<일본시장보고서>MEMS 기술 시리즈(한국어판)
A4 55p / 2022년 9월 21일 발간(Yano E-plus 2022년 6월호 및 7월호 게재내용 발췌)
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게재내용
MEMS 기술 시리즈(1) ~총론~
1. MEMS란?
2. MEMS 요소기술
3. 일본에서 잇따라 개최되는 MEMS 분야의 전통 국제회의
4. MEMS 관련 시장규모 예측
(그림·표1) MEMS 총 시장의 일본 국내 및 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020~2025년 예측)
(그림·표2) MEMS 총 시장의 구분별 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020~2025년 예측)
5. MEMS 관련 기업·연구기관 대응 동향
5-1. NEDO(국립연구개발법인 신에너지·산업기술종합개발기구)
(1) NEDO의 MEMS 개발 행보
(그림1) BEANS 프로젝트 개요[6]
(그림2) 친환경 MEMS를 이용한 센서 네트워크 시스템 이미지[8]
(2) MEMS 최신 개발사례: MEMS 기술을 이용해 박형·소형의 신형 전자부품 개발에 성공[9]
(그림3) 개발한 MEMS 커넥터
(그림4) MEMS 커넥터 접속부, 기존품과 MEMS 커넥터 크기의 비는 실제 사이즈를 이미지
(그림5) 로직계 반도체 패키지
(그림6) 개발한 반도체 소켓
5-2. 국립대학법인 교토대학(京都大学)
(1) MEMS의 기계적 신뢰성 평가
(그림7) 정전 척을 이용한 인장시험
(그림8) (11)단결정 Si 인장강도에 미치는 가공의 영향
(그림9) 면내 휨피로 시험편(좌)와 피로수명 데이터(우)
(2) 센서·액추에이터
(그림10) 정전용량형 가속도센서의 전체 상(좌)와 확대한 빗살형 전극 부분(우)
(그림11) MEMS 가변 형상 미러의 디바이스 구조
그림12) MEMS 광 초퍼의 구조
(3) 미세가공기술
(그림13) 벽개로 창출한 나노 갭
(그림14) 벽개 나노 갭을 일체화한 MEMS 사례
(4) 마이크로시스템을 이용한 나노계측
(5) 축적 컴퓨팅(Reservoir Computing)
(그림15) 축적 컴퓨팅의 개념
(그림16) MEMS 센서 구조에 기계학습기능을 일체화한 인공센서의 실현
5-3. 국립대학법인 도호쿠대학(東北大学)
(그림17) 다나카 연구실의 핵심 기술과 이종분야 통합
(1) MEMS·마이크로시스템
(2) 고성능 센서(MEMS 자이로스코프, 집적화 촉각센서)
(그림18) 시스템 레벨·디바이스 레벨에서 고성능화한 MEMS 자이로스코프
(그림19) 로봇핸드를 실장한 집적화 촉각센서
(3) MEMS-LSI 집적화 플랫폼
(그림20) MEMS-LSI 집적화 플랫폼(TSV가 있는 LSI에 의한 기밀 봉지)
(4) HAL SAW 디바이스, BAW 디바이스
(그림21) HAL SAW 디바이스. 기존의 SAW 디바이스(좌), HAL SAW 디바이스는(우)
5-4. 국립대학법인 리쓰메이칸대학(立命館大学)
(1) 소프트마이크로머신: 머신과 생체 간의 인터랙션
(그림22) 인공근육 마이크로 액추에이터에서 마이크로로봇핸드를 가진 확장현실 시스템으로
(그림23) 마이크로핸드 기술의 바이오메디컬 응용전개
(2) ‘사이보그(細胞ーグ)’: 머신과 생체의 융합
(그림24) 세포 네트워크 해석용 마이크로 칩
(그림25) 컴퓨터 제어가 가능한 OoC에 의한 ‘사이보그’
(3) 소프트마이크로머신과 ‘사이보그’의 새로운 융합
(그림26) 안을 열어 관찰할 수 있는 ‘인공장관 마이크로머신’
6. MEMS의 장래 전망
MEMS 기술 시리즈(2) ~재료~
1. MEMS와 재료
2. MEMS에서 사용되는 Si 이외의 재료
2-1. 금속
2-2. 반도체
2-3. 세라믹스
2-4. 폴리머
3. MEMS/재료에 관한 시장규모 추이와 예측
(그림·표1) MEMS╱제조의 일본 국내 및 세계 시장규모 추이와 예측
4. MEMS╱재료와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 국립대학법인 오사카대학(大阪大学)
(1) 강상관 전자계 산화물의 거대 상변화
(그림1) VO2의 금속-절연체 상전이와 구조 상전이
(2) 산화물 세라믹스 3차원적 입체구조 제작
(그림2) TiO2/VO2 프리 스탠딩 나노와이어 SEM 상
