Effect of corrugation structure and shape on the mechanical stiffness of the diaphragm

김준수; 문원규

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김준수 (포항공과대학교) 문원규 (포항공과대학교)

저널정보: 한국센서학회 센서학회지 센서학회지 제30권 제5호

발행연도: 2021.9

수록면: 273 - 278 (6page)

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Here, we studied the change in the mechanical stiffness of a diaphragm according to the corrugation pattern. The diaphragm consists of a silicon oxide and nitride double layer; a corrugation pattern was formed by dry etching, and the diaphragm was released by wet etching. The fabrication of the thin film was verified using focused ion beam and scanning electron microscopy images. The mechanical stiffness of the diaphragm was obtained by measuring the surface vibration using a laser Doppler vibrometer while applying external sound pressure. Flat squares, diaphragms with square corrugations, and circular corrugation patterns were measured and compared. The stiffness of the diaphragm with a corrugation structure was found to be smaller than that without a corrugation structure; in particular, circular corrugation showed a better effect because of the high symmetry. Furthermore, the effect of corrugation was theoretically predicted. The proposed corrugated diaphragm showed comparable flexibility with the state-of-the-art MEMS microphone diaphragm.

#Corrugated diaphragm #Residual stress #Corrugation pattern #MEMS microphone.

참고문헌 (11)

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M. Pedersen / 1997 / A silicon condenser microphone with polyimide diaphragm and backplate / Sens. Actuator A Phys. 63(2):97~104

M. Ohring / 2002 / Material science of thin films / Academic Press :711~779

M. Fueldner / 2020 / Handbook of silicon based MEMS materials and technologies / Elsevier :937~948

M. Fu / 2005 / Analytical analysis and finite element simulation of advanced membranes for silicon microphones / IEEE Sens. J. 5(5):857~863

P. R. Scheeper / 1994 / The design, fabrication, and testing of corrugated silicon nitride diaphragms / J. Microelectromech. Syst. 3(1):36~42

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