• Current Optics and Photonics
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• 제7권1호
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• pp.38-46
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• 2023

Optical Fourier-domain reflectometry (OFDR) sensors have been widely used to measure distances with high resolution and speed in a noncontact state. In the electroplating process of a printed circuit board, it is critically important to monitor the copper-plating thickness, as small deviations can lead to defects, such as an open or short circuit. In this paper we employ a phase-based OFDR sensor for in situ relative distance sensing of a sample with nanometer-scale resolution, during electroplating. We also develop an optical-path difference (OPD)-regulated sensing probe that can maintain a preset distance from the sample. This function can markedly facilitate practical measurements in two aspects: Optimal distance setting for high signal-to-noise ratio OFDR sensing, and protection of a fragile probe tip via vertical evasion movement. In a sample with a centimeter-scale structure, a conventional OFDR sensor will probably either bump into the sample or practically out of the detection range of the sensing probe. To address this limitation, a novel OPD-regulated OFDR system is designed by combining the OFDR sensing probe and linear piezo motors with feedback-loop control. By using multiple OFDR sensors, it is possible to effectively monitor copper-plating thickness in situ and uniformize it at various positions.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1-10
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• 2011

멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 구성요소들을 연결하는 와이어 길이의 증가로 인한 지연 현상은 성능향상에 큰 걸림돌이 되고 있다. 멀티코어 프로세서의 와이어 지연 문제를 해결하기 위하여 최근에는 3차원 구조의 멀티코어 프로세서 설계 기술이 많은 주목을 받고 있다. 3차원 구조 멀티코어 프로세서 설계 기술은 코어들을 수직으로 적층함으로써, 물리적인 연결망 길이를 크게 감소시켜 성능향상과 함께 연결망에서 소비되는 전력을 줄일 수 있다. 하지만 많은 전력을 소모하는 회로를 수직으로 적층함으로써 전력밀도가 증가하여 프로세서 내부의 온도가 크게 상승하는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 3차원 구조 멀티코어 프로세서에서의 발열문제를 해결 할 수 있는 플로어플랜 방법을 제안하기 위해 칩 내부에 적층되는 코어의 수직적 배치 형태를 다양하게 변화시키면서 그에 따른 온도 변화를 살펴보고자 한다. 실험 결과를 통해, 프로세서 내부의 온도 감소를 위해서는 코어와 L2 캐쉬를 수직으로 인접하게 적층함으로써 코어의 온도를 낮추는 기법이 매우 효과적임을 알 수 있다. 코어와 코어가 수직으로 상호 인접하는 플로어플랜과 비교하여, 코어와 L2 캐쉬를 수직으로 인접하게 배치시키는 기법이 4-레이어 구조의 경우에는 평균 22%, 2-레이어 구조의 경우 평균 13%의 온도 감소 효과를 보임을 알 수 있다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제17A권6호
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• pp.265-274
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• 2010

공정기술 발달로 인해 칩 내부 집적도가 크게 증가하면서 내부 연결망이 멀티코어 프로세서의 성능 향상을 제약하는 주된 원인이 되고 있다. 내부 연결망에서의 지연시간으로 인한 프로세서 성능 저하 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 3차원 적층 구조 설계 기법이 최신 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 큰 주목을 받고 있다. 3차원 적층 구조 멀티코어 프로세서는 코어들이 수직으로 쌓이고 각기 다른 층의 코어들은 TSV(Through-Silicon Via)를 통해 상호 연결되는 구성으로 설계된다. 2차원 구조 멀티코어 프로세서에 비해 3차원 적층 구조 멀티코어 프로세서는 내부 연결망의 길이를 감소시킴으로 인해 성능 향상과 전력소모 감소라는 장점을 가진다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 3차원 적층 구조 설계 기술은 증가된 전력 밀도로 인해 발생하는 프로세서 내부 온도 상승에 대한 적절한 해결책이 마련되지 않는다면 실제로는 멀티코어 프로세서 설계에 적용되기 어렵다는 한계를 지니고 있다. 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 온도 상승 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나인 플로어플랜 기법을 다양하게 적용해 보고, 기법 적용에 따른 프로세서의 성능, 전력효율성, 온도에 대한 상세한 분석 결과를 알아보고자 한다. 실험 결과에 따르면, 본 논문에서 제안하는 온도를 고려한 3가지 플로어플랜 기법들은 3차원 멀티코어 프로세서의 온도 상승 문제를 효과적으로 해결함과 동시에, 플로어플랜 변경으로 데이터 패스가 바뀌면서 성능이 저하될 것이라는 당초 예상과는 달리, 온도 하락으로 인해 동적 온도 제어 기법의 적용 시간이 줄어들면서 성능 또한 향상시킬 수 있음을 보여준다. 이와 함께, 온도 하락과 실행 시간 감소로 인해 시스템에서의 전력 소모 또한 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권2호
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• pp.80-88
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• 2000

