• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2018

최근 플렉서블 OLED, 플렉서블 반도체, 플렉서블 태양전지와 같은 유연전자소자의 개발이 각광을 받고 있다. 유연소자에 밀봉 혹은 봉지(encapsulation) 기술이 매우 필요하며, 봉지 기술은 유연소자의 응력을 완화시키거나, 산소나 습기에 노출되는 것을 방지하기 위해 적용된다. 본 연구는 봉지막(encapsulation layer)이 반도체 칩의 내구성에 미치는 영향을 고찰하였다. 특히 다층 구조 패키지의 칩의 파괴성능에 미치는 영향을 칩의 center crack에 대한 파괴해석을 통하여 살펴보았다. 다층구조 패키지는 폭이 넓어 칩 위로만 봉지막이 덮고있는 "wide chip"과 칩의 폭이 좁아 봉지막이 칩과 기판을 모두 감싸고 있는 "narrow chip"의 모델로 구분하였다. Wide chip모델의 경우 작용하는 하중조건에 상관없이 봉지막의 두께가 두꺼울수록, 강성이 커질수록 칩의 파괴성능은 향상된다. 그러나 narrow chip모델에 인장이 작용할 때 봉지막의 두께가 두껍고 강성이 커질수록 파괴성능은 악화되는데 이는 외부하중이 바로 칩에 작용하지 않고 봉지막을 통하여 전달되기에 봉지막이 강하면 강한 외력이 칩내의 균열에 작용하기 때문이다. Narrow chip모델에 굽힘이 작용할 경우는 봉지막의 강성과 두께에 따라 균열에 미치는 영향이 달라지는데 봉지막의 두께가 작을 때는 봉지막이 없을 때보다 파괴성능이 나쁘지만 강성과 두께의 증가하면neutral axis가 점점 상승하여 균열이 있는 칩이 neutral axis에 가까워지게 되므로 균열에 작용하는 하중의 크기가 급격히 줄어들게 되어 파괴성능은 향상된다. 본 연구는 봉지막이 있는 다층 패키지 구조에 다양한 형태의 하중이 작용할 때 패키지의 파괴성능을 향상시키기 위한 봉지막의 설계가이드로 활용될 수 있다.

• 인포메이션 디스플레이
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• 제20권3호
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• pp.48-56
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• 2019

유연 OLED 디스플레이 구현을 위한 박막 봉지 기술에 대해 두 가지 관점으로 살펴보았다. 첫 번째 다층 구조를 통한 박막 봉지 특성 개선에 대한 연구는 현재까지 다양한 연구들이 진행되어 왔으며 활발히 진행 중이다. 특히 우수한 투습 방지 특성을 가지며 동시에 기계적 내구성을 잃지 않기 위해 유 무기 적층구조는 중요한 연구 주제였다. 유기물 층은 다양한 소재, 증착 방법들이 연구되었으며 무기물 층은 ?고 좋은 특성을 가지기 위해 원자층 증착법을 활용하는 것이 중요하다. 특히 원자층 증착법이 대면적 증착이 가능하며, 균일도가 높다는 점에서 향후 양산에서도 활용이 가능하다는 점에서 원자층 증착법과 분자층 증착법을 통한 유 무기 적층 구조 연구가 중요하다고 할 수 있다. 또한 막에 구조적인 변화를 주어 가해자는 응력을 최소화하는 방법을 소개하였다. 이론적으로 전체막에서 외부 응력이 가해지더라도 받는 응력이 0이 되는 중립면을 활용하면 큰 외부 응력이 막에 가해지더라도 열화가 확연히 줄어든 연구 결과들이 있었다. 결론적으로 유연 OLED 디스플레이 구현하기 위해 박막 봉지 측면에서 이루어 져야 할 연구의 방향은 소재적으로 유 무기 적층 구조를 통한 막 내구성 및 투습 방지 특성 확보가 중요하고 구조적으로는 OLED 패널 제작 시 박막 봉지 층 이외에 상부 추가되는 막의 두께와 탄성 계수를 조절하여 기계적 내구성이 낮은 백플레인 부분과 박막 봉지 부분을 중립면에 위치시켜 외부 응력으로부터 자유로워 지도록 하는 방향으로 진행될 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.401-401
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• 2012

