• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2007.07a
• /
• pp.1522-1523
• /
• 2007

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)기술과 니켈 전기도금 공정을 이용하여 수십 내지 수백개의 탐침소자를 갖는 프르브디바이스(probe device)를 제작하였다. 사용된 기판은 $4000{\AA}$의 oxide가 있는 p-type 실리콘 웨이퍼로서, 기판위에 NiCr과 Au를 증착한 후 PR 패터닝을 통하여 니켈을 전기도금법으로 도금하고 니켈 도금층을 제외한 부분의 NiCr과 Au를 식각함으로서 전류가 흐르는 라인(line)배선과 탐침소자가 세워질 라인을 형성하였다. 그 후 후막의 PR을 코팅하고 탐침소자가 세워질 부분을 패터닝 한 후 전기도금법을 이용하여 니켈 탐침소자를 제작하였다. 제작된 탐침소자 하나의 크기는 $60{\mu}m$의 폭과 $70{\mu}m$의 높이를 보이며, 탐침소자 전체의 크기는 $250{\mu}m$이고 탐침소자와 탐침소자 사이의 간격은 $50{\mu}m$로 제작되었다. 본 연구에서 제작된 탐침소자의 수는 25*2line으로서 총 50개 이지만 이러한 공정방식을 이용하고 탐침소자의 크기를 작게 제작한다면 하나의 프르브 디바이스에 수백 내지수천 개의 탐침소자를 제작할 수 있을 것이다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.24 no.4
• /
• pp.39-46
• /
• 2017

This paper presents the fabrication of ceramic insulation layer on metallic heat spreading substrate, i.e. an insulated metal substrate, for planar type heater. Aluminum alloy substrate is preferred as a heat spreading panel due to its high thermal conductivity, machinability and the light weight for the planar type heater which is used at the thermal treatment process of semiconductor device and display component manufacturing. An insulating layer made of ceramic dielectric film that is stable at high temperature has to be coated on the metallic substrate to form a heating element circuit. Two technical issues are raised at the forming of ceramic insulation layer on the metallic substrate; one is delamination and crack between metal and ceramic interface due to their large differences in thermal expansion coefficient, and the other is electrical breakdown due to intrinsic weakness in dielectric or structural defects. In this work, to overcome those problem, selected metal oxide buffer layers were introduced between metal and ceramic layer for mechanical matching, enhancing the adhesion strength, and multi-coating method was applied to improve the film quality and the dielectric breakdown property.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.19 no.12
• /
• pp.1092-1098
• /
• 2006

The influence of the concentration of precursor solution and the number of solution coatings on the densification of the $Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ (PZT) thick films was studied. PZT powder and PZT precursor solution were prepared by3 sol-gel method and PZT thick films were fabricated by the screen-printing method on the alumina substrates. The composition of powder and precursor solution were PZT(70/30) and PZT(30/70), respectively. The PZT precursor solution was spin-coated on the PZT thick films. A concentration of a coating solution was 0.5 to 2.0 mol/L[M] and the number of coating was repeated from 0 to 6. The XRD patterns of all PZT thick films shelved typical perovskite polycrystalline structure. The porosity of the thick films was decreased with increasing the number of coatings and 6-time coated films with 1.5 M showed the dense microstructure and thickness of about $60{\mu}m$. The relative dielectric constant of the PZT thick film was increased with increasing the number of solution coatings and the thick films with 1.5 M, 6-time coated showed the 698. The remanent polarization the 1.5 M and 6-time coated PZT thick films was $38.3{\mu}C/cm^2$.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.156-156
• /
• 2016

