• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.162-167
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• 2005

본 연구는 Pechini법을 이용하여 Ca과 Sr이 도핑된 $LaCrO_3$계의 $La_{0.6}Ca_{0.41}CrO_3$ (LCC41), $La_{0.8}Sr_{0.05}Ca_{0.15}CrO_3$, (LSCC), $La_{0.75}Ca_{0.27}CrO_3$ (LCC27) 분말들을 제조하여, 분말의 소결 특성 및 코팅층의 특성을 조사하였다. 제조된 LCC41, LSCC, LCC27 분말은 각각 0.6, 0.9, $1.5{\mu}m$의 평균 입자크기를 가졌으며, LCC41의 경우 $1400^{\circ}C$에서 98% 이상의 소결 밀도를 나타내었다. 연료극 지지체상의 LSCC 코팅은 LCC41층에 있는 Ca의 이동을 어느 정도 억제하는 역할을 하는 것으로 나타났다. 대기 용사 코팅된 LCC27은 치밀한 코팅막을 형성하였으며, 이 코팅층 위에 LCC41을 습식 코팅할 경우 더욱 치밀하고 높은 전기전도도를 갖는 코팅막을 얻을 수 있었다. 용사코팅된 LCC27, 습식 코팅된 LCC41는 높은 전기전도도를 나타내었으나, LSCC의 경우 낮은 소결성으로 인해 전기전도도가 작게 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권10호
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• pp.777-782
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• 2004

액상응결 공정법과 일축가압성형법으로 제조된 기판위에 전해질과 양극층을 스크린 인쇄법으로 구성한 후 열처리함으로써 최종크기가 $5\times5cm^2$인 SOFC 단전지를 제조하였다. 본 연구에서는 이들 단전지와 인코넬 합금으로 제조된 접속자 그리고 가스켓형의 밀봉재를 이용하여 스택을 구성하였다. 본 연구에 사용된 스택은 연료가스와 산화가스가 교차되는 형태의 가스채널을 가지며 가스매니폴드가 내부에 구성되어 있는 형태로 설계되었다. 제작된 3단 스택의 성능을 평가해 본격과 15W 정도의 최고출력을 나타내었는데 이는 단전지 출력성능으로부터 예측된 최고출력치의 $50\%$ 정도에 해당되는 출력이었다. 본 연구에서는 이러한 스택성능에 영향을 주는 조정인자들과 스택디자인 인자들에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국안전학회지
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• 제33권5호
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• pp.1-8
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• 2018

A fuel cell is an energy conversion device that converts a chemical energy directly into an electrical energy and has higher energy efficiency than an internal combustion engine, but solid oxide fuel cell (SOFC) consisting of brittle ceramic material remains as a major issue regarding the mechanical properties as the crack formation and propagation. In this study, the stress distribution and crack behavior around the crack tip were evaluated, due to investigated the effects of the surface crack at the operating condition of high temperature. As a result, the difference of the generated stress was insignificant at operating conditions of high temperature according to the surface crack length changes. This is because, the high stiffness interconnect has a closed structure to suppress cell deformation about thermal expansion. The stress intensity factor ratio $K_{II}/K_I$ increased as the crack depth increased, at that time the effect of $K_{II}$ is larger than that of $K_I$. Also the maximum stress intensity factor increased as the crack depth increased, but the location of crack was generated at the electrolyte/anode interface, not at the crack tip.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2000년도 추계 기술심포지움 논문집
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• pp.11-11
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• 2000