This paper presents a method to optimize the bump steer characteristics (the change of toe angle with vertical wheel travel) with respect to hard points in the double wishbone front suspension of the four-wheel-drive vehicle using the design of experiment, multibody dynamics simulation, and optimum design program. Front and rear suspensions are modeled as the interconnection of rigid bodies by kinematic joints and force elements using DADS. The design variables with respect to the kinematic characteristics are obtained through the experimental design sensitivity analysis. An object function is defined as the area of absolute differences between the desired and experimental toe angle. By the design of experiment and regression analysis, the regression model function of bump steer characteristics is extracted. The design variables that make the toe angle optimized are selected using the optimum design program DOT. The lane change simulations and tests of the full vehicle models are implemented to evaluate the improvement of vehicle handling performances by the optimization of front bump steer characteristics. The results of the lane change simulations show that the vehicle with optimized bump steer has the weaker understeer tendency than the vehicle with initial bump steer.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.30-32
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• 2005

This paper reports on an LTCC-based packaging method using Au/Sn eutectic bonding process for RF MEMS applications. The proposed packaging structure was realized by a micromachining technology. An LTCC substrate consists of metal filled vertical via feedthroughs for electrical interconnection and Au/Sn sealing rim for eutectic bonding. The LTCC capping substrate and the glass bottom substrate were aligned and bonded together by a flip-chip bonding technology. From now on, shear strength and He leak rate will be measured then the fabricated package will be compared with the LTCC package using BCB adhesive bonding method which has been researched in our previous work.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권11호
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• pp.1028-1034
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• 2010

In the development of 3D package, through silicon via (TSV) formation technology by using deep reactive ion etching (DRIE) is one of the key processes. We performed the Bosch process, which consists of sequentially alternating the etch and passivation steps using $SF_6$ with $O_2$ and $C_4F_8$ plasma, respectively. We investigated the effect of changing variables on vias: the gas flow time, the ratio of $O_2$ gas, source and bias power, and process time. Each parameter plays a critical role in obtaining a specified via profile. Analysis of via profiles shows that the gas flow time is the most critical process parameter. A high source power accelerated more etchant species fluorine ions toward the silicon wafer and improved their directionality. With $O_2$ gas addition, there is an optimized condition to form the desired vertical interconnection. Overall, the etching rate decreased when the process time was longer.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.1-11
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• 2012

공정기술이 지속적으로 발달함에 따라 멀티코어 프로세서는 성능 향상이라는 장점과 함께 내부 연결망의 긴 지연 시간, 높은 전력 소모, 그리고 발열 현상 등의 문제점들을 내포하고 있다. 이와 같은 2차원 멀티코어 프로세서의 문제점들을 해결하기 위한 방안 중 하나로 3차원 멀티코어 프로세서 구조가 주목을 받고 있다. 3차원 멀티코어 프로세서는 TSV를 이용하여 수직으로 쌓은 여러 개의 레이어들을 연결함으로써 2차원 멀티코어 프로세서와 비교하여 배선 길이를 크게 줄일 수 있다. 하지만, 3차원 멀티코어 프로세서에서는 여러 개의 코어들이 수직으로 적층되므로 전력밀도가 증가하고, 이로 인해 발열문제가 발생하여 높은 냉각 비용과 함께 신뢰성에 부정적인 영향을 유발한다. 따라서 3차원 멀티코어 프로세서를 설계할 때에는 성능과 함께 온도를 반드시 고려하여야 한다. 본 논문에서는 캐쉬 구성에 따른 3차원 쿼드코어 프로세서의 온도를 상세히 분석하고, 이를 기반으로 발열문제를 해결하기 위해저온도 캐쉬 구성 방식을 제안하고자 한다. 실험결과, 명령어 캐쉬는 최고온도가 임계값보다 낮고 데이터 캐쉬는 많은 웨이를 가지는 구성을 적용할 때 최고온도가 임계값보다 높아짐을 알 수 있다. 또한, 본 논문에서 제안하는 캐쉬구성은 쿼드코어 프로세서를 사용하는 3차원 구조에서 캐쉬의 온도 감소에 효과적일 뿐만 아니라 성능 저하 또한 거의 없음을 알 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.131-137
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• 2016

