칩 패키지에는 생산 공정 및 운송, 보관 과정에서 발생하는 외부 환경 변화로부터 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 보호하기 위해 에폭시 몰딩(epoxy molding compound, EMC)이 사용된다. PCB와 EMC의 접합 신뢰성은 제품의 품질 및 수명에 중요한 요소이며 이를 보증하기 위해 제품 설계 및 생산 단계에서 그 접합 에너지를 정밀하게 측정하고, 이에 영향을 끼치는 요소를 통제하여 공정을 최적화 시켜야 한다. 본 논문은 이중 외팔보(double cantilever beam, DCB) 시험을 이용하여 휨(warpage)이 있는 칩 패키지의 EMC와 PCB의 계면 접합 에너지를 측정하고 보정하는 방법에 대해 소개한다. DCB 시험법은 이종 재료의 계면 접합 에너지를 측정하는 전통적인 방법이며 정밀한 접합 에너지 측정을 위해 평평한 기판이 필수적이다. 그러나 칩 패키지는 내부 구성 요소들의 열팽창 계수 차이로 인해 휨이 발생하기 때문에 평평한 기판을 제작하여 정밀한 접합 에너지를 측정하는데 어려움이 있다. 이를 극복하고자 본 연구에서는 휨이 있는 칩 패키지로 DCB 시험법을 위한 시편을 제작하고, 기판의 복원력을 보정하여 접합 에너지를 계산하였다. 보정된 접합에너지는 동일 조건에서 제작된 칩 패키지 중 휨이 없는 시편을 선별하여 측정한 접합 에너지와 비교, 검증하였다.
This paper discusses heat problem of IC, which composes the electronic instruments, to guarantee reliability of electronic instruments. And also proposes the unified equivalent model for various electronic instrument products to guarantee reliability and life of its parts. Because electronic instruments are down sizing and operated with high frequency, the internal temperature of electronic instruments is rising steadily. The internal temperature of the electronic instruments gives a big effect to electronic instrument's reliability and life. The semiconductor parts are the representative heat generation parts because of its complicated function, high frequency and high density. Consequently, guaranteeing reliability and life of electronic semiconductor is the important start point in securing the reliability and life of the electronic instrument product. Unfortunately, there are many factors, which affect heat dissipation efficiency. The heat dissipation efficiency follows the environment where the electronic instrument products are used. Therefore it is very difficult to define reliability and life of the electronic manufactures. Electronic instrument products are composed of printed circuit board (PCB), integrated circuit (IC), resistance, and capacitor and so on. And there are superposed thermal resistances, because the parts are arrayed on the printed circuit board (PCB), Therefore the total thermal resistance is variable. Consequently it cannot have same thermal model for each electronic instrument products. In the next part, we propose the unified equivalent model for various electronic instruments. And using the proposed equivalent model proofs the method for analysis reliability of electronic parts.
고다층 배선 기판에 형성된 개방 스터브(open stub)를 제거한 후면드릴가공홀(Back-Drilled-Hole, BDH)과 일반적인 구조인 관통홀(Plated-Through-Hole, PTH) 구조의 전기적 특성에 대한 분석을 하였으며, 고속 선호를 부품 실장면으로부터 내층의 스트립라인으로 전송하기 위해 비아홀의 급전 길이가 가장 긴 전송층을 선택하였다. 10 GHz의 광대역 주파수 내에서 실험계획법(DOE, design of experiment)을 적용하여 비아홀 구조 내에 외층과 급전층 사이의 비아홀의 길이, 접지층에 형성된 천공(anti-pad)의 크기와 급전층에 형성된 패드 (pad)의 크기가 최대 반사 손실 반전력 주파수와 삽입 손실에 미치는 영향을 분석하였다. 이로 부터 거시적 모델(macro model)을 위한 회귀 실험식을 추출하여 실험 결과와 비교 평가하였고, 실험 영역 외에서도 측정 결과와 5% 이내의 오차를 보이고 있음을 확인하였다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제12권3호
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pp.320-330
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2012
In this paper, we investigate the power integrity of grid structures for power and ground distribution on printed circuit board (PCB). We propose the 2D transmission line method (TLM)-based model for efficient frequency-dependent impedance characterization and PCB-package-integrated circuit (IC) co-simulation. The model includes an equivalent circuit model of fringing capacitance and probing ports. The accuracy of the proposed grid model is verified with test structure measurements and 3D electromagnetic (EM) simulations. If the grid structures replace the plane structures in PCBs, they should provide effective shielding of the electromagnetic interference in mobile systems. An analytical model to predict the shielding effectiveness (SE) of the grid structures is proposed and verified with EM simulations.