유기발광소자는 유연 소자로의 적용, 자체 발광 등의 장점으로 차세대 디스플레이로서 각광받고 있다. 하지만 유기발광소자는 유기물을 발광층으로 하고 있기 때문에 수분에 취약하다는 단점이 있다. 그래서 봉지 기술(encapsulation)을 필요로 한다. 널리 알려진 방법으로는 유리로 소자를 감싸고 내부에 흡습제를 충진하여 수분 투습을 줄일 수 있다. 하지만 위 기술을 사용할 경우 유기발광소자의 장점인 유연 소자의 적용이 어렵다. 따라서 박막 봉지 기술을 이용하면 보다 얇은 두께의 소자 제작이 가능하고 유연 소자의 적용 역시 가능해진다. 박막 코팅을 이용한 봉지 기술 중 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)이나 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)을 이용하는 방법이 널리 알려져 있지만 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용하면 보다 낮은 두께의 치밀한 박막을 제작 할 수 있다. 본 연구는 원자층 증착법을 응용한 분자층 증착법(Molecular Layer Deposition, MLD)을 이용하여 Trimethylaluminum과 Ethylene glycol을 순차적으로 주입함으로써 Alucone 유기 박막을 제작하고 유기발광소자의 봉지 기술로의 적용을 위해 투과 방지막 특성에 관하여 분석했다. 박막 봉지 기술로서 적용하기 위해 제작된 투과 방지막은 원자층 증착법으로 Al2O3무기 박막을 제작하고 분자층 증착법으로 Alucone 박막을 순차적으로 증착하였다. 이를 Ca를 이용하여 전도도를 측정하고, 투습도를 계산하여 투과 방지막 특성을 분석하였다. Alucone 박막은 우수한 투과 방지막 특성을 가지지는 못하지만 적층 구조로 제작함으로써 두 쌍의 Alucone/Al2O3일때, $6.07{\times}10^{-2}g/m^2day$의 투습도를 보여주고 있다. Alucone 박막의 존재는 수분이나 산소의 투과 경로 길이를 늘려줌으로써 Alucone/Al2O3 박막의 투과방지 특성이 향상되는 것으로 사료된다.

• 인포메이션 디스플레이
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• 제23권6호
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• pp.11-25
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• 2022

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.13-28
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• 2021

트랜지언트 전자소자는 전해질 수용액이나 체내와 같은 거친 환경에서도 작동이 가능하며 동작 이후 가수분해되어 스스로 제거되기 때문에 기존의 전자소자를 대체하여 의료 목적의 체내 삽입 소자 등 다양한 연구 영역에서 활용되고 있다. 또한 물과 효소만으로 제거가 가능한 트랜지언트 전자소자는 최근 대두되고 있는 전자 쓰레기와 환경 오염 문제를 해결할 수 있는 신개념 그린 테크놀로지로 많은 주목을 받고 있다. 하지만, 트랜지언트 전자소자의 작동 환경인 수용액과 체내는 지속적은 물 침투를 통해 소자 내 핵심 부품을 열화시킨다. 이러한 환경 내 안정한 동작을 위하여 수동적 보호 기능을 가진 피막이 소자 외부를 감싸는 봉지막 전략이 도입되었다. 본 논문에서는 트랜지언트 전자소자의 등장 배경과 분해 거동을 포함한 최근 연구 동향과 작동 환경 내 물 침투를 방지하여 동작 신뢰도를 향상시킬 수 있는 봉지막 전략에 관하여 정리하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.1049-1054
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• 2012

유기전자재료의 발전으로 박막화, 유연화, 경량화가 가능하면서, 저가의 생산비용으로 제조 될 수 있는 유기반도체의 개발 및 상용화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 유기반도체를 구성하는 유기재료 및 전극재료가 미량의 수분과 반응으로 성능이 저하되는 문제로 상용화의 큰 걸림돌이 되고 있다. 따라서 유기재료 및 전극을 동작환경의 수분으로부터 보호할 수 있는 고성능 투습 방지막 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 $SiO_x$/parylene 및 $SiN_x$/parylene 구조를 이용한 다중 구조의 고성능 박막 봉지막을 개발하고, 개발된 박막을 Ca-corrosion test를 이용하여 수분투과율을 측정하였다. 또한 박막 봉지재를 유기태양전지에 적용하여 유기태양전지의 수명과 투습특성과의 관계를 확인하였다.