이동통신기술의 급격한 발달로 고주파회로의 packaging과 interconnect 기술의 고성능화 와 저가격화에 대한 새로운 도전이 요구되고 있다‘ 대부분 기존의 무선통신 부품은 P PCB(Printed Wiring Board)기술을 활용하고 있으나 이러한 기술이 점차로 고주파화되는 경 향을 만족시킬수 없어 새로운 고주파 부품기술이 요구되고 있는 실정이다 .. RF 회로를 구성 하기 위하여 PCB소재의 환경적, 치수안정성 문제를 극복하기 위하여 L TCC(Low T Temperature Cofired Ceramics)기술이 최근 주목을 받고 있다. 차세대 이동통신 기술은 수십 GHz 이상의 고주파특성이 우수하고, 고성능의 초소형의 부품을 저가격으로 제조할수 있으며, 시장의 변화에 기민하게 대처할수 있는 기술이 요구되 고 있으며, 이러한 기술적 필요성에 부합할수 있도록 LTCC 기술이 제안되었다. 이러한 C Ceramic Interconnect 기술은 높은 신뢰성을 바탕으로 fine patterning 기술과 저가의 m metallizing 기술로 가능하게 되었다. 초고주파 통신부품기술은 미국과 유럽 등을 중심으로 G GHz 대역또는 mm wave 대역의 기술에 대하여 치열한 기술개발 경쟁을 벌이고 있으며, 이 러한 고주파 패키징 기술을 바탕으로 미래의 군사, 항공, 우주 및 이동통신 기술에 지대한 영향을 미칠수 있는 기반기술로 자리잡을 전망이다. L LTCC 기술은 기존의 후막혼성기술에 비하여 공정이 단순하고 대량생산이 가능하고 가 격이 비교적 저렴하다. 또한 다층구조로 제작할수 있고, 수동소자를 내장할수 있어 회로의 소형화와 고밀도화가 가능하다. 특히 무선으로 초고속 정보를 처리하기 위하여 이동통신기 기의 고주파화가 빠르게 진행됨에 따라서 고분자재료에 비하여 고주파특성이 우수할뿐아니 라 환경적, 치수안정성이 우수한 세라믹소재플 사용함으로써 고주파 손실율을 저감할 수 있 다 .. LTCC 기술은 후막회로 기술과 tape dielectric 기술이 결합된 기술이다. 표준화된 소재 와 공정기술을 활용하여 저가격으로 고성능소자플 제작할 수 있으며, 전극재료로서 높은 전 도도를 갖고 있는 Ag, Cu, Au 및 Pd! Ag릎 사용함으로써 고주파 손실을 저감시킬 수 있다. L LTCC 기술이 최종적으로 소형화, 고기능 고주파 부품기술로 지속적으로 발전하기 위하여 무수축(Zero shrinkage) 소성기술, 광식각 후막기술 등이 원천기술로서 확립될 수 있어야 하 며, 특히 국내의 이동통신 기술에 대한 막대한 투자에도 불구하고 차세대 이동통신 부품기 술에 대한 개발은 상대적으로 미흡한 실정이므로 국내에 LTCC 관련 소재공정 및 부품소자 기술에 대한 개발투자가 시급히 이루워져야 할 것으로 판단된다. 본 발표에서는 지금까지 국내외 LTCC 기술의 발전과정을 정리하였고, 현재 이 기술의 응용과 소재와 공정을 중심으로한 개발현황에 대하여 조사하였으며, 앞으로 LTCC가 발전 해야할 방향을 제시하고자 한다.

• 전기화학회지
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• 제7권2호
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• pp.94-99
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• 2004

