<일본시장보고서>MEMS 기술 시리즈3(한국어판)
A4 65p / 2024년 1월 18일 발간(Yano E-plus 2022년 10월호 및 11월호 게재내용 발췌)
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게재내용
MEMS 기술 시리즈(5) ~디바이스~
1. MEMS/디바이스란
2. 주요 MEMS╱디바이스의 종류
2-1. 센서
2-2. 광 디바이스
2-3. 고주파(RF) 디바이스
2-4. 발전 디바이스
2-5. 마이크로유체 디바이스
3. MEMS╱디바이스의 시장규모 추이와 예측
(그림ㆍ표1) MEMS/제조의 일본 국내 및 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020~2025년 예측)
4. MEMS/디바이스 관련 기업ㆍ연구기관 대응 동향
4-1. 세이코엡손 주식회사(엡손)
(1) 세이코엡손의 가속도센서 라인업
(표1) 세이코엡손의 가속도센서 라인업
(2) 엡손 가속도센서의 특징
(그림1) 가속도센서 측정 과정
(그림2) 가속도센서 M-A352 외관
(그림3) 센서부 구조 모식도. 음차형 수정진동자 형상(상)과 메커니즘(하)
(그림4) 음차형 수정진동자의 SEM 상
(3) 가속도센서의 우수한 특성을 뒷받침하는 엡손의 기술
(그림5) ‘M-A352’의 노이즈 스펙트럼 밀도의 주파수 의존성
(4) 진동센서로서의 응용가치가 높은 엡손의 가속도센서
(그림6) ‘M-A352’의 진동측정데이터:
삼분 그래프(Tripartite Graph)와 VC(Vibration Criterion)곡선
(5) 가속도센서 애플리케이션 사례
4-2. 국립대학법인 도쿄대학(東京大学)
(1) MEMS/마이크로 유체 디바이스
(그림7) 마이크로유체 디바이스를 이용한 나노섬유 제작 프로세스
(그림8) 마이크로겔 비드 제작 프로세스
(그림9) 3차원 마이크로유로 모식도
(그림10) 다이내믹 마이크로어레이를 실현하는 마이크로유체 디바이스의 원리
(그림11) 하이드로겔에 의한 세포의 균일 직경 마이크로캡슐화
(2) MEMS/마이크로 유체 디바이스 기술의 3차원 조직 구축에 대한 응용
(그림12) 세포 비드에 의한 사람 형태의 3차원 세포 구조 구축 예
(그림13) 섬유아세포로 제작한 세포섬유 사진
(그림14) 3차원 조직 구조 프린팅 예(상), 프린팅 장치(하)
4-3. 학교법인 니혼대학(日本大学)
(1) 대기개방형 MEMS 터빈
(그림15) MEMS 터빈 구조 모식도. 외관(좌), 단면(중), 터빈 내 유로(우)
(그림16) MEMS 터빈 외관 사진
(그림17) MEMS 터빈 실험장치 개략도
(그림18) 저비점 매체의 상변화 관찰실험 모식도
(2) 폐쇄형 MEMS 터빈
(그림19) 폐쇄형 MEMS 터빈 구조(좌), 유로 횡단면(우측 위)과 종단면(우측 아래)
(그림20) 폐쇄형 MEMS 터빈 회전실험장치
4-4. 공립대학법인 효고현립대학(兵庫県立大学)
(1) 'ERATO 마에나카 센싱 융합 프로젝트’
(2) 에너지 하베스터 시스템
(그림21) 정전형 에너지 하베스팅 디바이스 구조 모식도(상)와 실제 제작한 디바이스 외관(하)
(3) 웨어러블/바이탈센서
(그림22) 제작한 바이탈센서. 외형(상, 좌측 아래), 장착 예(우측 아래)
4-5. MEMS-on Technologies 주식회사