The effect of nitrogen doping on the mechanical and tribological performance of single-layer tetrahedral amorphous carbon (ta-C:N) coatings of up to $1{\mu}m$ in thickness was investigated using a custom-made filtered cathode vacuum arc (FCVA). The results obtained revealed that the hardness of the coatings decreased from $65{\pm}4.8GPa$ to $25{\pm}2.4GPa$ with increasing nitrogen gas ratio, which indicates that nitrogen doping occurs through substitution in the $sp^2$ phase. Subsequent AES analysis showed that the N/C ratio in the ta-C:N thick-film coatings ranged from 0.03 to 0.29 and increased with the nitrogen flow rate. Variation in the G-peak positions and I(D)/I(G) ratio exhibit a similar trend. It is concluded from these results that micron-thick ta-C:N films have the potential to be used in a wide range of functional coating applications in electronics. To achieve highly conductive and wear-resistant coatings in system components, the friction and wear performances of the coating were investigated. The tribological behavior of the coating was investigated by sliding an SUJ2 ball over the coating in a ball-on-disk tribo-meter. The experimental results revealed that doping using a high nitrogen gas flow rate improved the wear resistance of the coating, while a low flow rate of 0-10 sccm increased the coefficient of friction (CoF) and wear rate through the generation of hematite (${\alpha}-Fe_2O_3$) phases by tribo-chemical reaction. However, the CoF and wear rate dramatically decreased when the nitrogen flow rate was increased to 30-40 sccm, due to the nitrogen inducing phase transformation that produced a graphite-like structure in the coating. The widths of the wear track and wear scar were also observed to decrease with increasing nitrogen flow rate. Moreover, the G-peaks of the wear scar around the SUJ2 ball on the worn surface increased with increasing nitrogen doping.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.114-114
• /
• 2010

최근 고용량의 디커플링 캐패시터를 기판에 내장하여 고주파 발생의 원인인 배선길이와 실장 면적을 획기적으로 줄이는 임베디드 디커플링 캐패시터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 공정들은 높은 공정온도와 같은 공정상의 한계를 가지고 있어 상온 저 진공 분위기에서 세라믹 분말을 기판에 고속 분사시켜 기공과 균열이 거의 없는 치밀한 나노구조의 세라믹 제작이 가능한 후막코팅기술인 Aerosol Deposition Method (ADM)에 착목하였으며, 이 ADM을 박막공정으로 응용하여 $BaTiO_3$ 박막을 제작하고 고용량의 디커플링 캐패시터 제작을 실현하고자 한다. 하지만, Cu 기판 상에 성막 된 $0.5\;{\mu}m$이하의 $BaTiO_3$ 박막에서는 $BaTiO_3$ 분말 내에 존재하는 평균입자 보다 큰 입자와 응집분말로 인해 발생하는 pore, crater, not-fully-crushed particles와 같은 거시적인 결함들에서의 전류 통전과 울퉁불퉁한 $BaTiO_3$ 박막과 기판 사이의 계면에서의 전계의 집중에 의한 전류의 증가로 인하여 큰 누설전류 발생하는 문제에 봉착하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 제시된 효과적인 방법으로 Stainless steel 기판과 같이 표면경도가 높은 기판을 사용하는 것이며, 이를 통해 $0.2\;{\mu}m$의 두께까지 유전 $BaTiO_3$ 박막을 성막 할 수 있었으며, 치밀한 표면 미세구조와 줄어든 $BaTiO_3$ 박막과 기판 사이의 계면의 거칠기를 확인하였다. 하지만, $BaTiO_3$ 박막 내에 발생하는 누설전류의 근본원인을 확인하기 위해서는 누설전류에 대한 미시적인 접근이 더욱 요구된다. 이에 본 연구에서는 누설전류 발생원인의 미시적 접근을 위해 두께에 따른 $BaTiO_3$ 박막의 누설전류 전도기구에 대한 조사하였으며, 이를 통해 $BaTiO_3$ 박막내 발생하는 누설전류의 원인은 $BaTiO_3$막 내에서 donor로서 역할을 하는 oxygen vacancy와 불균일한 전계의 집중으로 인한 전자의 tunneling 현상임을 확인할 수 있었다. 또한, Nano-indenter와 Conductive atomic force microscopic를 이용한 정밀 측정을 통해 표면경도의 중요성을 재확인하였으며 $BaTiO_3$ 박막의 두께가 $0.2\;{\mu}m$이하로 더욱 얇아지게 되면 입자간 결합 문제 또한 ADM을 박막화 하는데 있어 중요한 요소임을 확인하였다.

