이상의 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 마이크로 인장 시험기를 구성하고 있는 각 요소들에 치수, 형상, 배치 등에 대한 개념설계를 하였다. 구동부는 Comb-drive actuator를 이용한 MEMS 구동기를 채택하였고, 측정부는 beam theory를 이용하여 sub-micro 박막소재의 변위와 하중의 크기를 측정 가능하도록 설계하였다. 그리고 시편부에는 외력 등으로 인한 파손이 발생하지 않도록 gap(=3㎛)을 설계, 제작하였다. 2) 마이크로 인장 시험기의 각 구성요소(측정부, 지지부, 시편부, 구동부)들이 가지고 있는 응력상태 등을 계산하고 재료(...
이상의 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 마이크로 인장 시험기를 구성하고 있는 각 요소들에 치수, 형상, 배치 등에 대한 개념설계를 하였다. 구동부는 Comb-drive actuator를 이용한 MEMS 구동기를 채택하였고, 측정부는 beam theory를 이용하여 sub-micro 박막소재의 변위와 하중의 크기를 측정 가능하도록 설계하였다. 그리고 시편부에는 외력 등으로 인한 파손이 발생하지 않도록 gap(=3㎛)을 설계, 제작하였다. 2) 마이크로 인장 시험기의 각 구성요소(측정부, 지지부, 시편부, 구동부)들이 가지고 있는 응력상태 등을 계산하고 재료(Si)의 파단강도 등과 비교하여 안전율을 고려한 강도설계를 하였고, 각 부의 기하학적인 조건에 따른 축방향 강성(axial stiffness)을 계산하여 변형할 수 있는 최대량을 예측하였다. 그리고 구동부에서 낼 수 있는 힘의 크기는 유도정전기력의 크기를 구하는 식을 이용하여 구하고 작동 조건에 부합하는 comb finger의 개수를 결정하였다. 3) 마이크로 인장시험기 제작을 위한 MEMS 공정을 개발하였다. SOI wafer를 사용하였고, photomask 4장을 이용하여 topside patterning과 wire point(전극 pad)를 sputtering공정을 이용하여 제작하였다. release hole을 설계 및 제작하였고, side wet etching 공정을 이용하였다. 그리고 시편부에 해당하는 부분은 ICP장비를 이용하고 DRIE 공정으로 backside, oxide layer, topside, oxide layer의 순서대로 dry etching을 수행하였다. 4) 마이크로 인장시험기의 성능시험은 다음과 같은 절차로 진행된다. DIC(Digital image correlation) system을 이용하여 측정빔에 의해 증폭된 변위(λex)를 측정하고 시편의 파단 전과 후의 변위량의 차이 값(νafter-νmax)을 구하고 구동전압과 변위와의 선도(δ-V curve)를 구한다. 이를 통해 P-δ curve를 얻고, 시편의 단면적을 고려하여 σ-ε curve를 얻는 것이 궁극적인 목표라고 할 수 있다.