(그림23) Si 웨이퍼 상에 형성된 MEMS 센서ㆍ회로부 전체(좌), 개별 센서(우)
(그림24) 캔틸레버 구조를 이용한 차압센서 검출원리
(그림25) 기압감지식 소형 고도변화계 ‘AMBD04’. 모듈 전체 외관(좌), MEMS 센서부(우)
4-6. 요코가와전기 주식회사
(1) Si 공진센서
(그림26) Si 공진형 기압센서 기압센서 단면 모델(좌), 진동자부 단면 SEM 상(중),
센서 칩 단면 사진(우)
(그림27) 시제작한 변형센서. 변형센서 내부구조(좌), 변형센서 외관(우)
(2) MEMS 파장 가변 레이저 분광
(그림28) 파장 가변 VCSEL 모식도
(그림29) 레이저 분광식 분석계의 광학계
4-7. 학교법인 리쓰메이칸대학(立命館大学)
(1) 초소형 MEMS 촉각센서의 특징
(그림30) 초소형 촉각센서 작동원리
(그림31) 개발한 초소형 촉각센서 실물사진
(2) 초소형 MEMS 촉각센서 제작 프로세스
(그림32) MEMS 촉각센서 제작 프로세스
(3) 초소형 MEMS 촉각센서 응용사례
(그림33) 응력과 전단하중 인가에 대한 MEMS 촉각센서의 응답
(그림34) MEMS 촉각센서에 의한 지폐 요철 감지
(그림35) MEMS 촉각센서의 광 감지에 의한 거리 측정 센서 검출부 단면(좌),
광조사에 의한 임피던스 변화(우)
5. MEMS╱디바이스의 장래 전망
MEMS 기술 시리즈(6) ~시스템~
1. MEMS/시스템이란
2. MEMS 수요분야
2-1. 소형IT기기
2-2. 자동차
2-3. 통신
2-4. 헬스케어ㆍ바이오
3. MEMS/시스템에 관한 시장규모 추이와 예측
(그림ㆍ표1) MEMS/제조 일본 국내 및 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020~2025년 예측)
(그림ㆍ표2) MEMS/제조의 수요분야별 세계 시장규모 추이와 예측 (금액: 2020~2025년 예측)
4. MEMS/시스템 관련 기업ㆍ연구기관의 대응 동향
4-1. 국립대학법인 가가와대학(香川大学)
(1) IoT 시대를 변화시키는 농업센서 플랫폼 실현을 위한 초소형 유관속(관다발) 센서의 개발
(그림1) 연구의 착안점과 해결해야 할 사회과제
(그림2) 개발한 도관센서의 구성요소와 기본특성
(그림3) 고추 포장에서의 도관 유속ㆍ수분량 동시측정 결과
(그림4) 식물의 헬스케어 센싱을 위한 pH/EC 동시측정 센서
(2) 광 구동 나노툴을 공구로 한 생체 분해 및 구축
(그림5) 광 구동 나노 툴
(그림6) 광 구동 나노 툴을 이용한 물리적 조작 예(모식도)
(그림7) 광 구동 나노 툴을 이용한 물리적 조작 예(실물사진)
(그림8) 광학 구동 나노 니틀의 형상과 크기
(그림9) 장기 구축
(3) 손끝 감각의 기록ㆍ분석을 위한 ‘나노촉각센서기술’
(그림10) 플래너 집적형 나노촉감센서 구조
(그림11) ‘미세요철’, ‘미끄러움’, ‘경도’ 지각의 한계(좌), 이것을 재현ㆍ초월하는 기술(우)
(그림12) 피부 표면의 형상과 단단함의 독립적 취득에 성공한 사례
(그림13) 나노촉각센서에 의한 맥파의 정밀측정
(그림14) 고분해능형 나노촉각센서에 의한 모발 표면 측정
4-2. 학교법인 나가모리가쿠인 교토첨단과학대학(永守学園 京都先端科学大学)
(1) 표면증강라만산란(SERS)의 활용
