일반기술

새로운 마이크로 기계 공학적 압력차(Pressure-Difference) 측정 칩

이 신기술은 압력차의 측정을 위해 마이크로 기술을 통해 가공되어 초과 압력(overpressure) 보호 기능을 통합하고 있는 Si-칩과 관련한 기술이다. 이 칩은 초과 압력으로부터 박막을 보호하기 위해 2개의 추가적인 마이크로 기계 공학적 요소들에 통합된 하나의 압력 감지(pressure-sensitive) 박막으로 구성되어 있다.표준적인 마이크로머시닝(micromachining) 기술을 사용하여 가공된, 차압(differential-pressure) 측정용 칩이 개발되었다. 이 칩은 몇 개의 실리콘 그리고/또는 글라스 웨이퍼 (glass wafer)들로 구성되어 있다. 이들 웨이퍼는 우선 잘 알려진 마이크로머시닝 기술들을 통해 구조화 된 다음, (표준적인 양극 결합 그리고/또는 직접적 실리콘 융합 결합 단계를 통해) 함께 결합되는 과정을 거친다. 처음에 이 신기술은 강철로 만들어진 복잡한 기계적 틀(housing)이 필요 없도록 하는 것을 목적으로 하였는데, 이를 위해서는 비교적 복잡한 다층 구조가 요구되었다. 하지만 이 칩은 잘 알려진 간단한 제조 과정들을 통해 만들어지므로, 이 칩의 가공은 전혀 복잡하지 않다. 처음에 이 신기술은 강철로 만들어진 복잡한 기계적 틀(housing)이 필요 없도록 하여 제품 보호를 위한 비용을 줄이는 것을 목적으로 하였다. 또한, 마이크로 기술들을 통해 센싱 시스템이 소형화 될 수 있는데, 이는 일부 특수한 애플리케이션에서는 중요한 요소이다. 마지막으로, 초과 압력율을 매우 높은 수준으로 끌어올릴 수 있게 되었는데, 즉, 감도가 매우 높은 (하이 엔드) 센서를 만들 수 있게 되었다. 이 기술은 이제 성숙 단계에 접어들었는데, 현재 산업용 애플리케이션을 위한 마이크로 센서의 약 80%가 실리콘 가공을 통해 만들어지고 있으며, 하이 엔드 트랜스미터는 석유화학, 화학 및 기타 프로세스 산업 분야에서 응용되고 있다. 잠재성: 압력은 (온도와 함께) 산업계에서 가장 많이 측정되는 파라미터이므로, 이 기술은 시장 잠재성이 매우 높다. 목표 집단: 프로세스 기술을 사용하는 업체들 혁신적인 사항:시스템으로서 제안된 이러한 구조는 지금껏 존재하지 않았던 새로운 것이다. 현재 이와 유사한 압력 감지 요소들(박막 칩)과 채널 및 밸브들이 다양한 연구 분야에서 성공적인 테스트를 거쳐 생산되고 있다. 시장: 다양한 종류의 제조 설비에 이와 같은 트랜스미터들이 상당수 포함되어 있다. 잠재적 응용 분야:1.산업용 레귤레이션(regulation) 및 프로세스 제어 2.흐름 및 고도(level) 등의 측정. 주요 장점:주요 장점은 다음과 같다:1.통합형 초과 압력 보호 기능을 갖춘 컴팩트한 소형(ca. 10x10x2 mm) 단일(monolithic) Si-칩. 2.초과 압력 보호 기능을 위한 요소들은 온도로부터 독립적이며, 작동중인 온도 감지 박막에 효율적인 보호(최대 1000배의 초과 압력에 대해)를 제공한다. 3.접촉이 단순하며, 저렴한 비용으로 금속 틀에 조립할 수 있다. 4.표준적인 마이크로머시닝 기술들(일괄 처리 접근방식)을 사용하여 칩을 제조함으로써, 제조 비용이 절감된다. 5.초과 압력 보호를 위한 요소들은 다양한 유형의 측정 구조(압전 저항, 공진, 용량성 등)와 결합된다.