• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.11
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• pp.1721-1725
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• 2010

This paper reports the fabrication of geometry-controlled carbon microneedles by a backside exposure method and pyrolysis. The SU-8 microneedles are a polymer precursor in a carbonization process, which geometries such as base diameter, spacing, and aspect ratio can be controlled in a photolithography step. Using this fabrication method, highly reproducible carbon microneedles, which have high aspect ratios of more than 10 and very sharp nanotips, can be realized. The quartz surface with carbon microneedles becomes very hydrophilic and its wettability is adjusted by carrying out the silane treatment. In the carbon microneedle array ($3\;{\mu}m{\times}3\;{\mu}m$), the contact angle is extremly enhanced (${\sim}180^{\circ}$); this will be advantageous in developing low-drag microfluidics and labs-on-a-chip as well as in other bio-applications.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.15 no.4
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• pp.301-307
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• 2002

Direct bonded SOI wafer pairs with $Si ll SiO_2/Si_3N_4 ll Si$ the heterogeneous insulating layers of SiO$_2$-Si$_3$N$_4$are able to apply to the micropumps and MEMS applications. Direct bonding should be executed at low temperature to avoid the warpage of the wafer pairs and inter-diffusion of materials at the interface. 10 cm diameter 2000 ${\AA}-SiO_2/Si(100}$ and 560 $\AA$- ${\AA}-Si_3N_4/Si(100}$ wafers were prepared, and wet cleaned to activate the surface as hydrophilic and hydrophobic states, respectively. Cleaned wafers were pre- mated with facing the mirror planes by a specially designed aligner in class-100 clean room immediately. We employed a heat treatment equipment so called fast linear annealing(FLA) with a halogen lamp to enhance the bonding of pre mated wafers We kept the scan velocity of 0.08 mm/sec, which implied bonding process time of 125 sec/wafer pairs, by varying the heat input at the range of 320~550 W. We measured the bonding area by using the infrared camera and the bonding strength by the razor blade clack opening method, respective1y. It was confirmed that the bonding area was between 80% and to 95% as FLA heat input increased. The bonding strength became the equal of $1000^{\circ}C$ heat treated $Si ll SiO_2/Si_3N_4 ll Si$ pair by an electric furnace. Bonding strength increased to 2500 mJ/$\textrm{m}^2$as heat input increased, which is identical value of annealing at $1000^{\circ}C$-2 hr with an electric furnace. Our results implies that we obtained the enough bonding strength using the FLA, in less process time of 125 seconds and at lowed annealing temperature of $400^{\circ}C$, comparing with the conventional electric furnace annealing.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.25 no.6
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• pp.431-438
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• 2004

Medical ultrasonic imaging is a useful imaging facility known to be most safe and easy. It enables physicians to observe the inside structures of the bodies, blood flow, and motions of internal organs. Some physical properties of biologic tissues can also be estimated from backscattered sounds. However, the ultrasonic pulses interrogating the living organisms leave their footprints in the returning signals during imaging. Some significant details are buried in the footprints and their overlaps from adjacent particles. These distortions also decrease the quality of the images. Many research efforts have been made to enhance the image quality and to recover the acoustic information in various ways. In this study, a new interrogation method based on the wavelet and subband filter bank is proposed. It adopts the subband wavelet filters satisfying the perfect-reconstruction (PR) conditions as the interrogating pulses to restore the details useful in tissue characterization and to enhance the image quality. The proposed method was applied to two types of simulations of ultrasonic imaging. The results showed its ability to restore the detailsin the simulated interrogation of biologic tissues, and verified the improved image quality in the simulated imaging of general ultrasonic phantom compared with the conventional method.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.5
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• pp.1-9
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• 2016

Railroad bridges account for 25% of the entire high-speed rail network. Railway bridges are subject to gradual structural degradation or fatigue accumulation due to consistent and repeating excitation by fast moving trains. Wireless sensing technology has opened up a new avenue for bridge health monitoring owing to its low-cost, high fidelity, and multiple sensing capability. On the other hand, measuring the transient response during train passage is quite challenging that the current wireless sensor system cannot be applied due to the intrinsic time delay of the sensor network. Therefore, this paper presents a framework for monitoring such transient responses with wireless sensing systems using 1) real-time excessive vibration monitoring through ultra-low-power MEMS accelerometers, and 2) post-event time synchronization scheme. The ultra-low power accelerometer continuously monitors the vibration and trigger network when excessive vibrations are detected. The entire network of wireless smart sensors starts sensing through triggering and the post-event time synchronization is conducted to compensate for the time error on the measured responses. The results of this study highlight the potential of detecting the impact load and triggering the entire network, as well as the effectiveness of the post-event time synchronized scheme for compensating for the time error. A numerical and experimental study was carried out to validate the proposed sensing hardware and time synchronization method.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.295-295
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• 2007

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.304-304
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• 2006