(그림15) SERS의 원리
(2) DNA 오리가미 기술과 극소 갭을 가진 금나노입자 이합체 제작
(그림16) DNA 오리가미를 희생층으로 이용하는 SERS 센신용 GNP 다이머 제작방법
(3) 기능성 나노컴포넌트를 실현하는 DNA의 활용
4-3. 국립대학법인 교토대학(京都大学)
(1) 칩 스케일 원자시계
(그림17) 개발한 알칼리 금속 봉입 가스 셀 구조(좌)와 가스 셀 Si부에 형성된 요철 형상(우)
(그림18) 4인치 Si 웨이퍼에 형성된 가스 셀 전체(좌)와 확대 사진(우)
(2) 마이크로 유체 기술을 이용한 생체모방 시스템
(그림19) 인간 체내의 순환시스템을 모방한 BoC(좌)와 실증실험 개요(우)
(그림20) TEER 측정용 마이크로 유체 디바이스 예
4-4. 국립대학법인 도쿄대학(東京大学)
(1) 바이오로보틱스
(2) 수정진동식 하중센서
(그림21) 수정진동식 하중센서 외관
(그림22) 수정진동식 하중센서 제조 프로세스
(3) 수정진동식 하중센서
(그림23) 체중 측정 결과(상), 확대하면 맥파가 측정되고 있다(하)
(그림24) 망막 유리체 수술용 바이오닉 아이 모듈 모식도(좌), 실물 사진(우)
(그림25) 미니 장기 모델 경도 측정결과. 시간에 대해 측정된 힘(좌),
변형에 대해 측정된 힘(우)
4-5. 학교법인 도쿄도시대학(東京都市大学)
(1) 환경의 미세진동으로부터 발전하는 MEMS 디바이스
(그림26) 일렉트릿에 의한 발전방법 모식도
(그림27) 디바이스와 패키지 실물 사진
(그림28) 인터포저 효과를 확인하는 실험
(2) 전자현미경의 ‘현장’ 관찰을 통한 나노재료의 가시화와 물성평가
(그림29) MEMS-in-TEM 실험장치
(그림30) 바늘 끝의 상태와 전계방출 전류의 관계를 현장 관찰
4-6. 국립대학법인 도호쿠대학(東北大学)
(1) 광섬유 압력센서
(그림31) 광섬유 압력센서시스템의 구성(좌)과 압력센서부 사진(우측 위)
(2) 전방시(前方視) 체강 내 초음파 프로브
(그림32) 전방시 초음파 내시경 사용 이미지(좌)와 초음파 디바이스 단면 구조도(우)
(그림33) 관통 배선 세라믹 기판과 양극접합을 이용한 CMUTs 단면구조(좌)와
적외선 투과 이미지(우)
(3) 형상기억합금을 사용한 능동 굴곡 카테터, 능동 굴곡 내시경
(그림34) SMA를 사용한 능동 카테터 개념도(좌), 능동 굴곡 전자내시경을
장 모델 내에 삽입한 모습(중), 이미저를 통해 장 모델 내를 관찰한 모습(우)
(4) 피부미세환류에 의한 생체성분 모니터링 시스템
(그림35) 피부미세환류 시스템에 이용하는 디바이스(좌), 피부미세환류 원리를 나타낸 모식도(우)
(그림36) 쥐를 이용한 측정방법
4-7. 공립대학법인 히로시마시립대학(広島市立大学)
(1) 생체정보 극한측정기술
(그림37) 기도 내 폐기능 측정을 실현하는 카테터 시스템[1]
(그림38) 대규모 재해 등에 대응한 구강기류 바이탈 사인 일괄측정
(2) 의약용 집적화 MEMS 센서 기술
(그림39) 생체 매립식 센서[2]
(그림40) 기관 내 삽관튜브시스템[3]
(3) 차세대 경피흡수제 기술
(그림41) 마이크로니들을 이용한 약제 투여(경피흡수제)[3]
5. MEMS/시스템의 장래 전망
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