• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권7호
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• pp.407-412
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• 2017

This paper introduces a biocompatible packaging system for implantable medical device having a hermetic sealing, such that a perfect physical and chemical isolation between electronic medical system and human body (including tissue, body fluids, etc.) is obtained. The hermetic packaging includes an electronic MEMS pressure sensor, power charging system, and bluetooth communication system to wirelessly measure variation of capacitance. The packaging was acquired by Quartz direct bonding and $CO_2$ laser welding, with a size of width $ 6cm{\times}length\;10cm{\times}lheight\;3cm$. Hermetic sealing of the packaged system was tested by changing the pressure in a hermetic chamber using a precision pressure controller, from atmospheric to 900 mmHg. We found that the packaged system retained the same count or capacitance values with sensor 1 - 25,500, sensor 2 - 26,000, and sensor 3 - 20,800, at atmospheric as well as 900 mmHg pressure for 5 hours. This result shows that the packaging method has perfect hermetic sealing in any environment of the human body pressure.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권4호
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• pp.51-55
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• 2021

본 논문은 보통 병원에서 간호사가 수작업으로 진행하는 약물주입 과정을 대신할 수 있는 의료용 미세 유량 제어 장치를 소개한다. 이는 아두이노로 구현되었으며 환자의 지속적인 관리에 도움이 되고자 한다. 기본적으로 연동펌프를 통해 약물이 주입되며 RGB color sensor를 통해 배출액의 색상을 값으로 받아들이고 이 값을 바탕으로 수액백에 달린 연동펌프의 모터 속도를 조절하는 알고리즘을 아두이노 코딩을 통해 구현한다. 전체적인 시스템은 배터리를 통해 작동되며 연구실에서 355nm UV pulsed laser를 통해 제작한 LIG strain sensor의 추가를 통해 수액백으로부터 주입되는 약물의 양을 측정한다. 이렇게 제작된 미세 유량 제어 장치는 모든 과정을 수작업으로 진행해오던 병원에 곧장 사용 가능하며 간호사의 편의를 제공하고자 한다. 이 장치를 통해 한층 향상된 의료서비스를 제공할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권3호
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• pp.21-30
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• 2018

Driven by the recent energy saving trend, conventional silicon based power conversion modules are being replaced by modules using silicon carbide. Previous papers have focused mainly on the electrical advantages of silicon carbide semiconductors that can be used to design switching devices with much lower losses than conventional silicon based devices. However, no systematic study of their thermomechanical reliability in power conversion modules using finite element method (FEM) simulation has been presented. In this paper, silicon and silicon carbide based power devices with three-phase switching were designed and compared from the viewpoint of thermomechanical reliability. The switching loss of power conversion module was measured by the switching loss evaluation system and measured switching loss data was used for the thermal FEM simulation. Temperature and stress/strain distributions were analyzed. Finally, a thermal fatigue simulation was conducted to analyze the creep phenomenon of the joining materials. It was shown that at the working frequency of 20 kHz, the maximum temperature and stress of the power conversion module with SiC chips were reduced by 56% and 47%, respectively, compared with Si chips. In addition, the creep equivalent strain of joining material in SiC chip was reduced by 53% after thermal cycle, compared with the joining material in Si chip.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-4
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• 2001

새로운 구조의 APF optical link용 Si pin photodetector를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 제작된 소자는 금속-반도체 접촉주위에 $p^{+}$-guard ring구조와 광이 입사되는 수광면에 그물망 모양의 얕은 $p^{+}$-확산영역을 갖는다. 제작된 소자의 전기.광학적 특성을 -5 V의 동작전압에서 측정한 결과, 접합 커패시턴스와 암전류는 각각 4 pF와 180 pA로 나타났으며 광신호 전류와 감도특성는 670 nm이 중심파장을 갖는 2.2 $\mu$W의 입사광 전력 아래에서 각각 1.22 $\mu$A와 0.55 A/W로 나타났다. 제작된 소자는 650~700 nm의 파장영역에서 최대 spectral response를 보이고 있으며 낮은 점한 커패시턴스와 우수한 신호분리능력으로 인해 red light optics응용에서 광신호 검출에 적합하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.30-30
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• 2007

