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Silicon-on-glass 공정에서 접합력 균일도 향상을 위한 고정단 설계
안준은(Jun Eon An),박우성(Usung Park),임재욱(Jaewook Rhim) 대한기계학회 2016 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2016 No.12
In this paper, an anchor design which improves bonding strength uniformity is presented for the silicon-on-glass (SOG) process. The SOG process is widely used in conjunction with an electrode-patterned glass substrate as a standard fabrication process for forming high-aspect-ratio movable silicon microstructures in various types of sensors, including inertial and resonant sensors. In the proposed anchor design, a trench lies between and separates the silicon-bonded area and the electrode-contact area to prevent irregular bonding caused by the protrusion of the electrode layer beyond the glass surface. This technique can be conveniently adopted to almost all devices fabricated by the SOG process without the necessity of additional processes.
Silicon-on-glass 공정에서 접합력 균일도 향상을 위한 고정단 설계
박우성(Usung Park),안준은(Jun Eon An),윤성진(Sungjin Yoon) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.6
본 논문은 silicon-on-glass(SOG) 공정에서 접합력 균일도 향상을 위한 고정단 설계에 대한 내용을 다룬다. SOG 공정은 전극이 형성된 유리 기판층과 실리콘 구조층의 양극접합을 기반으로 하며, 가속도 센서와 공진형 센서를 비롯한 고종횡비 구조를 갖는 다양한 실리콘 센서들의 제작에 널리 사용된다. 본 논문에서는 전극과 유리 기판층의 표면 사이에 발생하는 단차로 인한 불균일한 접합을 방지하기 위해, 실리콘 구조층에서 유리 기판층과 접합되는 부분과 전극과 겹쳐지는 부분을 트렌치(trench)를 이용해 분리하는 새로운 형상의 고정단을 제안한다. 본 고정단은 추가적인 공정 없이 기존의 SOG 공정으로 제작되는 디바이스들에 손쉽게 적용이 가능하다. In this paper, an anchor design that improves bonding strength uniformity in the silicon-on-glass (SOG) process is presented. The SOG process is widely used in conjunction with electrode-patterned glass substrates as a standard fabrication process for forming high-aspect-ratio movable silicon microstructures in various types of sensors, including inertial and resonant sensors. In the proposed anchor design, a trench separates the silicon-bonded area and the electrode contact area to prevent irregular bonding caused by the protrusion of the electrode layer beyond the glass surface. This technique can be conveniently adopted to almost all devices fabricated by the SOG process without the necessity of additional processes.
고종횡비 구조물의 정밀 제작을 위한 DRIE 식각 마스크
박우성(Usung Park),안준은(Jun Eon An) 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.11
In this paper, a fabrication process which utilizes both photoresist(PR) and silicon oxide layer as etch mask for deepreactive ion etching(DRIE) is presented for forming high-aspect-ratio silicon structures without severe residual stress. An oxide layer was deposited and patterned only critical parts as a pick-off in inertial sensors, then a PR layer was deposited and patterned other parts which are relatively less sensitive to the precision of a pattern. After DRIE process, both etch masks have been removed. The fabricated device using this 2-step mask shows reduced residual stress and more precise structures compared with the device using a conventional single silicon oxide and PR mask, respectively.
