[보고서]스마트 압력센서 기술개발

박효덕

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스마트 압력센서 기술개발

Development of Smart Pressure Sensor Technology

과제명	스마트 압력센서 기술개발
주관연구기관	전자부품연구원 Korean Electronics Technology Institute
연구책임자	박효덕
참여연구자	이대성, 김건년, 박광범, 박준식, 이경일, 조영창, 최연식, 이유진
보고서유형	1단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2002-10
과제시작년도	2002
주관부처	과학기술부
사업 관리 기관	한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion
등록번호	TRKO200800067221
과제고유번호	1350006668
사업명	국가지정연구실사업
DB 구축일자	2015-01-08
키워드	실리콘 센서.마이크로 센서.압력센서.마이크로머시닝.디지털 보정기술.silicon sensor.microsensor.pressure sensor.MEMS.digital trimming.

연구과제
타임라인
▼

과제명

스마트 압력센서 기술개발

과제기간

2002

총연구비 ...

초록
▼

1. 고감도 감지구조 설계 및 해석 기술 개발
- 탄성이론을 이용한 원형, 정사각형 구조의 압력센서 On-line 시뮬레이션 프로그램을 개발
- 중압용 압력센서 소자 및 boss 구조의 저압용 압력센서 해석 및 설계함．...

1. 고감도 감지구조 설계 및 해석 기술 개발
- 탄성이론을 이용한 원형, 정사각형 구조의 압력센서 On-line 시뮬레이션 프로그램을 개발
- 중압용 압력센서 소자 및 boss 구조의 저압용 압력센서 해석 및 설계함．
- 차동형 압력센서 구조 제안 (특허2001-32277, 미국특허 출원 중）
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．
- Thin 및 고정밀 감지 Beam 형성 기술 개발함．
3. Wafer level 3차원 실리콘 정밀식각 기술개발
- Electrochemical Etch System 설계 및 제작， ECE용 Wafer Vacuum Jig 개발．
- 4" wafer 정밀식각 조건 확립
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&\^oC&
- Silicon Direct Bonding의 경우 면적 : 4'', 5'', 접합 area : 90％이상，접합온도 : 3500&\^oC&
- Polymer 저온접합의 경우 면적 : 4'', 접합 area : 95％ 이상，접합온도 : 2300&\^oC& 임．
- 3.5mm 고 두께 Si-Glass 이종접합제 dicing 기술 확보함．
5. 센서 신호처리 기술 및 calibration 기술연구
- 압저항형／용량형 압력센서 아날로그 신호처리 ASIC 설계 제작함．
- 온도보상 및 비선형보정기술 개발함.(특허2002-16205)
- Digital Calibration 알고리즘 및 회로 설계함．
- &\I^2&C Serial I/F 회로설계 및 전원제어 mode 기술 제안．
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 개발완료
8. 마이크로 압력센서 시제품 제조 및 특성평가
- 저압용 압력센서 범위 : 0~3.95kPa, 동작온도 : -20~60&\^oC&, Output Voltage : 50&\pm&25mV
- 중압용 압력센서 범위 : 0~50kPa, Output Voltage : 78~92 mV, Linearity : &\pm&0.3 %FS

Abstract
▼

Smart pressure sensor technologies were researched and developed through largely seven sub parts. The first, new or improved Struc...

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 411 and 511 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 siㅆ h, 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 0~3.95kPa, -20~ 60&\^oC&, 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.

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전체 참여 연구원

상세정보
참여 연구원	이대성, 김건년, 박광범, 박준식, 이경일, 조영창, 최연식, 이유진,

과제명(ProjectTitle) :	스마트 압력센서 기술개발
연구책임자(Manager) :	박효덕
과제기간(DetailSeriesProject) :	2002
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	센서, 압력센서, 마이크로센서, 지능형, 마이크로머시닝
과제수행기간(LeadAgency) :	전자부품연구원
연구목표(Goal) :	- 1단계에 확보된 센서 구조설계 기술을 토대로 성능개선을 위한 보완 설계 및 센서제작- 설계된 신호처리회로의 ASIC 제작 및 평가
연구내용(Abstract) :	- 검지압력별 센서 성능개선을 위한 보완 설계 및 제작- 신호처리회로의 ASIC 제작 및 평가- 센서의 특성평가 및 평가 DB 구축- 구조별 식각 공정 및 웨이퍼 접합기술 안정화- 응용별 패키지 구조제안
기대효과(Effect) :

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