• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
• /
• pp.350-351
• /
• 2006

Thick film mechanical sensors can be categorized into four main areas piezoresistive, piezoelectric, capacitive and mechanic tube. In this areas, the thick film strain gage is the earliest example of a primary sensing element based on the substrates. The latest thick film sensor is used various pastes that have been specifically developed for pressure sensor application. Some elastic materials exhibit a change in bulk resistivity when they are subjected to displacement by an applied pressure. This property is referred to as piezoresistivity and is a major factor influencing the sensitivity of a piezoresistive strain gage. The effect of thick film resistors was first noticed in the early 1970, as described by Holmes in his paper in 1973.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제48권3호
• /
• pp.18-24
• /
• 2011

본 논문에서는 double boss 구조의 저압용 압력 센서의 다이아프램 브리지 모서리에 홈을 형성함으로서 압력센서의 내압특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 저압용 실리콘 압력센서에서는 일반적으로 boss구조가 널리 사용되고 있으나 칩에서의 제한된 다이아프램의 사이즈와 두께로 인하여 좋은 감도를 얻을 수는 없다. 특히, double boss구조는 다이아프램의 브리지 모서리 응력이 크게 작용함에 따라서 크랙이 생겨 다이아프램의 파괴가 진행되어 센서의 감도는 우수하지만 동작영역의 범위가 줄어들어 신뢰성에 문제가 있다는 단점을 가진다. 기존 double boss구조 압력센서 다이아프램 브리지에 모서리 홈의 길이를 $0.5{\sim}10{\mu}m$로 변화시키며 ANSYS 시뮬레이션을 시행하여 다이아프램 브리지 모서리와 브리지의 가장자리 그리고 압저항 소자가 위치하는 곳의 최대응력을 확인하였다. 그 결과 브리지 모서리의 길이가 6${\mu}m$이상인 경우, 브리지 모서리에서 발생하는 응력은 압저항 소자에 작용하는 응력보다 적다.

• 센서학회지
• /
• 제5권3호
• /
• pp.17-24
• /
• 1996

이 논문은 압력센서의 압저항 소자 값에 영향을 미치는 실리론 박막의 잔류응력과 4개 저항의 특성 차에 의해 발생하는 오프셋과 온도 드리프트 특성을 보상하기 위하여 2중 브리지구조의 압력센서에 대하여 연구한 것이다. 압력 변화에 무관한 브리지회로의 각 저항 소자를 압력 변화를 감지하는 브리지회로의 각 저항 소자 가까이 배치하여 각 브리지회로의 출력을 감산하므로 오프셋과 온도 드리프트를 소자내부에서 제거하는 것이다. 이 방법에 의해 오프셋과 온도 드리프트 성분의 약 95%가 제거되었다. 제작된 압력센서의 감도는 $0.9\;kgfcm^{-2}$ full-range에 대해서 $11.7\;mV/Vkg/cm^{-2}$ 이었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제41권3호
• /
• pp.9-14
• /
• 2004

본 논문에서는 압저항 압력센서 응용을 위한 최적의 멤브레인 구조를 만들기 위하여 tetramethylammonium hydroxide (TMAH)/ammonium persulfate (AP)/isopropyl alcoho 1(IPA) 용액의 Si 이방성 식각 특성을 연구하였다. 독성이 적고 CMOS 공정과의 높은 호환성 때문에 TMAH를 Si 이방성 식각용액으로 사용하였다. 식각온도, TMAH농도 및 식각시간에 따른 Si 식각률의 변화를 측정하였다. 식각온도를 증가 시키고 TMAH농도를 감소시킴에 따라 Si 식각률은 증가한 반면에 (100)면에 hillock 이 생겨 식각표면의 평탄도가 감소하였다. TMAH 에 IPA 용액을 첨가하면 식각표면의 평탄도를 증가 시키나 Si의 식각률을 감소 시켰다. 그러나, TMAH 에 AP 용액을 첨가하면 Si의 식각률과 식각표면의 평탄도 모두를 증가시켰다. 또한 시간당의 AP 첨가 횟수를 증가시킴으로서 Si 식각률을 최대화시킬 수 있었다. TMAH/AP 용액의 최적의 Si 식각조건을 적용하여 한변의 길이가 100∼400㎛이고 두께가 20㎛인 정사각형 모양의 Si 멤브레인을 성공적으로 제작하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
• /
• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
• /
• pp.1016-1021
• /
• 2005

A piezoresistive pressure sensor using a silicone rubber membrane has been fabricated on the selectively diffused (100)-oriented n/n+/n silicon substrates by a unique silicon micromachining technique using porous silicon ething. The width, length and thickness of the beam were 120${\mu}m$, 600${\mu}m$ and 7${\mu}m$, respectively and the thickness of the silicone rubber membrane was 40${\mu}m$. By the fusion of silicon beam and silicone rubber membrane, the mechanical strength of the pressure sensor could be highly improved due to smaller shear stress. The effectiveness of the sensor was confirmed through an experiment and FEM simulation in which the pressure sensor was characterized.

