This thesis suggests highly reliable MEMS relay to be applied to commercial relays or power applications. Since MEMS relays have batch fabrication based on photolithography and ideal I-V characteristic, it is expected that MEMS relay is applied to various field. It is known that MEMS Relay have a high potential to be applied by the power application, which is the area occupied by commercial relays in various fields. However, MEMS relays have issues to apply to power applications due to the reliability problem at high power. In order to solve this reliability problem, I propose a MEMS Relay that combines the technology of the core technology of reliability improvement at high current, and the core technology of reliability improvement at high voltage. We call this newly proposed MEMS relay a Three Step Spring System
We fabricated and evaluated the proposed MEMS relay using this Three Step Spring System. We demonstrated the low contact resistance with the characteristics of the proposed relay compared to the conventional MEMS Relay and proved that we realize high reliability at high power. As a result, we believe that MEMS relays that incorporate these three-step spring systems will provide a platform for replacing commercial relays as well as semiconductor testing component.
본 논문은 Power application 혹은 상용화 Relay에 적용될 높은 신뢰성을 갖는 MEMS 릴레이를 제안한다. MEMS 릴레이는 특성상 이상적인 I-V 특성과 Photolithography를 기반한 Batch fabrication이 가능하기 때문에 다양한 분야에 적용될 것으로 기대된다. MEMS 릴레이는 또한 높은 파워가 요구 되는 응용 분야에 적용되는 데 있어 잠재성을 가지고 있는 것으로 알려져 왔다. 그러나 MEMS 릴레이는 높은 파워에서 신뢰성 문제로 인하여 앞서 말했던 높은 파워가 요구 되는 응용분야에 적용되기 힘든 문제를 가지고 있었다. 이러한 신뢰성 문제를 해결하기 위하여 우리는 높은 전류에서의 신뢰성을 해결하는 핵심 기술과 높은 전압에서의 신뢰성을 해결하는 핵심기술을 결합한 MEMS 릴레이를 제안한다. 우리는 앞서 새롭게 제안된 MEMS 릴레이를 Three Step Spring System이라 부를 것이다.
우리는 Three Step Spring System 기술을 이용하여 제안된 MEMS 릴레이를 제작하고 증명하였다. 우리는 기존 MEMS 릴레이 대비 더 낮은 접촉 저항을 갖는 MEMS 릴레이를 입증하였고, 높은 파워에서 구동이 가능함을 입증하였다. 그 결과, Three-step spring system이 적용된 MEMS 릴레이는 반도체 테스팅 장비 뿐만 아니라 상용 릴레이를 대체 가능하게 될 것으로 생각된다.
