In this article, a smart multifunctional optical system-on-a-chip (SOC) sensor platform is presented and its application for fiber Bragg grating (FBG) sensor interrogation in optical sensor networks is investigated. The smart SOC sensor platform consists of a superluminescent diode as a broadband source, a tunable microelectromechanical system (MEMS) based Fabry-P$\acute{e}$rot filter, photodetectors, and an integrated microcontroller for data acquisition, processing, and communication. Integrated with a wireless sensor network (WSN) module in a compact package, a smart optical sensor node is developed. The smart multifunctional sensor platform has the capability of interrogating different types of optical fiber sensors, including Fabry-P$\acute{e}$rot sensors and Bragg grating sensors. As a case study, the smart optical sensor platform is demonstrated to interrogate multiplexed FBG strain sensors. A time domain signal processing method is used to obtain the Bragg wavelength shift of two FBG strain sensors through sweeping the MEMS tunable Fabry-P$\acute{e}$rot filter. A tuning range of 46 nm and a tuning speed of 10 Hz are achieved. The smart optical sensor platform will open doors to many applications that require high performance optical WSNs.
The demand of on-chip total analyzing system with MEMS (micro electro mechanical system) bio/chemical sensor is rapidly increasing. In on-chip total analyzing system, to detect the bio/chemical products with submicron feature size, a filtration system with nano-filter is required. One of the conventional methods to fabricate nano-filter is to use direct patterning or RIE (reactive ion etching). However, those procedures are very costly and are not suitable fur mass production. In this study, we suggested new fabrication method for a nano-filter based on replication process, which is simple and low cost process. After the Si master was fabricated by laser interference lithography and reactive ion etching process, the polymeric mold was replicated by UV-imprint process. Metallic nano-filter was fabricated after removing the polymeric part of metal deposited polymeric mold. Finally, our fabrication method was applied to metallic nano-filter with $1{\mu}m$ pitch size and $0.4{\mu}m$ hole size for bacteria sensor application.
Kim, J.S.;Ko, Y.B.;Min, I.K.;Yu, J.W.;Kim, J.D.;Yoon, K.H.;Hwang, C.J.
Transactions of Materials Processing
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v.15
no.9
s.90
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pp.692-696
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2006
Micro fabrication of polymeric materials becomes increasingly important. And it is considered as a low-cost alternative to the silicon or glass-based Micro Electro-Mechanical System(MEMS) technologies. In the present study, micro channels were fabricated via LiGA(Lithographie, Galvanoformung, Abformung) process used for Capillary Electrophoresis(CE) chip. Taguchi method was applied to investigate the effects of process conditions in injection molding(melt temperature, injection speed, mold temperature and packing pressure) on the transcription characteristics of the micro channel. It was found that the skin layer disturbs a formation of micro channel. Furthermore, mold temperature and injection speed were two important factors to affect the replication characteristics of micro channel.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.2
no.4
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pp.273-279
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2002
This paper presents a fabrication technology for the integration of single crystal Si microstructures with on-chip circuitry. It is a dissolved wafer technique that combines an electro-chemical etch-stop for the protection of circuitry with an impurity-based etch-stop for the microstructures, both of which are defined in an n-epi layer on a p-type Si wafer. A CMOS op. amp. has been integrated with $p^{++}$ Si accelerometers using this process. It has a gain of 68 dB and an output swing within 0.2 V of its power supplies, unaffected by the wafer dissolution. The accelerometers have $3{\;}\mu\textrm{m}$ thick suspension beams and $15{\;}\mu\textrm{m}$ thick proof masses. The structural and electrical integrity of the fabricated devices demonstrates the success of the fabrication process. A variety of lead transfer methods are shown, and process details are discussed.
Monitoring of mechanical properties of tissues as well as direction/quantities of forces is considered as an essential way for disease diagnosis and haptic feedback systems. There are extensively increasing interests for measuring normal/shear force and touch feelings, especially for surgery systems. Highly sensitive and flexible tactile sensor is needed in palpation for detecting cancer cyst as well as real time pressure monitoring in minimally invasive surgery (MIS). Importantly, MEMS technique with miniaturized fabrication technique is essential for the on-chip integration with biopsy and biomedical grasper. Here, we propose the flexible tactile sensor with high sensitivity based on piezoresistive effect. We analyzed the sensitivity according to the pressure and directions and showed the ability of discrimination of the different materials surfaces, illustrating the feasibility of the flexible tactile sensor for biomedical grasper by mimicking human skin.