One method of Electric Power Generation is to use piezoelectric materials, which form transducers that are able to interchange electrical energy and mechanical force or strain. This study describes the fabrication and properties of piezoelectric transducers for Power Generation application. The structure of the transducers was ceramic-metal-ceramic 3-layered parallel type The center metal layer of phosphorous bronze was bonded by two piezoelectric layers of which have sputtered Ag/Cu(or Ni/Cu) electrode layers on both sides.. The Energy generated by the vibration of piezoelectric transducers Can be achieved by adjusting a suitable piezoelectric constant and mechanical structures. The piezoelectric material used in this application showed the electrical properties of r=4400, $d_{33}\;=\;750\;(10^{-12}\;m/V)$, $d_{31}\;=\;-300\;(10^{-12}\;m/V)$, $k_{33}\;=\;71%$, $Qm\;=\;85$, $T_c\;=\;210^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.81-81
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• 2013

반도체, LCD, MEMs 등 미세 전자소자의 제작과 깊은 관련이 있는 IT 산업은 자동차 산업과 함께 세계 경제를 이끌고 있는 핵심 산업이며, 그 발전 가능성이 크다고 할 수 있다. 이 중 반도체, LCD 공정 기술에 관해서 대한민국은 세계를 선도하여 시장을 이끌어 나가고 있는 실정이다. 이들의 공정기술은 주로 높은 수율(yield)을 기반으로 한 대량 생산 기술에 초점이 맞추어져 있기 때문에, 현재와 같은 첨예한 가격 경쟁력이 요구되는 시대에서 공정 기술 개발을 통해 수율을 최대한으로 이끌어 내는 것이 현재 반도체를 비롯한 미세소자 산업이 직면하고 있는 하나의 중대한 과제라 할 수 있다. 특히 반도체공정에 있어 발전을 거듭하여 현재 20 nm 수준의 선폭을 갖는 소자들의 양산이 계획 있는데 이와 같은 나노미터급 선폭을 갖는 소자 양산과 관련된 CD (critical dimension)의 감소는 공차의 감소를 유발시키고 있으며, 패널의 양산에 있어서 생산 효율 증가를 위한 기판 크기의 대형화가 이루어지고 있다. 또한, 소자의 집적도를 높이기 위하여 높은 종횡비(aspect ratio)를 요구하는 공정이 일반화됨에 따라 단일 웨이퍼 내에서의 공정의 균일도(With in wafer uniformity, WIWU) 및 공정이 진행되는 시간에 따른 균일도(Wafer to wafer uniformity)의 변화 양상에 대한 파악을 통한 공정 진단에 대한 요구가 급증하고 있는 현실이다. 반도체 및 LCD 공정에 있어서 공정 균일도의 감시 및 향상을 위하여 박막, 증착, 식각의 주요 공정에 널리 사용되고 있는 플라즈마의 균일도(uniformity)를 파악하고 실시간으로 감시하는 것이 반드시 필요하며, 플라즈마의 균일도를 파악한다는 것은 플라즈마의 기판 상의 공간적 분포(radial direction)를 확인하여 보는 것을 의미한다. 현재까지 플라즈마의 공간적 분포를 진단하는 대표적인 방법으로는 랭뮤어 탐침(Langmuir Probe), 레이저 유도 형광법(Laser Induced Fluorescence, LIF) 그리고 광섬유를 이용한 발광분광법(Optical Emission Spectroscopy, OES)등이 있으나 랭뮤어 탐침은 플라즈마 본연의 상태에서 섭동(pertubation) 현상에 의한 교란, 이온에너지 측정의 한계로 인하여 공정의 실시간 감시에 적합하지 않으며, 레이저 유도 형광법은 측정 물질의 제한성 때문에 플라즈마 내부에 존재하는 다양한 종의 거동을 살필 수 없다는 단점 및 장치의 설치와 정렬(alignment)이 상대적으로 어려워 산업 현장에서 사용하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 최소 50 cm에서 최대 400 cm까지 플라즈마 내 측정 거리에서 최대 20 mm 공간 분해가 가능한 광 수광 시스템 및 플라즈마 공정에서의 라디칼의 상태 변화를 분광학적 비접촉 방법으로 계측할 수 있는 발광 분광 분석기를 접목하여 플라즈마 챔버 내의 라디칼 공간 분포를 계측할 수 있는 진단 센서를 고안하고 이를 실 공정에 적용하여 보았다. 플라즈마 증착 및 식각 공정에서 형성된 박막의 두께 및 식각률과 공간 분해발광 분석법을 통하여 계측된 결과와의 매우 높은 상관관계를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2003.05a
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• pp.14-14
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• 2003

