Journal of the Microelectronics and Packaging Society (마이크로전자및패키징학회지)

The Korean Microelectronics and Packaging Society (한국마이크로전자및패키징학회)
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Application and Performance Evaluation of Photodiode-Based Planck Thermometry (PDPT) in Laser-Based Packaging Processes

레이저 기반 패키징 공정에서 광 다이오드 기반 플랑크 온도 측정법(PDPT)의 적용 및 성능 평가

  • Chanwoong Wi (Department of Mechanical Engineering, Chonnam National University) ;
  • Junwon Lee (Department of Mechanical Engineering, Chonnam National University) ;
  • Jaehyung Woo (Department of Mechanical Engineering, Chonnam National University) ;
  • Hakyung Jeong (Korea Institute of Machinery & Materials) ;
  • Jihoon Jeong (Department of Industrial & System Engineering, Texas A&M University) ;
  • Seunghwoi Han (Department of Mechanical Engineering, Chonnam National University)
  • 위찬웅 (전남대학교 기계공학과) ;
  • 이준원 (전남대학교 기계공학과) ;
  • 우재형 (전남대학교 기계공학과) ;
  • 정하경 (한국기계연구원) ;
  • 정지훈 ;
  • 한승회 (전남대학교 기계공학과)
  • Received : 2024.06.14
  • Accepted : 2024.06.28
  • Published : 2024.06.30
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Abstract

With the increasing use of transparent displays and flexible devices, polymer substrates offering excellent flexibility and strength are in demand. Since polymers are sensitive to heat, precise temperature control during the process is necessary. The study proposes a temperature measurement system for the laser processing area within the polymer base, aiming to address the drawbacks of using these polymer bases in laser-based selective processing technology. It presents the possibility of optimizing the process conditions of the polymer substrate through local temperature change measurements in the laser processing area. We developed and implemented the PDPT (Photodiode-based Planck Thermometry) to measure temperature in the laser-processing area. PDPT is a non-destructive, contact-free system capable of real-time measurement of local temperature increases. We monitored the temperature fluctuations during the laser processing of the polymer substrate. The study shows that the proposed laser-based temperature measurement technology can measure real-time temperature during laser processing, facilitating optimal production conditions. Furthermore, we anticipate the application of this technology in various laser-based processes, including essential micro-laser processing and 3D printing.

최근 투명 디스플레이 및 유연 소자의 활용도가 증가함에 따라 우수한 유연성과 강성을 갖는 폴리머 소재 기판의 사용이 증가하고 있다. 그러나 폴리머는 열에 취약하여 공정 중 온도 및 열 제어가 필수적이다. 이러한 폴리머 기판 활용의 단점을 해결하기 위해 본 연구에서는 레이저 기반의 선택적 가공 기술에 적용할 수 있는 폴리머 기판 내 레이저 가공영역의 온도 측정 시스템을 제안한다. 레이저 가공 영역의 국부적인 온도 변화 측정을 통해 폴리머 기판의 공정 조건을 최적화하는 가능성을 제시한다. 이를 위해 플랑크 흑체 복사 원리를 기반으로 한 PDPT(Photodiode based Planck Thermometry)를 설계 및 제작하여 레이저가 입사되는 영역의 온도를 측정하였다. PDPT는 비파괴/비접촉식 온도측정 시스템으로, 레이저가 입사되는 국부적인 온도 상승을 실시간으로 측정할 수 있다. 해당 시스템을 활용하여 폴리머 기판의 레이저 가공 공정에서 발생하는 가공영역의 온도 변화를 관측하였다. 본 연구 결과, 제안된 레이저 기반 온도측정 기술은 레이저 가공 공정 중 실시간 온도 측정이 가능하며, 이를 통해 최적의 생산 조건을 확립할 가능성을 보여주고 있다. 또한, 해당 기술은 열 제어가 필수적인 미세 레이저 가공 및 3차원 프린팅과 같은 다양한 레이저 기반 공정에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 산업통상자원부 기계장비산업기술개발사업의 일환인 "곡면 입체형상 3D SiP 패키지 다축 조립시스템 개발 (과제번호: 20018154)" 및 전남대학교 학술연구비 (과제번호: 2022-2667) 사업의 지원에 의하여 연구되었음.

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