아날로그 및 디지털 시스템에서 인쇄회로기판에 있는 전송선들의 상호 결합은 장비의 성능을 저하시킬 수 있다. 이 논문에서는 전송선들 사이에 추가로 전송선을 삽입하고 비아 홀을 통해 접지면에 직접 연결시킨 비아펜스의 영향을 해석하기 위한 방법을 제안하였다. 이 방법은 전송선 부분을 위한 회로 개념과 비아 홀 부분을 위한 임피던스 모델링으로 이루어졌고 각 부분을 ABCD 파라미터로 나타내어 직렬 연결하였다. 마지막으로 이 방법에 의한 시뮬레이션 결과를 측정 결과와 비교하여 방법의 타당성을 입증하였다.
We investigated the resistance change behavior of SABiT (Samsung Advanced Bump interconnection Technology) technology-applied PCB (Printed Circuit Board) with the various bump sizes and fabrication conditions. Many testing samples with different bump size, prepreg thickness, number of print on the formation of Ag paste bump, were made. The resistance of Ag paste bump itself was calculated from the Ag paste resistivity and bump size, measured by using 4-point probe method and FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), respectively. The contact resistance between Ag paste bump and conducting Cu line were obtained by subtracting the Cu line and bump resistances from the measured total resistance. It was found that the contact resistance drastically changed with the variation of Ag paste bump size and the contact resistance had the largest influence on total resistance. We found that the bump size and contact resistance obeyed the power law relationship. The resistance of a circuit in PCB can be estimated from this kind of relationship as the bump size and fabrication technique vary.
최근 저항이나 캐패시터와 같은 수동소자를 PCB의 내층에 제조하는 임베디드 패시브 기술이 고성능의 IT 제품을 제조하는데 사용되고 있다. 그런데 임베디드 캐패시터는 정전용량 밀도가 낮아 회로소자로서의 전반적인 응용에 한계가 있다. 본 논문에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 wrinkle형의 전극과 유전체 층을 가진 새로운 임베디드 캐패시터를 제안하였다. FEM 기법을 사용하여 wrinkle형 임베디드 캐패시터의 정전용량 밀도를 평가하였다. Wrinkle형 임베디드 캐패시터는 기존의 평면형 임베디드 캐패시터에 비하여 25.6%$\sim$39.6% 정도 큰 정전용량 밀도를 나타내었다. 특히, thin film형 임베디드 캐패시터에 wrinkle 구조를 적용할 때 정전용량 밀도가 보다 많이 향상되었다.
본 논문은 다층 PCB에 사용되는 프리프레그의 물성을 파악하여 제시한 두께 실험식을 통해 PCB의 두께를 예측하기 위한 연구를 수행하였다. 프리프레그는 물성과 동박 잔존율에 의해서 PCB 제작시 두께가 감소하기 때문에 두께 실험식을 통한 정확한 PCB의 두께 예측이 필요하다. 두께 실험식에 사용되는 프리프레그의 밀도를 파악하기 위해 질량 및 두께를 측정하여 밀도를 도출하였다. 이후 CCL을 제작하기 위해 프리프레그와 동박을 적층하여 핫 프레스기를 사용하였고 광학현미경과 마이크로미터를 사용하여 두께를 측정하였다. 또한 동박 잔존율에 따른 두께 변화를 측정하기 위해 회로밀도를 다르게 구성하여 8층 PCB를 설계하였고 두께 측정 결과와 두께 실험식으로 도출된 두께를 비교하여 두께 실험식을 검증하였다. 비교 결과 CCL의 경우 2.56%, 다층 PCB의 경우 4.48%의 오차를 보였고 이를 통해 두께실험식의 신뢰성을 확인하였다.
본 논문에서는 적층 PCB에 전송 영점을 갖는 3차원의 대역 통과 필터의 회로 해석을 하였다. 대역 통과 필터의 등가 회로는 고주파 네트웍 해석에 의해 계산되어졌다. 기존의 논문들은 분포 정수 소자의 영향을 제외한 회로 모델을 구성하였지만, 제안된 모델은 이에 대한 영향을 포함한다. 그 결과 인덕터들의 내부 전기적 성분으로부터 상호 커패시턴스를 추출함으로써 하나의 전송 영점을 갖는 적층 PCB 대역 통과 필터를 설계하였다. 구조의 크기는 단지 $10mm{\times}20mm{\times}1.2mm$이다. 대역 통과 필터의 측정된 데이터는 중심 주파수인 1.84 GHz에서 1.9 dB의 삽입 손실과, 28 dB의 반사 손실을 가지며, 차단 주파수인 2.78 GHz에서 43 dB의 감쇠 특성을 보인다.
The recent PCB (Printed Circuit Board) wet etcher has been needed to process pattern within $20{\mu}m$ width on a $20{\mu}m$ thick board. A previous PCB etcher can be used with multiple points of roller rolls or slips off a board. Also, the damage of the board by contacting the roller increases the friction defects. A vertical type boards transporting process is developed to solve the problems of boards friction and sagging in a horizontal etcher. In this research, CFD (Computational Fluid Dynamics) method is used to design an improved spray nozzle including the critical part of etcher, and establish the design method. Meanwhile, major spray characteristics are expected in diverse nozzle types and variables. Lastly, diverse simulation results are adapted to design an improved nozzle and spray system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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