• Journal of Radiation Industry
• /
• v.3 no.1
• /
• pp.7-11
• /
• 2009

Hard magnet was usually used by coating $SiO_2$ ceramic thick films followed by the thermal annealing process. In this work, the alternative annealing process for NdFeB magnets using e-beam sources (1~2 MeV, 50~400 kGy) was investigated. NdFeB magnets was coated with ceramic thick films using the spray method. The optimal annealing parameter for e-beam source reveals to be 1 MeV and 300 kGy. The sample prepared at 1 MeV and 300 kGy was characterized by the analysis of the surface morphology, film hardness, adhesion and chemical stability. The mechanical property of thick film, especially film hardness, is better than that of thermal annealed samples at $180^{\circ}C$. As a result, e-beam annealing process will be one of candidate and attractive heat treatment process. In future, manufacturing process will be carried out in cooperation with the magnet company.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.346-346
• /
• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.06a
• /
• pp.299-299
• /
• 2007

후막형 무기 EL (electro-luminescence) 소자는 제조공정이 간단하고, 얇고, 가볍고, 유연한 동의 많은 장점들 때문에 휴대폰의 키패드 (key-pad) 및 광고용 back-light용으로 사용되고 있다. 이 무기 EL 소자는 비교적 손쉬운 스크린 프린팅 (screen-printing) 법으로 대면적을 제작할 수 있지만, LED (light emitting diode) 등과 비교하여 밝기가 낮아서 그 응용 분야가 제한되고 있다. EL 소자의 형광층은 전면 전극과 후면 전극 사이에 위치한다. EL은 이 형광층에 고 전기장이 걸릴 때, 전기장에 의해 가속된 전자가 형광층 내부에 첨가된 발광 중심의 전자를 여기시키고, 여기된 전자가 다시 바닥상태로 완화될 때 빛이 방출되는 현상이다. 즉, EL 소자는 이러한 전자 발광 현상을 이용한 소자로서, 전압 인가 시 발광 면 전체가 균일하게 발팡하는 평면 광원이다. 이러한 EL 소자에서 휘도의 증가는 후면 전극과 형광층 사이에 삽입되는 유전체 층의 특성과 밀접한 연관성이 있다. 본 연구에서는 고휘도 무기 EL 소자를 제작하기 위하여 이 유전체 층의 특성과 소자의 성능 사이의 관계를 알아보고자 하였다. 유전체 층에 사용하기 위해서 $BaTiO_3$-PVDF (polyvinylidene fluoride)의 복합체 필름을 제조하였다. 먼저 이 복합체 필름을 스크린 프린팅 (screen printing) 법으로 코팅하기 위한 페이스트 제작을 위해서, PVDF 수지를 용제에 녹였다. 그 다음, 일반 혼합기 및 삼단 롤밀 혼합기 (3-roll milling mixer) 등을 이용하여 $BaTiO_3$ 분말과 PVDF 용액을 다양한 비율로 혼합하여 페이스트를 제조하였다. ITO가 증착된 PET Film에 스크린 프린팅 법을 사용하여 형광층, 유전층, 배면 전극 등을 차례로 코팅하였다. $BaTiO_3$ (BT) 분말과 복합체 필름의 XRD 분석 결과, 분말 시료와 복합체 시료 모두 페로브스카이트 구조의 BT 회절선만 관찰되었다. 복합체의 단면 SEM 관찰에서는, BT 분말의 무게비가 증가할수록 더 치밀한 구조를 보여줌을 확인하였다. 또 EL소자의 유전상수와 휘도도 BT 분말의 혼합비가 증가할수록 증가하였다. 본 연구에서 제작한 무기 EL 소자의 최대 휘도는 약 $130\;cd/m^2$ 정도로 측정되었는데, 이는 휴대폰 키패드의 back-light용 광원으로 사용하기 충분하다고 판단되어진다.