연료극 지지체 평관형 고체산화물 연료전지(SOFC)의 셀 전력밀도를 증가시키기 위하여 압출법에 의하여 제조하고 그 특성을 연구하였다. 연료극 지지체로써 Ni/YSZ($8mol\%$ yttria stabilized zirconia) cermet는 기공율 $50.6\%,\;0.23{\mu}m$의 기공크기를 나타내었다. 지지체에서의 Ni의 분포는 균일하였으며 전자전도 경로로써의 Ni의 연결성은 양호하였다. 지지체에 YSZ전해질과 복합 공기극층인 $LSM((La_{0.85}Sr_{0.15})_{0.9}MnO_3)/YSZ$ 복합층, LSM, LSCF $(La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_3)$층이 슬러리 디핑법에 의하여 코팅 및 소결된 연료극 지지체식 평관형 고체산화물 연료전지 단위전지의 성능은 $800^{\circ}C$에서 $300mW/cm^2(0.6V,\;500mA/cm^2)$의 성능을 나타내었다. 임피던스 분석에 의하여 평관형 셀의 전기화학적 분극저항을 평가하고 연료측의 가습에 따라 분극저항이 감소되어 성능이 향상됨을 알 수 있었다 슬러리 디핑법으로 LSM이 코팅된 SUS430 금속연결재를 $Ar+10\%\;H_2$에서 소결하였으며, $750^{\circ}C$에서 면저항의 측정할 결과, 초기에는 $148m{\Omega}cm^2$를 나타내었으며, 450시간 경과 후에 $43m{\Omega}cm^2$의 낮은 면저항을 유지하였다. 반면에 동일한 조건으로 LSM이 코팅된 Fecralloy는 높은 면저항을 나타내었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.239-240
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• 2008

As semiconductor devices are scaled down for better performance and more functionality, the Cu-based interconnects suffer from the increase of the resistivity of the Cu wires. The resistivity increase, which is attributed to the electron scattering from grain boundaries and interfaces, needs to be addressed in order to further scale down semiconductor devices [1]. The increase in the resistivity of the interconnect can be alleviated by increasing the grain size of electroplating (EP)-Cu or by modifying the Cu surface [1]. Another possible solution is to maximize the portion of the EP-Cu volume in the vias or damascene structures with the conformal diffusion barrier and seed layer by optimizing their deposition processes during Cu interconnect fabrication, which are currently ionized physical vapor deposition (IPVD)-based Ta/TaN bilayer and IPVD-Cu, respectively. The use of in-situ etching, during IPVD of the barrier or the seed layer, has been effective in enlarging the trench volume where the Cu is filled, resulting in improved reliability and performance of the Cu-based interconnect. However, the application of IPVD technology is expected to be limited eventually because of poor sidewall step coverage and the narrow top part of the damascene structures. Recently, Ru has been suggested as a diffusion barrier that is compatible with the direct plating of Cu [2-3]. A single-layer diffusion barrier for the direct plating of Cu is desirable to optimize the resistance of the Cu interconnects because it eliminates the Cu-seed layer. However, previous studies have shown that the Ru by itself is not a suitable diffusion barrier for Cu metallization [4-6]. Thus, the diffusion barrier performance of the Ru film should be improved in order for it to be successfully incorporated as a seed layer/barrier layer for the direct plating of Cu. The improvement of its barrier performance, by modifying the Ru microstructure from columnar to amorphous (by incorporating the N into Ru during PVD), has been previously reported [7]. Another approach for improving the barrier performance of the Ru film is to use Ru as a just seed layer and combine it with superior materials to function as a diffusion barrier against the Cu. A RulTaN bilayer prepared by PVD has recently been suggested as a seed layer/diffusion barrier for Cu. This bilayer was stable between the Cu and Si after annealing at $700^{\circ}C$ for I min [8]. Although these reports dealt with the possible applications of Ru for Cu metallization, cases where the Ru film was prepared by atomic layer deposition (ALD) have not been identified. These are important because of ALD's excellent conformality. In this study, a bilayer diffusion barrier of Ru/TaCN prepared by ALD was investigated. As the addition of the third element into the transition metal nitride disrupts the crystal lattice and leads to the formation of a stable ternary amorphous material, as indicated by Nicolet [9], ALD-TaCN is expected to improve the diffusion barrier performance of the ALD-Ru against Cu. Ru was deposited by a sequential supply of bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium [Ru$(EtCp)_2$] and $NH_3$plasma and TaCN by a sequential supply of $(NEt_2)_3Ta=Nbu^t$ (tert-butylimido-trisdiethylamido-tantalum, TBTDET) and $H_2$ plasma. Sheet resistance measurements, X-ray diffractometry (XRD), and Auger electron spectroscopy (AES) analysis showed that the bilayer diffusion barriers of ALD-Ru (12 nm)/ALD-TaCN (2 nm) and ALD-Ru (4nm)/ALD-TaCN (2 nm) prevented the Cu diffusion up to annealing temperatures of 600 and $550^{\circ}C$ for 30 min, respectively. This is found to be due to the excellent diffusion barrier performance of the ALD-TaCN film against the Cu, due to it having an amorphous structure. A 5-nm-thick ALD-TaCN film was even stable up to annealing at $650^{\circ}C$ between Cu and Si. Transmission electron microscopy (TEM) investigation combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis revealed that the ALD-Ru/ALD-TaCN diffusion barrier failed by the Cu diffusion through the bilayer into the Si substrate. This is due to the ALD-TaCN interlayer preventing the interfacial reaction between the Ru and Si.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.136.2-136.2
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• 2010

