보고서 정보
주관연구기관 |
전자부품연구원 Korean Electronics Technology Institute |
연구책임자 |
박효덕
|
참여연구자 |
김규철
,
이대성
,
김건년
,
박광범
,
박준식
,
성우경
,
조남규
,
이경일
,
조영창
,
최연식
,
이유진
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2005-06 |
과제시작연도 |
2004 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200500066784 |
과제고유번호 |
1350022876 |
사업명 |
국가지정연구실사업 |
DB 구축일자 |
2015-01-08
|
초록
▼
1. 고감도 감지구조 및 고정밀 압력센서 설계 기술 개발- 탄성이론을 이용한 원형/정사각형 구조 압력센서 On-lne 시뮬레이션 프로그램 개발- 저압/중압/고압용 고감도 소자 설계 및 최적화 기술개발- 차동형 압력센서 구조 제안(특허 10-0404904, 미국 US6651506)2. 검지압력별 감도향상 기술개발 및 이방성/등방성 식각기술에 따른 감지특성 비교 평가- 저압 감지를 위한 감도향상을 위한 보상식각기술을 개발 DB 구축- Center/Double Boss 구조 다이어프램 식각 공정 기술 개발함.- 저두께 및 고정밀 감지 B
1. 고감도 감지구조 및 고정밀 압력센서 설계 기술 개발- 탄성이론을 이용한 원형/정사각형 구조 압력센서 On-lne 시뮬레이션 프로그램 개발- 저압/중압/고압용 고감도 소자 설계 및 최적화 기술개발- 차동형 압력센서 구조 제안(특허 10-0404904, 미국 US6651506)2. 검지압력별 감도향상 기술개발 및 이방성/등방성 식각기술에 따른 감지특성 비교 평가- 저압 감지를 위한 감도향상을 위한 보상식각기술을 개발 DB 구축- Center/Double Boss 구조 다이어프램 식각 공정 기술 개발함.- 저두께 및 고정밀 감지 Beam 형성 기술 개발함.3. Wafer level 3차원 실리콘 정밀식각 기술개발- Electrochemical Etch System 개발 및 표ECE용 Wafer Vacuum Jig 개발.- 4' wafer 실리콘 정밀식각 공정기술 확립- Wafer-level Glass(4') 정밀식각기술 개발- Wafer-level Si의 thinning 공정 개발 (다이아프램이 존재하는 진공 cavity 제조기술)4. 대면적 anodic bonding, SDB 기술 및 이종재료 고두께 Dicing 기술 연구- Anodic bonding 기술의 수준은 면적 4', 5', 접합 area : $95\%$이상, 접합온도 : $400^{\circ}C$- Silicon Direct Bonding의 경우 면적 4', 5',접합 area : $90\%$이상, 접합온도 : $350^{\circ}C$- Polymer 저온접합의 경우 면적 : 4', 접합 area : $95\%$이상, 접합온도 $230^{\circ}C$- 3.5mm 고 두께 Si-Glass 이종접합체 dicing 기술 확보.5. 센서 신호처리 기술 및 calibration 기술연구- 압저항형/용량형 압력센서 아날로그 신호처리 ASIC 개발.- 온도보상 및 비선형보정기술 개발.(특허 2002-16205)- Digital Calibration 기술 개발 및 ASIC 개발.7. 패키지 재료별 센서 칩 mounting 기술연구- 패키지 형태 : TO-8, DIP type, Ceramic type.- 패키지 압력 : 진공도 $10^{-3}$ torr, Soldering (Au/sn $20\%$) Process 개발완료8. 마이크로 압력센서 시제품 제조 및 특성평가- 저압용 압력센서 범위 : $0\~3.95kPa$, 동작온도 : $-20\~60^{\circ}C$, Output Voltage : $50{\pm}25mV$- 중압용 압력센서 범위 : $0\~50kPa$, Output Voltage : $78\~92mV$, Linearity : $0.3{\pm}%FS$9. 스마트 압력센서 응용시스템 개발- 차압센서, 맥진기 센서, 대기압 센서
Abstract
▼
Smart pressure sensor technologies were researched and developed through largely seven sub parts. The first, new or improved structures of pressure sensors with high sensitivity were designed and simulated. On-line simulation program for pressure sensors with circular and rectangular shapes was deve
Smart pressure sensor technologies were researched and developed through largely seven sub parts. The first, new or improved structures of pressure sensors with high sensitivity were designed and simulated. On-line simulation program for pressure sensors with circular and rectangular shapes was developed. Pressure sensors using in range of middle pressure were simulated and designed. The second, pressure sensors with pressure ranges and anisotropic or isotropic silicon etching conditions were fabricated and evaluated. The third, silicon etching techniques with high precision for 4' wafer level using electrochemical etch system were developed. The fourth, wafer level wafer bonding techniques, anodic and silicon direct bonding with 4' and 5' wafers, for packaging pressure sensors were developed. The fifth, signal processing and calibration techniques were researched. ASIC design for signal processing of piezo-resistive and capacitive type pressure sensor were developed. The sixth, mounting techniques with package materials were researched. The seventh, prototypes with pressure ranges to measure were fabricated and evaluated. Finally, in case of low pressure sensors, pressure ranges, operation temperatures and out-put voltages were$0\~3.95 kPa, -20\~60^{\circ}C, and 50{\pm}25 mV$ respectively. In case of middle pressure sensors, pressure ranges, out-put voltages, and linearity were $0\~50 kPa, 78\~92 mV, and {\pm}0.3 \%FS$, respectively.
목차 Contents
- 제 1 장 연구개발과제의 개요...14
- 제 1 절 연구의 필요성...14
- 제 2 절 연구의 목적...21
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황...23
- 제 1 절 국외의 연구개발 현황...23
- 제 2 절 국내의 연구개발 현황...27
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...32
- 제 1 절 고감도 감지구조 설계 및 해석 기술 개발...32
- 제 2 절 저압감지 감도향상을 위한 보상식각 기술 개발...57
- 제 3 절 Wafer Level 정밀 식각 기술 개발...72
- 제 4 절 웨이퍼 접합공정 기술개발...86
- 제 5 절 MEMS Dicing 기술개발...117
- 제 6 절 센서 신호처리회로 및 Digital Calibration 기술개발...121
- 제 7 절 센서용 SAR-ADC 기술개발...181
- 제 8 절 Multi sensor ASIC 개발...209
- 제 9 절 마이크로 압력센서 패키지 기술개발...232
- 제 10 절 압력센서 평가시스템...236
- 제 11 절 마이크로 압력센서 시제품 제작 및 특성 평가...239
- 제 12 절 스마트 마이크로 압력센서 응용연구...251
- 1. 용량형 마이크로 차동 압력센서 기술개발...251
- 2. 반도체식 맥진센서 기술개발...290
- 3. 봉입형 압력센서 개발...326
- 4. 압력감지소자를 이용한 진동감지 장치 개발...340
- 5. SiC 압력센서의 제작에 관한 연구...345
- 6. 4H-실리콘 카바이드 오믹 접촉에 관한 연구...347
- 7 정전 용량형 절대압력 센서 개발...354
- 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...366
- 제 1 절 계획대비 목표달성도...368
- 제 2 절 관련분야에의 기여도...373
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...374
- 제 1 절 추가연구의 필요성...374
- 제 2 절 타 연구에의 응용...375
- 제 3 절 기업화 추진방안...375
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...376
- 제 7 장 참고문헌...383
- 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서...385
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