• 공업화학
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• 제29권4호
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• pp.484-487
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• 2018

본 논문에서는 유기전자소자에서 사용되는 수분 차단막의 투습도 분석을 위하여 ytterbium의 광학적 전기적 특성을 연구하였다. Ytterbium 박막은 다양한 성막 두께(20-100 nm)에 따라 넓은 범위의 광투과도(70-10%)와 비저항($6.0-0.16m{\Omega}{\cdot}cm$) 값을 나타내었다. 25 nm의 ytterbium 박막은 수분과 반응하여 산화되며 투과도와 저항이 실시간으로 변화하였고 이를 통해 parylene 고분자와 aluminum nitride 적층형 박막 봉지 필름을 분석한 결과 $4.3{\times}10^{-3}g/m^2{\cdot}day$의 투습도를 측정할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.443-443
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• 2013

유기광전자소자는 아주 얇은 두께로 제작 가능하여 휘어지는 소자를 구현할 수 있다. 이런 장점 때문에 플렉서블 디스플레이, 플렉서블 태양전지 구현에 가장 적합한 소자로 각광받고 있다. 하지만 수분이나 산소에 의한 소자내의 유기물과 금속의 열화로 소자의 수명이 줄어들기 때문에 산소 및 수분 침투를 방지하는 봉지기술(encapsulation)이 필요하다. 본 연구는 원자층 증착법을 이용한 무기박막층과 분자층 증착법을 이용한 폴리머박막의 적층구조를 이용하여 유기소자에 적용할 수 있는 수분 투과 방지막을 제작하였다. 무기박막층으로는 trymethylaluminum (TMA)과 $H_2O$를 사용하여 $Al_2O_3$를 제작하였고 폴리머층으로는 TMA와 ethylene glycol를 사용하여 alucone박막을 제작하였다. 폴리머층으로 사용된 alucone박막의 X-선 광전자 분광 스펙트럼은 대기중 수분과 산소에 의한 화학결합구조의 변화를 보였지만, $Al_2O_3$와 적층구조로 사용되었을 때, 배리어특성을 증가시키고 휘어짐에 따른 보호막의 열화현상을 줄여줄 수 있는 것을 Ca-test를 통해 확인하였다. 이러한 현상은 alucone막을 적층함으로써 $Al_2O_3$를 침투한 소량의 수분과 산소가, alucone박막을 지나면서 다음 $Al_2O_3$ 층으로 침투하기 전까지의 경로를 늘려주기 때문이라 사료된다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권1호
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• pp.39-43
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• 2022

In this paper, a study was conducted on encapsulation technology for high mechanical stability of flexible displays. First, unlike conventional encapsulation barrier that exclude cracks as much as possible for low water vapor transmission rate (WVTR), mechanical properties were improved by using a defect suppression mechanism introduced with crack arresters. The zero-stress encapsulation barrier optimizes the residual stress of the thin film based to improve the internal mechanical stability. The zero-stress encapsulation barrier was applied to the organic light emitting diodes (OLEDs) to confirm its characteristics and lifetime. Due to improved internal mechanical stability, it has a longer lifetime more than 35% compared to conventional encapsulation technologies. As the zero-stress encapsulation barrier proposed in this study does not require additional deposition process, it is not difficult to apply it. Based on various advantages, it is expected to play an important role in flexible displays.

• 한국진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.9-15
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• 2008

다양한 이원자 무기 박막과 이들의 무기 혼합 박막들이 Ca cell 의 봉지 층으로서 전자-선 증착법에 의해 증착되었다. 이러한 Ca cell들은 대기 중에 노출되었을 때 봉지 층을 통과한 수분들이 Ca cell에 흡수되면서 시간이 지남에 따라 Ca cell들은 점진적으로 투명해진다. 이는 가시광 영역에서 Ca cell의 광투과 스펙트럼의 변화를 대기 중 노출시간의 함수로 나타낼 수 있다. Ca cell에서의 수분 흡수가 포화되는 시간 즉, 광투과 스펙트럼이 더 이상 변하지 않는 포화시간을 비교함으로써 봉지층으로 도입된 다양한 무기 박막들의 투습 방지 특성을 조사하였다. $SiO_2$에 $SnO_2$ 또는 ZnO가 첨가된 무기 복합 박막 STO($SiO_2-SnO_2$)와 SZO($SiO_2$-ZnO) 박막은 이원자 무기 박막들과 비교하여 매우 탁월한 투습 방지 효과를 보여주며, 또한 무기 박막의 수분 투과 특성에 영향을 미치는 주요 인자는 박막의 극성(polarizability)과 치밀도(packing density)임이 확인 되었다.