고전도성 세라믹 연결재용 $La_{0.8}Sr_{0.2}Cr_{1-x}Ti_xO_3$ (X=0.1 and 0.2) 연결재 재료의 소결도와 전기전도도에 대해서 연구하였다. 이러한 목적으로 $LaCrO_3$, $La_{0.8}Sr_{0.2}Cr_{0.8}Ti_{0.2}O_3$ (LSCT82), $La_{0.8}Sr_{0.2}Cr_{0.9}Ti_{0.1}O_3$ (LSCT91) 분말들을 공침법을 통해 합성하였으며, 결정구조는 X-ray Diffraction(XRD)를 통해 확인하였다. 소결 특성은 주사 전자현미경을 통해 분석하였고 전기 전도도는 직렬 4-단자 법으로 측정하였다. 상대 밀도 분석으로부터 도핑된 $LaCrO_3$는 $LaCrO_3$보다 더 높은 소결성을 나타내었고, 입자 크기가 작을수록 소결성이 향상하는 것을 확인 할 수 있었다. 다양한 소결온도에서 얻은 LSC, LSTC 시편들의 XRD 결과는 LSC와 LSTC의 소결성이 2차상의 상전이와 밀접한 관련이 있다는 사실을 나타내었다. 다시 말해, LSTC는 $1300^{\circ}$이상 LSC는 $1400^{\circ}C$ 이상에서 2차상이 융해됨으로써 소결성을 현저하게 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 그리고 비슷한 상대밀도를 가진 LSC와 LSTC의 전기 전도도를 비교 측정한 결과, LSTC가 LSC보다 더 높은 전기 전도도를 나타낸다는 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.80.1-80.1
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• 2010

A strontium titanate ($SrTiO_3$)-based material with a perovskite structure is considered to be one of the promising alternatives to $LaCrO_3$-based materials since $SrTiO_3$ perovskite shows a high chemical stability under both oxidizing and reducing atmospheres at high temperatures. $SrTiO_3$ materials exhibit an n-type semiconducting behavior when it is donor-doped and/or exposed to a reducing atmosphere. In this work, $Sr_{1-x}La_xTi_{1-y}M_yO_3$ materials doped with $La^{3+}$ in A-sites and aliovalent transition metal ions ($M^{n+}$) in B-sites were synthesized by the modified Pechini method. The X-ray diffraction analysis indicated that the materials synthesized by the Pechini process exhibited a single curbic perovskite-type structure without any impurity phases, and are tolerant, to some extent, to cation doping. The sintering behaviors of $Sr_{1-x}La_xTi_{1-y}M_yO_3$ in $H_2/N_2$ and air were characterized by dilatometry and microstructural observations. The electrical conduction mechanism and the dopant effect are discussed based on the defect structures and the electrical conductivities measured at various oxygen partial pressures and temperatures.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.200-200
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• 2003

