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MEMS(Micro Electro Mechanical System)
2013. 02. 01
컴 퓨 터 공 학 과
이 재 동
SeoulTech UCS Lab
1. 개요
2. MEMS 기술의 정의
3. MEMS 기술의 특징
4. MEMS 기술의 응용 분야
목 차
1. 개 요
• 미세 전자기계 시스템(Micro Electro Mechanical System)– 초소형 3차원 구조물 또는 이를 포함하는 시스템 구현 기술
– 소형화, 지능화가 요구되는 미래 환경에 대응하기 위한 핵심기술
– 유비쿼터스 네트워크나 초소형 휴먼 인터페이스 분야의 핵심 요소
인 3차원 미소(微小)구조물, 센서 및 구동 장치 등을 소형화•고정밀
화하고 복합화를 가능하게 하는 시스템화 기술
– 디지털 정보감지, 대용량 정보저장, 초소형 디스플레이, 초소형 에
너지 발생, 유무선 통신 등 다양한 분야에 핵심기술 제공
– 기존의 타 첨단 기술에 비하여 기술 역사가 짧고, 주변 첨단 기술과
의 융합을 통해 기술의 효과와 신기술 창출
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2. MEMS 기술의 정의
• 명칭– 미국 : MEMS(Micro Electro Mechanical System
– 유럽: Microsystem
– 일본: Micro Machine, Micro Mechatronics
– 동의어: 어떤 초소형 대상물을 지칭하는 것 이외 초소형 대상물을
만드는 가공 기술
• ‘MEMS’용어 해석– M(Micro) : 마이크론 스케일로 매우 작은 크기를 의미
– EM (Electro Mechanical) : 전자와 기계적인 동작 영역을 말함.
– S(System) : 특정한 기능을 갖는 기구를 뜻함.
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2. MEMS 기술의 정의
• 전자기계 소자를 육안으로는 보이지 않을 정도로 작은 수 밀리미터
(mm)에서 수 마이크로미터(㎛)의 크기로 제작하는 기술.
• 기본 단위는 마이크로미터(0.001mm)로 사람 머리카락의 직경이 약
100마이크로미터(0.01mm) 내외인 것을 고려하면, 초소형 기계나 부
품들은 대개 이 머리카락 직경 정도의 크기를 가지며, 머리카락속에
모터나 기어 등이 들어 있는 것과 같음.
• 최소 수 밀리미터 이상의 기존 기계 부품이나 시스템보다 작고, 나노
(1nm) 영역의 분자 소자나 탄소 나노 튜브보다는 큰 영역에 속하며,
이보다 더 작은 영역은 NEMS(Nano Electro Mechanical Systems)
으로 분류.
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2. MEMS 기술의 정의
• MEMS 기술로 만들어진 기계는 뇌와 신경에 해당하는 논리회로, 시
각 또는 청각 등을 담당할 각종 센서, 팔과 다리 역할을 할 기계장치,
그리고 이들을 유기적으로 움직이게 할 수 있는 구동장치까지 완벽하
게 갖추어야 하며, 느끼고 생각하면서 운동할 수 있는 하나의 통합 시
스템을 의미.
• 대규모 집적회로 (Large Scale Integrated Circuit; LSI)가 프로세서
에 의한 ‘신호처리’, ’메모리에 의한 기억’ 기능을 수행한다면, MEMS
는 외부세계와의 ‘인터페이스’ 역할을 수행.
• 대규모 집적회로 (LSI)가 인간의 두뇌라면, MEMS 디바이스는 눈, 귀,
피부 등에 해당한다고 할 수 있음.
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3. MEMS 기술의 특징
• MEMS는 군사, 항공우주, 자동차, 정보통신, 바이오, 의료, 가전, 엔
터테인먼트, 환경, 산업 프로세스 등 광범위한 응용 분야에 적용.
• 성공한 MEMS 디바이스의 예)– 잉크젯 프린터 헤드, 압력 센서, 가속도 센서, 디스플레이 소자 등 한정
된 사용. 반도체 대규모 집적회로 (LSI)와 MEMS의 기술적 차이 때문.
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3. MEMS 기술의 특징
• 제조 과정이 다양하고 복잡 표준화하기 어려움
• 現 실리콘 제조 공정과 같은 형태 채택이 어려움.
(설계와 제조가 직결되기 때문)
• 완성된 칩 형태가 제 각각이기 때문에 후공정 설비를 공통화하기 어
렵고, 공정에서 칩 내부의 구조체가 파손될 가능성 존재
• MEMS는 처리 등이 다양하고, 장비 설계가 처리와 관계가 있어 집적
회로와 같이 설계 규칙에서 처리를 구별하여 블랙박스로 하고 시스템
과 회로를 분리하여 설계하는 것이 어려움.
• 집적회로의 경우에는 표준화와 공통화가 쉽기 때문에 대량생산을 위
한 공장 구축도 진행되고, 다품종 소량생산 가능.
• 반도체 LSI 제조 설비를 모으는 것만으로 다품종에 대응한 MEMS 개
발 어려움
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3. MEMS 기술의 특징
• MEMS의 특징– 짧은 기술개발 역사
– 광범위한 산업분야와 연계
– 기술의 융합성
– 기술의 혁신성
– 제품의 경박단소
– 전자ㆍ기계 복합부품의 극소화 및 집적화
– 일괄생산에 의한 대량생산 및 저가격
– 미세효과에 의한 거대효과
– 초기 설비투자의 요구
– 오랜 경험 및 노하우 필요
– 소량 다품종(중소기업 벤처기업 분야)
– 정부 주도 적합한 기술
– 잠재시장은 무한하나, 당장의 응용 분야 도출 곤란
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4. MEMS 기술의 응용분야
• MEMS 기술 분류
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4. MEMS 기술의 응용분야
• MEMS 기술 분류
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4. MEMS 기술의 응용분야
• MEMS 기술의 응용 분야– 자동차 분야
: 가속도, 자이로, 압력, 온도, 센서 등
– 정보통신 분야
: 미소 반사경, 미소 렌즈, 미소 레이저, 감광소자, 광신호 분리기,
광단속기, 정보검출기, 초정밀 조립기 등
– 컴퓨터/사무자동화 기기 분야
: 고해상도 잉크젯 프린터 헤드, 고해상도 마이크로 디스플레이,
하드디스크 등 초정밀 헤드 등
– 전자·가전 및설비 분야 : 초소형 박막전지, 각종제조장비 및 시설용
센서와 가정용 전기제품 등의 센서 및 자이로 센서 등
– 의료 및 환경 분야 일회용 분석기, 초소형 내시경, 혈압센서,
랩온어칩(Lab-On-a-Chip; LOC) 등
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Q & A
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Thank You!
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