MEMS(미세 전자 기계 시스템) 기술
MEMS 기술은 반도체 기술과 유사하지만 전자 칩 대신 센서와 소형 기계 부품에 적용됩니다. 에어백 센서, 잉크젯 헤드, 압력 센서, 마이크, 나침반, 가속도계, 자이로스코프, 시간 기준 발진기 등이 MEMS 기술의 잘 알려진 응용 분야입니다. 예를 들어 스마트폰에는 많은 MEMS 부품이 포함되어 있으며 열 유량 센서는 에어컨 시스템에 널리 사용됩니다.
MEMS 칩은 웨이퍼로 만들어집니다. 웨이퍼는 실리콘이나 유리로 만든 매우 평평한 원형 디스크입니다. 일반적인 웨이퍼의 두께는 0.5mm, 직경은 6인치입니다. MEMS 기술은 레이어를 추가하고 특정 영역에서 해당 레이어를 제거하는 것이 핵심입니다. 적용되는 레이어는 매우 높은 품질과 견고한 소재를 사용할 수 있습니다. 실리콘 질화물은 이러한 재료의 예로, 저압 화학 기상 증착(LPCVD)으로 적용되며 약 800˚C에서 수행됩니다.
포토 리소그래피는 제거해야 할 영역을 정의하는 데 사용됩니다. 포토 리소그래피에서는 웨이퍼 표면에 포토 레지스트 층이 증착됩니다. 포토레지스트는 표면에 빛을 비추면 화학적으로 변화하고 현상액에서 선택적으로 제거됩니다.
코리올리 센서의 장점
코리올리 센서의 장점
코리올리 유량계는 주로 큰 유량(시간당 1킬로그램 이상)을 측정하는 데 사용되며, 상대적으로 약한 코리올리 힘은 작은 유량에서는 감지하기 어렵기 때문입니다. 시간당 2그램 미만의 초저유량을 측정할 수 있는 충분한 감도를 얻으려면 센서 크기와 튜브 벽 두께를 극도로 최소화해야 하는데, 이는 기존의 스테인리스 스틸 가공으로는 불가능합니다.
여기서 MEMS 기술이 중요한 역할을 합니다. 트벤테 대학과 긴밀히 협력하여 개발한 "표면 채널 기술"이라는 공정을 통해 1마이크로미터 두께의 질화규소 벽을 가진 튜브를 제작할 수 있습니다. 이러한 소재를 선택함으로써 이 튜브는 매우 얇은 벽 두께에서도 기계적으로 안정적입니다.
작동 원리, MEMS 기반 코리올리스 센서
그림은 MEMS 기반 코리올리스 센서의 작동 원리를 설명한 것입니다. 데모 모델에 내장된 센서가 이 기술을 기반으로 합니다. 데모 모델은 시간당 0.01~2g의 기체 및 액체 유량을 측정하고 제어할 수 있습니다. MEMS 기술의 또 다른 장점은 기기 내부의 코리올리 튜브의 크기가 매우 작아 튜브의 공진 주파수가 kHz 범위에 있다는 점입니다. 따라서 기존의 스테인리스 스틸 코리올리스 계측기보다 외부 진동에 대한 민감도가 낮습니다.
표면 채널 기술
마이크로 코리올리스 센서 칩을 만드는 데 사용되는 '표면 채널 기술'은 다른 유형의 센서에도 사용할 수 있습니다. 예를 들면 압력 센서, 밀도 센서, 점도 센서, 열 질량 유량 센서 등이 있습니다.
코리올리 유량 센서 튜브: 로렌츠 작동에 의해 튜브가 공진 상태가 됩니다. 코리올리 힘 Fc는 튜브를 통과하는 질량 흐름 Φm의 결과입니다.
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