Kim, Hyung-Joon;Kim, Yong-Bum;Choi, Ki-Yong;Kang, Ji-Yoon;Kim, Tae-Song
Proceedings of the KIEE Conference
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2002.07c
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pp.1988-1990
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2002
마이크로 바이오칩용 미세 무게 감지 소자를 개발하기 위해 통상적인 MEMS 공정에 PZT sol solution을 함침하여 binder로서 적용하는 복합적인 스크린 인쇄 방법을 적용해 $800-850^{\circ}C}$의 비교적 저온에서 높은 소결밀도와 우수한 전기적인 특성을 가지는 PZT-0.12PCW 후막 구동형 캔틸레버 소자를 Pt/$TiO_2$/YSZ/$SiO_2$/Si 기판에 제조하였다. 제조된 PZT-0.12PCW 후막 구동형 캔틸레버 소자의 공진 주파수와 변위를 레이저 미소 변위 측정 시스템을 이용하여 공기 중 및 액체 중에서 측정함으로써 캔틸레버 크기에 따른 공진 특성 변화, 액체 내에서의 댐핑 효과 등을 분석할 수 있었다. 또한 Au를 증착하거나biotin-streptoavidin 반응을 통해 단백질을 고정화시켜 무게변화를 야기시킨 후 소자의 감도를 평가함으로써 PZT-0.12PCW 후막 구동형 캔틸레버를 우수한 성능의 바이오칩용 미세 무게 감지 소자로 응용할 수 있음을 알 수 있었다.
Je T. J.;Lee E. S.;Shim Y. S.;Kim E. Z.;Na K. H.;Choi D. S.
Transactions of Materials Processing
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v.14
no.3
s.75
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pp.245-250
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2005
Recently, micro machining technology for high precision mold becomes more interested for mass production of high performance optical parts micro-grooved on the surface, which is under very active development due to its effectiveness in the view point of optical performance. Mechanical micro machining technology now has more competitiveness on lithography, MEMS or LIGA processes which have some problems to fabricate especially cylinder type of groove in such as lenticular lens for illumination angle modulation system. In this study. a lenticular lens mold with U-type micro groove is fabricated making utilizing of the benefit of the mechanical micro machining technology. A shaping machining process is adapted using 3 axis degree of freedom micro machining system and single crystal natural diamond tool. A brass and a electroless nickel materials are used for mold fabrication. Machining force, chip shape and machined surface are investigated from the experiment and an optimal machining condition is found based on the examined problems from the micro cutting process.
Zhang, Xuzhi;Ji, Xinming;Cui, Zhengguo;Yang, Bing;Huang, Jie
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.33
no.1
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pp.69-75
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2012
Five-channel electrochemical chips were fabricated based on the Micro-electromechanical System (MEMS) technology and were used as platforms to develop DNA arrays. Different kinds of thiolated DNA strands, whose sequences were related to white spot syndrome virus (WSSV) gene, were separately immobilized onto different working electrodes to fabricate a combinatorial biosensor system. As a result, different kinds of target DNA could be analyzed on one chip via a simultaneous recognition process using potassium ferricyanide as an indicator. To perform quantitative target DNA detection, a limit of 70 nM (S/N=3) was found in the presence of 600 nM coexisting noncomplementary ssDNA. The real samples of loop-mediated isothermal amplification (LAMP) products were detected by the proposed method with satisfactory result, suggesting that the multichannel chips had the potential for a high effective microdevice to recognize specific gene sequence for pointof-care applications.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.11a
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pp.347-348
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2007
On-chip micro humidity sensor, using $CN_x$ films for the sensing material, was designed, simulated, and fabricated with Op amp based readout circuit and diode temperature sensors. To compensate the temperature and other gases, two methods were applied. One is wheatstone-bridge with reference FET that eliminates other undesirable chemical species, and the other is a diode temperature sensor to compensate the temperature effect. $CN_x$ film can be a new humidity sensing material, and has a strong potential to adapt to smart sensors or multi-sensors using MEMS or nano-technology. A particular design technology for integration of sensors and systems together was proposed that whole fabrication process could be achieved by a standard CMOS process.
To observe the effect of excitation coil pitch on the micro fluxgate magnetic sensor, two sensors are fabricated using multi layer board process and the pitch distance of excitation coil are $260\;{\mu}m$ and $520\;{\mu}m$, respectively. The fluxgate sensor consists of five PCB stack layers including one layer of magnetic core and four layers of excitation and pick-up coils. The center layer as magnetic core is made of a Co-based amorphous magnetic ribbon with extremely high DC permeability of ${\sim}100,000$ and has a rectangular-ring shape to minimize the magnetic flux leakage. Four outer layers as excitation and pick-up coils have a planar solenoid structure and are made of copper foil. In case of the fluxgate sensor having the excitation coil pitch of $260\;{\mu}m$, excellent linear response over the range of $-100\;{\mu}T$ to $+100\;{\mu}T$ is obtained with sensitivity of 780 V/T at excitation sine wave of $3V_{p_p}$ and 360 kHz. The chip size of the fabricated sensing element is $7.3\;{\times}\;5.7\;mm^2$. The very low power consumption of ${\sim}8\;mW$ is measured. This magnetic sensor is very useful for various applications such as: portable navigation systems, telematics, VR game and so on.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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