현재 다양한 종류의 RF 통신 제품이 시장에 등장하면서 제품의 경쟁력 확보에 있어 소형화 정도가 중요한 이슈가 되고 있다. Passive Device는 RF Circuit을 제작할 때 많은 면적을 차지하고 있으며 이를 감소시키기 위해 여러 연구가 진행되고 있다. 가장 효과적인 방법으로 반도체 집적기술로 크기를 줄이는 방법이 있으나, 공정이 비싸고 제작 시간이 오래 걸려 제품개발 시간과 개발비용이 상승하게 된다. 반면에 SoP-L 공정은 PCB 제작에 이용되는 일반적인 재료와 공정을 사용하므로 개발 비용과 시간을 줄일 수 있다. SoP-L의 또 하나 장점은 다종 재료를 다층으로 구성할 수 있다는 점이다. 최근 chip-type의 Device를 PCB 기판 안에 내장하는 방법의 RF Circuit 소형화 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 SoP-L 공정으로 chip-type 수동소자를 PCB 기판 내에 함몰하여 수동소자회로를 구현, 분석하여 보았다. 수동소자회로는 880 MHz~960 MHz(GSM) 영역과 1.71 GHz~1.88 GHz(DCS) 영역을 나누는 Diplexer를 구성하였다. 1005 size의 chip 6개로 구현한 Diplexer를 표면실장과 함몰공정으로 제작하고 Network Analyzer로 측정하여 비교하였다. chip 표면실장으로 구현된 Diplexer는 GSM에서 최대 0.86 dB의 loss, DCS에서 최대 0.68 dB의 loss가 나타났다. 표면실장과 비교하였을 때 함몰공정의 Diplexer는 GSM 대역에서 약 0.5 dB의 추가 loss가 나타났으며 목표대역에서 0.6 GHz정도 내려갔다. 이 결과를 바탕으로 두 공정 간 차이점을 확인하고, 함몰공정으로 chip-type 수동소자를 사용하였을 때 고려해야 할 점을 분석하였다. 이를 바탕으로 SoP-L 함몰공정의 안정성을 높여서 이것을 이용한 회로의 소형화에 적용이 가능할 것으로 기대한다. 특히 능동소자의 DC Power Control에서 고용량의 수동소자를 이용할 때 집적도를 높일 수 있을 것이다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제24권6_2호
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• pp.919-926
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• 2021

In this paper, a study was conducted on the miniaturization of an e-Mobility battery charger module using GaN-FET. GaN-FET is one of the types of WBG devices, and it is a device that exceeds the performance of existing Si power semiconductors. In particular, GaN-FET has the advantage of small packaging size and high switching frequency operation, which is advantageous for miniaturization of power converters. Therefore, a bidirectional DC/DC converter module for e-mobility charging using GaN-FET was developed. To apply to the converter to be developed, analysis is performed on the characteristics of GaN-FET, and after manufacturing a prototype of a bidirectional DC/DC converter module, the efficiency and temperature data of the power converter are analyzed to verify its feasibility.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권3호
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• pp.243-251
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• 2005

페리퍼럴 어레이 플립칩의 온도 분포를 실측하여 열원의 기하학적 형상, 소자의 크기, 그리고 보호막 개구 크기 변화에 따른 소자의 열 성능을 측정하였다. 열원의 크기가 작고, 플립칩 솔더 범프에서 먼 중앙 열원의 경우가 전 면적 열원에 비해서 소자의 온도가 매우 높았다. 여기에 더해, 보호막 개구의 모양 변화에 의한 접촉 면적의 증가를 통해 소자의 최대 온도를 낮출 수가 있었다. 중앙 열원을 갖고 원형 개구에 2 (watts)의 전력이 가해지는 경우, $3(mm)\times3(mm)$크기 소자의 최대 온도는 약 $110(^{\circ}C)$이고, 이에 반해 $1.5(mm)\times1.8(mm)$ 크기 소자의 최대 온도는 약 $90(^{\circ}C)$ 이었다. 또한 보호막 개구의 모양을 원형 개구에서 잘린 사각형 개구로 변화시키면서 접촉 면적을 증가시킨 경우, $3(mm)\times3(mm)$ 크기의 소자와 중앙 열원을 갖는 경우에서 약 $10(^{\circ}C)$의 온도 감소를 나타내었다. 따라서 열원 소자의 위치와 크기, 소자의 크기, 그리고 개구 면적에 따른 솔더의 접촉 면적에 따라 플립칩의 열 성능이 현격한 차이를 나타내고 있음을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.323-323
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• 2013

