• Journal of Welding and Joining
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• 제31권5호
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• pp.59-63
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• 2013

A bendable electronic module has been developed for a mobile application by using a low-cost roll-to-roll manufacturing process. In flexible embedded electronic module, a thin silicon chip was embedded in a polymer-based encapsulating adhesive between flexible copper clad polyimide layers. To confirm reliability and durability of prototype bendable module, the following tests were conducted: Moisture sensitivity level, thermal shock test, high temperature & high humidity storage test, and pressure cooker tester. Those experiments to induce failure of the module due to temperature variations and moisture are the experiment to verify the reliability. Failure criterion was 20% increase in bump resistance from the initial value. The mechanism of the increase of the bump resistance was analyzed by using non-destructive X-ray analysis and scanning acoustic microscopy. During the pressure cooker test (PCT), delamination occurred at the various interfaces of the bendable embedded modules. To investigate the failure mechanism, moisture diffusion analysis was conducted to the pressure cooker's test. The hygroscopic characteristics of the encapsulating polymeric materials were experimentally determined. Analysis results have shown moisture saturation process of flexible module under high temperature/high humidity and high atmosphere conditions. Based on these results, stress factor and failure mechanism/mode of bendable embedded electronic module were obtained.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권5호
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• pp.619-624
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• 2013

이동용 전자기기에 적용 가능한 유연성 전자모듈이 롤투롤 공정에 의해 개발되었다. 개발된 전자모듈은 모듈 내의 폴리이미드층이 유연성 기판 역할을 하고 그 사이에 동선과 이방성도전필름과 박막 실리콘 칩과 모듈의 봉지재 역할을 하는 접착재료로 구성된다. 개발된 유연성 전자모듈의 신뢰성을 평가하기 위하여 일련의 인증시험을 수행하였다. 시험수행 결과 열 습도 복합하중 조건인 오토클레이브 시험 후에 시편 모듈 내에 박리가 발생하였다. 오토클레이브 시험에서 열과 습기가 유연성 전자모듈에 어떤 응력을 발생시키는지를 범용 유한요소 프로그램으로 연구하였다. 열 흡습 복합하중조건에서 열과 흡습에 의한 영향을 분리하여 상대적으로 평가해 보기 위하여 오토클레이브 조건 중 온도조건에 해당하는 $121^{\circ}C$ 온도조건 만을 적용하여 해석을 별도 수행하고 두 결과를 비교하였다. 또한 비교 해석결과를 바탕으로 유연성 전자모듈의 고장메커니즘을 추정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.523-528
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• 2012

이동용 전자기기에 적용 가능한 유연성 전자모듈이 롤투롤 공정에 의해 개발되었다. 개발된 전자 모듈은 최 외곽의 두 폴리이미드 층과 그 사이의 동선과 이방성도전필름과 박막 실리콘 칩과 모듈의 봉지재 역할을 하는 접착재료로 구성된다. 개발된 유연성 전자모듈의 신뢰성을 평가하기 위하여 열충격시험, 고온고습 시험, 오토클레이브 시험을 수행하였다. 시험수행 결과 두 시험에서는 문제가 발생하지 않았으나, 오토클레이브 시험에서는 대부분의 시편 모듈 내에 박리가 발생하였다. 발생한 박리의 고장 메커니즘을 연구하기 위하여 봉지재의 흡습 관련 물성치를 실험적으로 분석하고 오토클레이브 시험조건에서의 모듈 내 습기확산과정을 범용 유한요소 프로그램을 이용하여 분석하였다. 해석결과로부터 오토클레이브 시험조건에서 모듈 내에 발생하는 습기확산과정을 밝혀낼 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.71-71
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• 2009

전자제품의 다양한 기능들의 융복합화 및 휴대 편의성 경향은 이제 더 이상 새로운 것이 아니다. 이러한 추세에 따라 전자부품들은 모듈화 되고, 휴대하기 용이해 지고 있다. 또한 다양한 제품 디자인에 적용하기 위해 제품에 장착되는 부품의 기구적 위치 배열의 한계 또한 제약 받고 있다. 따라서 최근의 전자부품은 모듈화 되고 있으며, 기구적 한계를 극복하기 위한 Flexible 모듈의 사용이 증가하고 있다. 또한 양산측면에서 Roll-to-Roll(R2R) 방식을 적용함으로써 생산성을 극대화 하고 있다. 이때 R2R 적용을 위해서는 제품이 굴곡 될 수 있도록 유연성이 보장되는 Bendable 전자모듈의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. Flexible 기판은 더 이상 새로운 기술이 아니지만, Felxible 기판 내부에 칩이 내장되고, 회로가 형성되어 자체적으로 기능을 수행할 수 있도록 한 Bendable 전자모듈을 R2R 방식으로 제조하는 기술은 매우 새로운 접근이라 할 수 있다. 이러한 기술개발이 현실화 된다면, Wearable Electronics 및 Flexible Display 등 다양한 전자제품에 응용될 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 이러한 제품의 상용화를 위해서는 Bendable 전자모듈에 대한 신뢰성이 확보되고, 제품으로써의 수명이 보증되어야 한다. 신규 개발되는 제품의 신뢰성 검증항목이나 수명평가 모델은 현재까지 제안되지 않고 있는 실정이다. 또한 다양한 사용 환경에서 고장(Failure) 발생을 유발하는 스트레스 인자(Stress Factor)를 도출함으로써, 가속시험 또는 신뢰성 검증을 위한 인가 스트레스를 선정할 수 있다. 그러나 이러한 고장물리를 기반으로 스트레스 인자를 해석한 결과는 아직 보고되고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 $50{\mu}m$ 두께의 Si Chip에 저항변화를 관찰하기 위한 회로를 형성한 후 폴리이미드 기판을 이용하여 Si Chip이 임베딩된 Bendable 전자모듈을 제작하였다. 전자모듈의 실사용 환경에서의 수명예측을 위한 사전단계로써 고장물리에 기반한 고장모드와 고장메카니즘을 해석하는 것이 최우선 수행되어야 하며, 이를 바탕으로 고장을 유발하는 스트레스 인자를 도출 하였다. 고장도출을 위해 시제품은 JEDEC J-STD-020C의 MSL시험, 고온가압시험, 열충격시험 및 고온저장시험을 각각 수행하였으며, 이로부터 발생된 각각의 고장유형을 분석함으로써 스트레스 인자를 도출하였다. 또한 모아레(Moire) 간섭계를 이용하여 제작된 샘플의 온도변화에 따른 변형해석을 수행하였고, 동시에 Half Symetry Model을 이용한 유한요소해석(FEA)을 수행하여 변형해석 및 스트레스 유발원인을 도출하였다. 이 결과로 부터 고장물리 기반의 고장해석과 Moire 분석 그리고 시뮬레이션 해석 결과를 바탕으로 Bendable 전자모듈의 고장유발 스트레스 인자를 해석할 수 있었다.