이상의 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 마이크로 인장 시험기를 구성하고 있는 각 요소들에 치수, 형상, 배치 등에 대한 개념설계를 하였다. 구동부는 Comb-drive actuator를 이용한 MEMS 구동기를 채택하였고, 측정부는 beam theory를 이용하여 sub-micro 박막소재의 변위와 하중의 크기를 측정 가능하도록 설계하였다. 그리고 시편부에는 외력 등으로 인한 파손이 발생하지 않도록 gap(=3㎛)을 설계, 제작하였다. 2) 마이크로 인장 시험기의 각 구성요소(측정부, 지지부, 시편부, 구동부)들이 가지고 있는 응력상태 등을 계산하고 재료(Si)의 파단강도 등과 비교하여 안전율을 고려한 강도설계를 하였고, 각 부의 기하학적인 조건에 따른 축방향 강성(axial stiffness)을 계산하여 변형할 수 있는 최대량을 예측하였다. 그리고 구동부에서 낼 수 있는 힘의 크기는 유도정전기력의 크기를 구하는 식을 이용하여 구하고 작동 조건에 부합하는 comb finger의 개수를 결정하였다. 3) 마이크로 인장시험기 제작을 위한 MEMS 공정을 개발하였다. SOI wafer를 사용하였고, photomask 4장을 이용하여 topside patterning과 wire point(전극 pad)를 sputtering공정을 이용하여 제작하였다. release hole을 설계 및 제작하였고, side wet etching 공정을 이용하였다. 그리고 시편부에 해당하는 부분은 ICP장비를 이용하고 DRIE 공정으로 backside, oxide layer, topside, oxide layer의 순서대로 dry etching을 수행하였다. 4) 마이크로 인장시험기의 성능시험은 다음과 같은 절차로 진행된다. DIC(Digital image correlation) system을 이용하여 측정빔에 의해 증폭된 변위(λex)를 측정하고 시편의 파단 전과 후의 변위량의 차이 값(νafter-νmax)을 구하고 구동전압과 변위와의 선도(δ-V curve)를 구한다. 이를 통해 P-δ curve를 얻고, 시편의 단면적을 고려하여 σ-ε curve를 얻는 것이 궁극적인 목표라고 할 수 있다.
To understand the mechanical behavior of thin film is very important when it is adopted as the component of the MEMS (microelectromechanical systems). In this research has developed OCTT (on-chip tensile tester) which is designed to measure the mechanical properties of Au thin film. OCTT consists of...
To understand the mechanical behavior of thin film is very important when it is adopted as the component of the MEMS (microelectromechanical systems). In this research has developed OCTT (on-chip tensile tester) which is designed to measure the mechanical properties of Au thin film. OCTT consists of 4 parts: measurement part, supporting part, actuator part, and specimen part. The OCTT is fabricated by MEMS process and makes from 6inch SOI wafer with 700㎛ thickness. From the measurement beam, we can indirectly measure the specimen’s elongation by a scale bar on measurement part. In addition the relation between specimen’s elongation and measurement beam’s deformation is calculated by traditional beam theory in the mechanics of solids. The supporting part consists of the suspended beams with constant stiffness, and sustains the whole device. The driving principle of actuating part is that the electrostatic force between comb fingers is induced when the voltage difference occurs in comb drive fingers. In this research, OCTT contains 10,000 pairs of comb drive fingers. The Au thin film is attached across the trench, which has 1㎛ thickness in the specimen part of the OCTT at the same time of the fabrication process. As a result, we obtain the mechanical properties of Au thin film such as Young’s modulus, ultimate tensile strength, fracture strength, yield strength, and stress-strain curve.
To understand the mechanical behavior of thin film is very important when it is adopted as the component of the MEMS (microelectromechanical systems). In this research has developed OCTT (on-chip tensile tester) which is designed to measure the mechanical properties of Au thin film. OCTT consists of 4 parts: measurement part, supporting part, actuator part, and specimen part. The OCTT is fabricated by MEMS process and makes from 6inch SOI wafer with 700㎛ thickness. From the measurement beam, we can indirectly measure the specimen’s elongation by a scale bar on measurement part. In addition the relation between specimen’s elongation and measurement beam’s deformation is calculated by traditional beam theory in the mechanics of solids. The supporting part consists of the suspended beams with constant stiffness, and sustains the whole device. The driving principle of actuating part is that the electrostatic force between comb fingers is induced when the voltage difference occurs in comb drive fingers. In this research, OCTT contains 10,000 pairs of comb drive fingers. The Au thin film is attached across the trench, which has 1㎛ thickness in the specimen part of the OCTT at the same time of the fabrication process. As a result, we obtain the mechanical properties of Au thin film such as Young’s modulus, ultimate tensile strength, fracture strength, yield strength, and stress-strain curve.
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