High power light-emitting diodes (LEDs) are widely used in many device applications due to its ability to operate at high power and produce high luminance. However, releasing the heat accumulated in the device during operating time is a serious problem that needs to be resolved to ensure high optical efficiency. Ceramic or Aluminium base metal printed circuit boards are generally used as integral parts of communication and power devices due to its outstanding thermal dissipation capabilities as heat sink or heat spreader. We investigated the characterisation of electroless plating of Ni-B film according to plating bath temperature, ranging from $50^{\circ}C$ to $75^{\circ}C$ on Ag paste/anodised Al ($Al_2O_3$)/Al substrate to be used in metal PCB for high power LED packing systems. X-ray diffraction (XRD), Field-Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were used in the film analysis. By XRD result, the structure of the as deposited Ni-B film was amorphous irrespective of bath temperature. The activation energy of electroless Ni-B plating was 59.78 kJ/mol at the temperature region of $50{\sim}75^{\circ}C$. In addition, the Ni-B film grew selectively on the patterned Ag paste surface.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.1-9
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• 2010

삼차원 집적화기술의 현황과 과제 및 향후에 요구되어질 새로운 삼차원 집적화기술의 필요성에 대해 논의를 하였다. Super-chip 기술이라 불리우는 자기조직화 웨이퍼집적화 기술 및 삼차원 헤테로집적화 기술에 대해 소개를 하였다. 액체의 표면장력을 이용하여지지 기반위에 다수의 KGD를 일괄 실장하는 새로운 집적화 기술을 적용하여, KGD만으로 구성된 자기조직화 웨이퍼를 다층으로 적층함으로써 크기가 다른 칩들을 적층하는 것에 성공을 하였다. 또한 삼차원 헤테로집적화 기술을 이용하여 CMOS LSI, MEMS 센서들의 전기소자들과 PD, VC-SEL등의 광학소자 및 micro-fluidic 등의 이종소자들을 삼차원으로 집적하여 시스템화하는데 성공하였다. 이러한 기술은 향후 TSV의 실용화 및 궁극의 3-D IC인 super-chip을 구현하는데 필요한 핵심기술이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권2호
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• pp.11-19
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• 2015

Since CMOS device scaling has stalled, three-dimensional (3-D) integration allows extending Moore's law to ever high density, higher functionality, higher performance, and more diversed materials and devices to be integrated with lower cost. 3-D integration has many benefits such as increased multi-functionality, increased performance, increased data bandwidth, reduced power, small form factor, reduced packaging volume, because it vertically stacks multiple materials, technologies, and functional components such as processor, memory, sensors, logic, analog, and power ICs into one stacked chip. Anticipated applications start with memory, handheld devices, and high-performance computers and especially extend to multifunctional convengence systems such as cloud networking for internet of things, exascale computing for big data server, electrical vehicle system for future automotive, radioactivity safety system, energy harvesting system and, wireless implantable medical system by flexible heterogeneous integrations involving CMOS, MEMS, sensors and photonic circuits. However, heterogeneous integration of different functional devices has many technical challenges owing to various types of size, thickness, and substrate of different functional devices, because they were fabricated by different technologies. This paper describes new 3-D heterogeneous integration technologies of chip self-assembling stacking and 3-D heterogeneous opto-electronics integration, backside TSV fabrication developed by Tohoku University for multifunctional convergence systems. The paper introduce a high speed sensing, highly parallel processing image sensor system comprising a 3-D stacked image sensor with extremely fast signal sensing and processing speed and a 3-D stacked microprocessor with a self-test and self-repair function for autonomous driving assist fabricated by 3-D heterogeneous integration technologies.