• 대한전자공학회논문지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.563-570
• /
• 1990

A silicon pressure sensor made of a full bridge of diffused resistors was designed and fabricated using semiconductor integrated circuit process. Thin diaphragms with 30\ulcorner thickness were obtained using anisotropic wet chemical etching technique. Our device showed strong temperature dependence. Compensation networks are used to compensate for the temperature dependence of the pressure sensor. The bridge supply voltage having positive temperature coefficient by compensation networks was utilized against the negative temperature coefficient of bridge output voltage. The sensitivity fluctuation of pressure sensor before temperature compensation was -1700 ppm/\ulcorner, while it reduced to -710ppm\ulcorner with temperature compensation. Our result shows that the we could develop accurate and reliable pressure sensor over a wide temperature range(-20\ulcorner~50\ulcorner).

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제14권12호
• /
• pp.987-993
• /
• 2001

In this paper, we presents the construction details and output characteristics of a thick film piezoresistive strain gage. The thick film was printed on the ceramic diaphragm back side by screen printing and cured at 850$^{\circ}C$. The strain distribution and deflection on ceramic diaphragm were performed with finite-element method(FEM tool ANSYS-5.3). Various thick film strain gage characteristics were analysed, including nonlinearity, hysteresis, stability and sensitivity of thick film strain gages.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1995년도 추계학술대회 논문집 학회본부
• /
• pp.342-344
• /
• 1995

Using piezoresistive effects of single-crystal and poly-crystalline silicon, pressure sensors of the same pattern were fabricated for comparison of temperature characteristics. Optimum size and aspect ratio of rectangular sensor diaphragm were calculated by FEM. For polsilicon pressure sensor, polysilicon resistors of Wheatstone bridge were deposited by LPCVD to be used in a wide' temperature range. Polysilicon pressure sensors showed more stable temperature characteristics than single-crysta1 silicon in the range of $-20\sim125[^{\circ}C]$. To get low TCO (Temperature Coefficient of Offset), below $\pm$3 [${\mu}V/V/^{\circ}C$], it is needed for each TCR of piezoresistors to have a deviation within $\pm25[ppm/^{\circ}C]$ less than $\pm500[ppm/^{\circ}C]$ of resistors for polysilicon pressure sensor can result in low TCS(Temperature Coefficient of Sensitivity) of -0.1[%FS/$^{\circ}C$].

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제49권2호
• /
• pp.1-8
• /
• 2012

본 논문은 자동차용 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)의 핵심 부품인 가속도센서에 관한 연구이다. 일반적으로 압저항형 가속도센서는 정전용량형 가속도센서에 비하여 제조 비용이 적고 출력 특성이 선형적이며 주변 잡음에 면역성이 강한 장점을 갖는다. 그래서 TPMS용으로 압저항형을 선택하였고, ANSYS 프로그램을 이용하여 3가지 타입의 구조를 설계하여 공진주파수 특성을 비교하여 가장 안정적인 구조인 질량체 가장자리의 가운데에 있는 4개의 빔에 의하여 지지되는 브릿지 타입의 실리콘압저항형 가속도센서를 선택하였다. 그리고 센서 크기를 고려하여 빔의 길이는 $200{\mu}m$로 정하였으며, 빔 길이에 따른 최대응력과 최대변위를 시뮬레이션하여 센서를 설계하였다. TPMS용 4 빔 실리콘 미세 압저항형 가속도센서의 크기는 $3.0mm{\times}3.0mm{\times}0.4mm$의 크기로 제작 되었다. 휠 각도에 따른 출력 특성과 온도 특성을 측정하여 센서의 특성을 분석 하였다. 그 결과 가속도센서의 옵셋 전압은 43.2 mV 이고 감도는 $42.5{\mu}V/V/g$ 이다. 센서의 특징으로 내충격성은 1500 g 이고, 측정 범위는 0 ~ 60 g, 사용온도는 $-40^{\circ}C{\sim}125^{\circ}C$ 를 갖는다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
• /
• 제13권1호
• /
• pp.43-48
• /
• 2016

This paper presents a preliminary study on the pressure sensing characteristics of smart nano composites made of MWCNT (multi-walled carbon nanotube) to develop a novel pressure sensor. We fabricated the composite pressure sensor by using a solution casting process. Made of carbon smart nano composites, the sensor works by means of piezoresistivity under pressure. We built a signal processing system similar to a conventional strain gage system. The sensor voltage outputs during the experiment for the pressure sensor and the resistance changes of the MWCNT as well as the epoxy based on the smart nano composite under static pressure were fairly stable and showed quite consistent responses under lab level tests. We confirmed that the response time characteristics of MWCNT nano composites with epoxy were faster than the MWCNT/EPDM sensor under static loads.