Silicon carbide (SiC)는 높은 power 영역과 높은 온도영역에서도 작동 가능한 우수한 반도체 물질이다. 또한 우수한 열적 화학적, 안정성을 가지고 있어 가흑한 조건에서의 소자로써도 사용 가능하다. 현재 SiC 적용분야로는 우수한 전기적, 기계적 성질을 이용한 미세소자(MEMS)와 GaN 와 거의 유사한 격자상수를 가지는 것을 이용한 GaN epitaxial 성장의 기판으로도 사용되어진다. 그러나 SiC 는 기존의 습식식각 용매에 대해 화학적 안정성을 가지고 있기 때문에 전자소자의 제작에 있어서 플라즈마를 이용한 건식식각의 중요성이 대두되어지고 있다. 소자제작에 있어 이러한 건식식각시 식각 단면의 제어, 이온에 의한 낮은 손상 정도, 매끄러운 식각 표면, 그리고 고속의 식각 속도둥이 요구되어진다. 본 실험에서는 식각 속도의 증가와 수직한 식각 단면둥을 획득하기 위하여 SF6 플라즈마에서 Source power, dc bias voltage, 그리고 외부에서 인가되는 자속의 세기를 변화시쳐가며 식각 속도, 식각 마스크와의 식각 션택비, 식각 단면둥과 같은 SiC 의 식각 특성을 관찰하였다. 식각 후 식각 단면은 주사전자 현미경(SEM)을 통해 관찰하였다. 본 실험에서의 가장 높은 식각 속도는 분당 1850n 로써 이때의 공정조건은 1400W 의 inductive power, -600V 의 dc bias voltage, 20G 의 외부자속 세기이었다. 또한, 높은 inductive power 조건과 낮은 dc bias voltage 조건에서 Cu는 $SF_6$ 플라즈마 내에서 식각부산물의 증착으로 인해 SiC 와 무한대의 식각선택비를 보였다. 이러한 Cu 마스크를 사용한 SiC 의 식각에서는 식각 후 수직한 식각 단변을 관찰할 수 있었다. 것올 알 수 있다. 따라서, 기존의 pve 보다 세라믹 기판의 경우가 수분 흡수율이 높아 더 오랫동안 전류를 흐르게 하여 방식성이 개선된 것으로 판단된다.을 통해 경도가 증가한 시편의 경우 석출상의 크기가 5nm 이하로 매우 작고 대체로 기지와 연속적인 계면을 형성하나, 열처리가 진행될수록 석 출상의 크기가 커지고 임계크기 이상에 이르면 연속적인 계면은 거의 발견되지 않고, 대부 분 불연속적이고 확연한 계면을 형성함을 관찰 할 수 있었다. 알루미나(${\alpha}-Al_2O_3$) 기판 위에 증착한 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막은 마찬가지로 (200) 우선 방위를 나타내었으나, 그 입자의 크기가 수십 nm로 고속도강위에 증착한 피막에 비해 상당히 크게 형성되었다. 또한 열처리 후에 AIN의 석출이 진행됨에도 불구하고 경도 증가는 나타나지 않고, 열처리가 진행됨에 따라 경도가 감소하는 양상만을 나타내었다. 결국 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막이 열처리 전후에 보아는 기계적 특성의 변화 양상은 열역학적으로 안정한 Wurzite-AlN의 석출에 따른 것으로 AlN 석출상의 크기에 의존하며, 또한 이러한 영향은 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막에 존재하는 AI의 함량이 높고, 초기에 증착된 막의 업자 크기가 작을 수록 클 것으로 여겨진다. 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로 $\ulcorner$순응$\lrcorner$의 범위를 벗어나지 않는다. 그렇기 때문에

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.11
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• pp.688-694
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• 2018

The mixture ratio of two-component liquid silicone is important for the inherent physical characteristics of the finished product. Therefore, it is necessary to uniformly control the ratio of the main material and the sub-material. In this paper, a mixing-ratio control system was designed, which consists of a digital flow meter and a flow control system to measure the flow rate of the raw materials and a pumping system to maintain constant pressure and transfer of the raw materials. In addition, a program was developed to control the organic interlocking and mixing ratio. For the verification of the developed system, we compared the actual weight of raw material with the value measured by the flow meter during pumping, and we measured the physical properties of the mixed material by making test samples with and without the application of the mixing-ratio improvement algorithm. The measured value was close to the reference value with a hardness range of 46-47 and tensile strength of 9.3-9.5 MPa. These results show that the mixing ratio of the liquid silicone is controlled within an error range of ${\pm}0.5%$.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.6
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• pp.604-609
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• 2019

In this study, we fabricated a capacitive humidity sensor with interdigitated (IDT) electrodes using a thermosetting polyimide as a humidifying material. First, the number of electrodes, thickness, and spacing of the polyimide film were optimized, and a mask was designed and fabricated. The sensor was fabricated on a silicon substrate using semiconductor processing equipment. The area of the sensor was $1.56{\times}1.66mm^2$, and the width of the electrode and the gap between the electrodes were each $3{\mu}m$. The number of electrodes was 166, and the length of an electrode was 1.294 mm for the sensitivity of the sensor. The sensor was then packaged on a PCB for measurement. The sensor was inserted into a chamber environment with a temperature of $25^{\circ}C$ and connected to an LCR meter to measure the change in capacitance at relative humidity (RH) of 20% to 90%, 1 V, and 20 kHz. The results showed a sensitivity of 26fF/%RH, linearity of < ${\pm}2%RH$, and hysteresis of < ${\pm}2.5%RH$.