본 논문에서는 기존의 2D IC의 성능을 개선하고 3D IC의 집적도와 전기적인 특성을 개선하기 위한 목적으로 연구되고 있는 TSV (Through Silicon Via)의 임피던스를 해석하였다. 향후 Full-chip 3D IC 시스템 설계에서 TSV는 매우 중요한 기술이며, 높은 집적도와 광대역폭 시스템 설계를 위해서 TSV에 대한 전기적인 특성에 관한 연구가 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 Full-chip 3D IC를 설계하기 위한 목적으로 다중 TSV-to-TSV에서 거리와 주파수에 따른 TSV의 임피던스 영향을 해석하였다. 또한 이 연구 결과는 Full-chip 3D IC를 제조하기 위한 반도체 공정과 설계 툴에 적용할 수 있다.

• 센서학회지
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• 제29권5호
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• pp.354-359
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• 2020

The high vacuum hermetic sealing technique ensures excellent performance of MEMS resonators. For the high vacuum hermetic sealing, the customization of anodic bonding equipment was conducted for the glass/Si/glass triple-stack anodic bonding process. Figure 1 presents the schematic of the MEMS resonator with triple-stack high-vacuum anodic bonding. The anodic bonding process for vacuum sealing was performed with the chamber pressure lower than 5 × 10^-6 mbar, the piston pressure of 5 kN, and the applied voltage was 1 kV. The process temperature during anodic bonding was 400 ℃. To maintain the vacuum condition of the glass cavity, a getter material, such as a titanium thin film, was deposited. The getter materials was active at the 400 ℃ during the anodic bonding process. To read out the electrical signals from the Si resonator, a vertical feed-through was applied by using through glass via (TGV) which is formed by sandblasting technique of cap glass wafer. The aluminum electrodes was conformally deposited on the via-hole structure of cap glass. The TGV process provides reliable electrical interconnection between Si resonator and aluminum electrodes on the cap glass without leakage or electrical disconnection through the TGV. The fabricated MEMS resonator with proposed vacuum packaging using three-layer anodic bonding process has resonance frequency and quality factor of about 16 kHz and more than 40,000, respectively.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.29-36
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• 2008

본 연구에서는 MEMS 소자의 직접화 및 소형화에 필수적인 through-wafer via interconnect의 신뢰성 문제를 연구하였다. 이를 위하여 Au-Sn eutectic 접합 기술을 이용하여 밀봉(hermetic) 접합을 한 웨이퍼 레벨 MEMS 패키지 소자를 개발하였으며, 전기도금법을 이용하여 수직 through-hole via 내부를 구리로 충전함으로써 전기적 연결을 시도하였다. 제작된 MEMS 패키지의 크기는 $1mm{\times}1mm{\times}700{\mu}m$이었다. 제작된 MEMS패키지의 신뢰성 수행 결과 비아 홀(via hole)주변의 크랙 발생으로 패키지의 파손이 발생하였다. 구리 through-via의 기계적 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대해서 수치적 해석 및 실험적인 연구를 수행하였다. 분석 결과 via hole의 크랙을 발생시킬 수 있는 파괴 인자로서 열팽창 계수의 차이, 비아 홀의 형상, 구리 확산 현상 등이 있었다. 궁극적으로 구리 확산을 방지하고, 전기도금 공정의 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 공정 방식을 적용함으로써 비아 홀 크랙으로 인한 패키지의 파괴를 개선할 수 있었다.