고종횡비 구조물의 정밀 제작을 위한 DRIE 식각 마스크
박우성(Usung Park),안준은(Jun Eon An) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集B Vol.42 No.7
본 논문은 큰 잔류응력의 증가 없이 고종횡비의 정밀 구조물을 제작하기 위해 deep-reactive ion etching(DRIE)의 식각 마스크(etch mask)로 감광수지(photoresist, PR)와 산화실리콘(silicon oxide)을 함께 선택적으로 적용한 제작 공정에 대해 다룬다. 제안되는 식각 마스크의 제작은 두 단계로 나뉘는데, 먼저 관성센서에서 픽오프(pick-off)와 같이 구조물에서 중요한 부분을 산화실리콘으로 형성하고, 이어 표준질량(proof mass)과 같이 상대적으로 형상의 정밀도가 덜 중요한 부분을 PR을 이용해 형성된다. DRIE 공정이후 두 재료의 마스크는 함께 제거된다. 이러한 2종류의 식각 마스크를 적용하여 제작된 디바이스는 기존의 산화실리콘 마스크나 PR 마스크만을 이용해 제작된 디바이스에 비해 각각 상대적으로 감소된 잔류응력과 향상된 패턴 정밀도를 보였다. In this paper, a fabrication process that utilizes both photoresist (PR) and silicon oxide layer etch masks for deep reactive ion etching (DRIE) is presented for manufacturing high-aspect-ratio silicon structures without severe residual stress. An oxide layer was first deposited, and only the critical parts were patterned as a pick-off in inertial sensors. Then, a PR layer was deposited, which patterned the other parts that were relatively less sensitive to the precision of a pattern. After the DRIE process, both etch masks were removed. The device that is fabricated using this two-step mask shows reduced residual stress and more precise structures compared to a device fabricated using the conventional single silicon oxide and PR mask.
공력자료 수집장치를 위한 압저항형 MEMS 절대압 센서
김기훈(Ki Hoon Kim),김상철(Sang Cheol Kim),안준은(Jun Eon An),박규연(Kyu Yeon Park),김정수(Jeong Soo Kim) 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2012 No.7
본 논문에서는 비행체에 필요한 고도와 속도를 측정하는 공력자료수집모듈(Air Data Module)의 정압 측정을 위해 필요한 MEMS 절대압 센서를 개발하였다. 센서는 실리콘 구조물, 온도센서, 패키지로 구성된다. 실리콘 구조물은 실리콘박막 위에 반도체형 압저항을 형성한 실리콘 기판과 유기기판을 진공실장하여 제작하였다. 제작된 센서의 선형성, 반복성, 히스테리시스 등을 측정하여 성능을 확인한 결과, 현재 ADM에 적용되고 있는 상용화 제품의 성능과 비교하여 동등한 성능의 결과를 확인함으로써 개발된 센서의 ADM에 적용 가능성을 확인하였다.
Air Data Module 적용을 위한 고정밀 MEMS 차압센서 개발
유은실(Eun-Shil Yoo),이장섭(Jang-Sub Lee),안준은(Jun-Eon An),박치현(Chi-Hyun Park),송진우(Jin-Woo Song) 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2012 No.7
I비행체의 이동속도를 측정하는 차압센서는 Air Data Module의 핵심부품으로 높은 정밀도가 요구되며 해외에서 수입되고 있다. 이로 인해 많은 시간과 비용이 지출되고 핵심부품을 해외에 의존하게 되므로 국산화된 차압센서 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국산화를 위해 MEMS 고정밀 차압센서를 설계 및 제작하였다. 센서는 SOI 웨이퍼와 고횡비 실리콘 식각 기술을 이용하여 박막 두께와 크기를 정밀하게 제어하였다. 압력에 의해 발생된 박막의 응력은 이온주입으로 형성된 압저항의 저항값 변화로 나타나며, 이러한 압저항은 온도의 영향을 최소화하기 위하여 휘스톤 브릿지 형태로 구성하였다. 제작된 센서는 압력이 누설되지 않도록 설계 및 제작된 고신뢰 패키지에 조립되었다. 개발된 센서는 최대 차압 20psi(137.9㎪)까지 측정 가능하며, 비선형성 0.1%FSO 이하, 반복성 0.05%FSO 이하, 히스테리시스 0.1%FSO 이하의 성능을 가진다. 이는 현재 도입되고 있는 해외 부품의 성능과 유사한 정밀도로 Air Data Module용 차압센서의 수입대체뿐만 아니라 특수 산업용 분야까지 적용 가능할 것으로 기대된다.