized for the fabrication of MEMS (microlectromechanical system) such as microrelay, which requires large displacement or contact force but relatively slow response.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.2006-2007
• /
• 2002

MEMS 공정을 이용하여 $SiN_x$를 지지층으로 한 $SiO_2$/Ta/PZT/Pt 의 박막 구조를 가지는 마이크로 켄틸레버를 제작하였다. 켄틸레버의 전기기계적 특성을 LDV (레이저 미소 변위 측정기)를 이용하여 측정하였으며, 이를 통해 전기기계적 거동을 분석하였다. 또한 무게 감지소자로서의 응용을 위해 Au의 증착을 통한 감도를 측정하였으며, streptavidin의 무게를 감지하기 위해 immobilization 공정을 거쳐 thiol 그룹 및 biotin을 표면에 고정화 시킨후 biotin-streptavidin 결합에 의한 전기기계적 신호 분석을 통해 생체 물질의 무게 감지 소자로의 응용을 평가하였다.