고체산화물 연료전지(SOFC)에서 사용되는 연결재의 주 기능은 각 단위 셀의 연료극과 다음 셀의 공기극을 전기적으로 연결하여, 공기와 사용연료의 분리역할을 하기 위하여 사용된다. SOFC용 연결재는 다른 구성요소 소재보다, 높은 전자 전도성, 낮은 이온전도성, 우수한 기계 적강도가 요구되며, SOFC는 고온에서 작동되기 때문에, 상온에서 작동온도까지 다른 요소 소재들과 유사한 열팽창계수와 물리, 화학적으로 안정성이 요구된다. 현재 연결재 제조기술은 EVD, CVD, plasma spraying, tape casting 등 다양하게 연구되고 있으며, 본 연구는 세라믹 연결재 증착방법 중 저렴한 비용으로 대량 생산이 용이한 습식법(dip coaling)을 적용하여, 연료극 지지체식 flat-tube형 고체산화물 연료전지의 지지체를 위해 세라믹 연결재를 제조하고, 그 특성을 연구하였다. 세라믹 연결재로써 선정한 합성조성은 LaCr $O_3$에 Ca이 치환 고용된 L $a_{0.6}$C $a_{0.41}$Cr $O_3$으로 pechini법으로 합성하였다. 합성된 조성은 100$0^{\circ}C$에서 5시간 하소후 가속 Ball Milling하여 0.5$\mu\textrm{m}$의 평균입자크기를 얻을 수 있었다. XRD 상분석결과 perovskite상 (L $a_{1-x}$ Ca/x/Cr $O_3$)과 CaCr $O_4$를 얻을 수 있었다. slurry를 제조하여 막의 밀착성을 증진시키기 위해 sand blasting시킨 flat tube지지체에 진공펌프를 이용하여 소재내부와 외부의 압력차로 dip coating한 후, 140$0^{\circ}C$로 소결 하였다. coating 결과 박리현상은 없었으나, 표면과 단면의 SEM분석결과 다소 porous한 박막층이 형성되었으며, Ca이온이 지지체로 permeation되는 현상이 발생하였다. 이와 같은 결과로부터 보다 치밀한 박막생성을 위해, slurry 제조조건을 변화시켰으며, Ca이온의 migration을 막기 위해 barrier layer를 이용하였다 완전 소결된 지지체는 가스투과도와 전기전도도측정을 통하여 특성을 평가하였다.였다.다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.319-319
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• 2013

Even though the fabrication methods of metal oxide based thin film capacitor have been well established such as RF sputtering, Sol-gel, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), ion beam assisted deposition (IBAD) and pulsed laser deposition (PLD), an applicable capacitor of printed circuit board (PCB) has not realized yet by these methods. Barium Strontium Titanate (BST) and other high-k ceramic oxides are important materials used in integrated passive devices, multi-chip modules (MCM), high-density interconnect, and chip-scale packaging. Thin film multi-layer technology is strongly demanded for having high capacitance (120 nF/$mm^2$). In this study, we suggest novel multi-layer thin film capacitor design and fabrication technology utilized by plasma assisted deposition and photolithography processes. Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST) was used for the dielectric material since it has high dielectric constant and low dielectric loss. 5-layered BST and Pt thin films with multi-layer sandwich structures were formed on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrate by RF-magnetron sputtering and DC-sputtering. Pt electrodes and BST layers were patterned to reveal internal electrodes by photolithography. SiO2 passivation layer was deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD). The passivation layer plays an important role to prevent short connection between the electrodes. It was patterned to create holes for the connection between internal electrodes and external electrodes by reactive-ion etching (RIE). External contact pads were formed by Pt electrodes. The microstructure and dielectric characteristics of the capacitors were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and impedance analyzer, respectively. In conclusion, the 0402 sized thin film multi-layer capacitors have been demonstrated, which have capacitance of 10 nF. They are expected to be used for decoupling purpose and have been fabricated with high yield.