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정전 NEMS/MEMS 디바이스의 신뢰성

전문가 제언: ○ 3차원 구조체 내에 액추에이터와 같은 가동부품을 포함하는 마이크로시스템인 MEMS(Microelectromechanical Systems)는 주변의 온도와 압력, 유체유동의 변화, 부품간의 접촉 등으로 고장이 발생할 수 있다. 고장문제는 MEMS응용의 신뢰성에 바로 영향을 미치는 중요한 요소다.

○ 이 논문은 마이크로/나노스케일 정전(electrostatic) NEMS/MEMS 디바이스(특히 정전용량형 MEMS 스위치)의 신뢰성에 영향을 미치는 요소 중에 전하의 대전(charging)과 점착(stiction)에 의한 고장메커니즘을 켈빈탐침력 현미경(KPFM)에 의한 평가방법으로 해석한 내용으로서 국내 관련 연구원들에게 유용한 정보를 제공하고 있다.

○ MEMS를 구동하기 위해 정전기(electrostatic), 전자기(electomagnetic), 압전(piezoelectric), 연동(peristaltic)의 힘과 같은 여러 가지 힘을 이용한다. 이 중에서 정전기 구동방식은 다른 전하를 띄는 2개 물체(또는 전극) 사이에 작용하는 힘을 이용하는 것으로서 다른 구동방식에 비해 간단하고 전력소모가 적어 마이크로모터, 고주파 스위치, 공진기, 자이로스코프 등에 널리 이용되고 있다.

○ 이 논문에서 결론은 KPFM에 기초한 나노/마이크로 스케일 특성화 기술은 정전 NEMS/MEMS 디바이스에서 유전체 대전현상에 관한 핵심 파라미터들의 영향을 탐색하는데 이용되고 있고, 특성화 평가결과, 대전과 점착현상에 의한 NEMS/MEMS의 고장메커니즘을 깊이 파악하는데 유용하다고 평가한다.

○ 국내에도 MEMS Foundry가 태동할 만큼 MEMS산업이 도입기에 접어들었다. "electrostatic MEMS reliability"에 대한 DB COMPENDEX 검색결과, 총 건수는 396건, 이 중에서 미국 123건, 프랑스 46건, 중국 39건, 일본 31건, 독일 19건, 한국 14건이며, 한국은 서울대, 삼성종합기술원, 고려대, LG, 동국대, KAIST 등에서 연구논문이 발표되고 있다. 신뢰성은 산업성장과 연계되므로 더욱 활발한 연구와 산업응용 노력이 기대된다.

저자: U. Zaghloul etc.
자료유형: 학술정보