(3) 상변화 재료의 국소 줄 가열에 의한 MEMS 공진 주파수 변조 디바이스 제작
(그림3) 전기접점과 레이저 스폿 판을 포함한 3차원 입체 구조 공진기 디바이스
(4) 전기적 진동과 기계적 진동 사이의 공명을 이용한 공진기 디바이스 제작
(그림4) 노선도(우측 위), Ti/Au 전극과 VO2 갭의 구조 마이크로브리지 광학현미경 상
(좌측 아래), 바이어스 전압과 주파수의 관계를 나타낸 컬러 맵(우)
(그림5) 전기적 교류 주파수와 구조 고유 주파수의 비공명 시(좌), 공명 시(우)
4-2. 학교법인 나가모리가쿠엔 교토첨단과학대학(永守学園 京都先端科学大学)
(1) 마이크로~나노재료의 물성 측정·평가
(그림6) 독자 개발한 마이크로 역학시험 기술 예
(그림7) 나노재료의 SEM 내 인장시험 모습
(2) 자기전파 발열재료 개발
(그림8) 금속 다층막의 자기전파 발열반응
(그림9) 자기전파 발열 다층막의 접합응용 일례
4-3. 국립대학법인 도쿄공업대학(東京工業大学)
(그림10) MEMS에 적용되는 자석의 사이즈 효과와 타깃 사이즈
(1) 자석의 미세가공(성막)
(그림11) 자석 성막의 미세가공 예
(2) 자석의 미세 착자
(그림12) 펄스 착자법의 원리(상)과 실시 예(하)
(그림13) 레이저 어시스트 착자법의 원리(상)과 실시 예(하)
(3) 자기 MEMS에 의한 초박형 모터 개발
(그림14) 바둑판 눈금 모양의 다극 자석을 이용한 2자유도 리니어모터
2자유도 리니어모터의 구성(위), 2자유도 리니어모터 상면도(좌측 아래),
N/S로 이루어진 영구자석 바둑판 눈금 패턴(우측 아래)
(그림15) 초박형 모터의 원리를 나타낸 모식도(상) 및 제작 결과(하)
4-4. 국립대학법인 도호쿠대학(東北大学)
(1) 나노마이크로 진동자의 센서 응용
(그림16) 진동형 자기력(자기공명) 센서(좌), 측정한 폴리머 미립자 중의 라디칼 분포(우)
(2) 열전소자/축전소자/상온발전 & 자립센서시스템
(그림17) 나노 미립자에 의한 복합 열전막(Bi2Te3) 제작.
도금에 의한 막 형성장치 모식도(좌), 제작된 열전막의 현미경 상(중앙 위)과
모식도(중앙 아래), 제작한 집적화 열전소자(사이즈는 12×12mm2)(우측 위)와
플렉시블 열전소자(우측 아래)
(그림18) 그래핀 나노월을 이용한 슈퍼커패시터(좌), 축전한 슈퍼커패시터로 LED를 점등한 모습(우)
(그림19) 상온발전소자를 내장하여 환경의 온도변화에 의해 발전하여 자립 작동하는 무선센서(좌측 위).
환경의 온도변화와 발전출력의 관계(우). 무선센서로 취득한 온도센서의 정보(아래)
(40일간에 걸쳐 센서가 자립 작동하고 있다)
4-5. 공립학교법인 효고현립대학(兵庫県立大学)
(1) 압전형 MEMS의 특징
(2) PZT-MEMS 독자 기술 개발
(그림20) 직열접속 모습(좌)와 전압 특성(우)
(그림21) 스퍼터링법으로 형성한 단층막(좌) 및 다층막(우)
(그림22) 경사면에 대한 PZT 성막
(3) PZT-MEMS를 이용한 애플리케이션
(그림23) PZT 요소의 직열접속에 의한 3축 가속도센서
(그림24) 다층 PZT-MEMS 하베스터
(그림25) 다층수지 PZT/적층구조에 의한 저전압 구동 촉각 디바이스의 실물사진(좌)과 적층구조 모식도(우)
4-6. 국립연구개발법인 물질재료연구기구(NIMS)
(1) 다이아몬드 MEMS 시스템
(그림26) 다이아몬드 온 다이아몬드의 독창적인 방법으로 형성한 단결정 다이아몬드 MEMS제작 프로세스(좌),
다이아몬드 MEMS 캔틸레버 광학 이미지(우)
(그림27) 단결정 다이아몬드 캔틸레버와 브리지 (a)캔틸레버, (b)브리지, (c)3단자 나노머신 스위치 SEM 상
(그림28) 혁신적인 고신뢰성 MEMS 센서 칩 구동원리 (a)센싱 회로, (b)센싱 커플링, (c)온칩 공진 주파수 성능,
(d)센싱 출력의 구동전압의존성
(그림29) 다이아몬드 MEMS 칩 외관(a) 및 확대(b)
(2) 고온 다이아몬드 MEMS 자기센서
(그림30) 다이아몬드 MEMS 자기센서 동작원리
(그림31) (a)FeGa/Ti/diamond 캔틸레버가 다른 온도에서의 외부 자기장 응답,
(b)공진 주파수의 외부 자기장 및 온도에 대한 의존성
5. MEMS/재료의 장래 전망
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