• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권1호
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• pp.39-45
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• 2012

Cu-Cu 패턴의 직접접합 공정을 위하여 Buffered Oxide Etch(BOE) 및 Hydrofluoric acid(HF)의 습식 조건에 따른 Cu와 $SiO_2$의 식각 특성에 대한 평가를 수행하였다. 접촉식 3차원측정기(3D-Profiler)를 이용하여 Cu와 $SiO_2$의 단차 및 Chemical Mechanical Polishing(CMP)에 의한 Cu의 dishing된 정도를 분석 하였다. 실험 결과 BOE 및 HF 습식 식각 시간이 증가함에 따라 단차가 증가 하였고, BOE가 HF보다 더 식각 속도가 빠른 것을 확인하였다. BOE 및 HF 습식 식각 후 Cu의 dishing도 식각시간 증가에 따라 감소하였다. 식각 후 산화막 유무를 알아보기 위해 Cu표면을 X-선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)를 이용하여 분석 한 결과 HF습식 식각 후 BOE습식 식각보다 Cu표면산화막이 상대적으로 더 얇아 진 것을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.23-29
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• 2013

현재까지 유연한 전자소자 개발은 주로 인쇄전자 기술을 이용한 유기재료 기반 위주로 연구 및 개발이 진행되어 오고 있다. 그러나 유기 기반의 소자는 성능 및 신뢰성에 많은 제약이 있다. 따라서 본 논문에서는 무기재료 기반의 실리콘 고성능 유연 전자소자를 개발하기 위한 방법으로 나노 및 마이크로 두께의 단결정 실리콘 박막을 transfer printing 기술을 이용하여 유연기판에 전사하여 제작하였다. 제작된 유연소자는 굽힘 시험과 인장 시험을 통하여 유연 신뢰성을 평가하였다. PI 기판에 부착된 두께 200 nm의 박막은 굽힘 시험 결과, 곡률 반경 4.8 mm 까지 굽힐 수 있었으며, 따라서 굽힘 유연성이 매우 우수함을 알 수 있었다. 인장 시험 결과 인장 변형률 1.8%에서 박막이 파괴되었으며, 기존 실리콘 박막에 비하여 연신율이 최대 1% 증가됨을 알 수 있었다. FPCB 기판에 부착된 마이크로 두께의 실리콘 박막의 경우 칩이 얇아질수록 굽힘 유연성이 향상됨을 알 수 있었으며, $20{\mu}m$ 두께의 박막의 경우 곡률 반경 2.5 mm 까지 굽힐 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 유연성의 증가는 실리콘 박막과 유연 기판 사이의 접착제의 완충작용 때문이다. 따라서 유연 전자소자의 유연성을 증가시키기 위해서는 박막 제작 시 공정 중의 결함을 최소화하고, 적절한 접착제를 사용한다면 유연성을 크게 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.29-37
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• 2021

3 차원 패키징을 위한 저온 Cu-Cu직접 접합부의 계면접착에너지를 향상시키기 위해 Cu박막 표면에 대한 Ar/N₂ 2단계 플라즈마 처리 전, 후 Cu표면 및 접합계면에 대한 화학결합을 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 정량화한 결과, 2단계 플라즈마 처리로 인해 Cu표면에 Cu₄N이 형성되어 Cu산화를 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다. 2단계 플라즈마 처리하지 않은 Cu-Cu시편은 표면 산화막의 영향으로 접합이 제대로 되지 않았으나 2단계 플라즈마 처리한 시편은 효과적인 표면 산화방지효과로 인해 양호한 Cu-Cu접합을 형성하였다. Cu-Cu직접접합 계면의 정량적 계면접착에너지를 double cantilever beam 시험방법 및 4점 굽힘(4-point bending, 4-PB) 시험방법을 통해 비교한 결과, 각각 1.63±0.24, 2.33±0.67 J/m²으로 4-PB 시험의 계면접착에너지가 더 크게 측정되었다. 이는 계면파괴역학의 위상각(phase angle)에 따른 계면접착에너지 증가 거동으로 설명할 수 있는데 즉, 4-PB의 계면균열선단 전단응력성분 증가로 인한 계면거칠기의 효과에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국포장학회지
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• 제29권1호
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• pp.27-33
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• 2023

본 연구에서는 저온물류 시스템의 단열용기의 온도유지 성능에 대하여 5℃급 저온 LHM을 배치하였을 때 배치구성 조건에 따른 온도특성을 확인하였다. LHM을 단열용기 내부에 배치하였을 때 6면과 5면에 상/하부 배치 비중에 차이를 두고 외기부하에 따른 내부 공기 온도균일도 및 목표 온도 유지시간을 분석하였다. 단열용기 내부 공기는 상부의 상승온도와 이때 발생하는 밀도차에 의한 공기 대류현상이 온도 성층화를 발생시키고, 균일도를 확보하기 위해 LHM의 상부 배치 비중이 하부보다 컸을 때 균일성이 높고 유지 시간이 오래 지속되는 것을 확인하였다. 다만, 상부 배치 비중을 높이기 위해 하부 배치를 제외한 조건에서 높은 균일성을 보이지만 짧은 유지 시간으로 보여 적정조건으로 알맞지 않다. 결과적으로 단열용기의 단열재 대칭구성과 LHM의 동일한 중량을 배치하여 보냉용기를 제작할 경우, LHM의 전면 배치를 바탕으로 하부에 비해 상부 배치 비중을 늘렸을 때 내부 공기 온도의 분포 균일도와 유지시간 성능을 높이는데 효율적인 방안이라고 판단된다. 저온물류 보냉용기 성능분석에 있어, 본 연구를 기반으로 다른 조건의 상변화 온도와 잠열량을 갖는 다양한 저온영역대의 LHM을 적용한 수치해석을 수행하여 성능 예측 결과를 확보할 수 있고 온도 균일도를 위한 단열 및 잠열 복합 구성 이송 용기의 최적 설계조건 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권3호
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• pp.24-37
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• 2024

반도체 패키지의 초박형화로 인해 작은 열하중에서도 Warpage가 크게 발생하며, 이는 제품 신뢰성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 특히 몰드 경화 공정에서의 Warpage 예측은 복합적인 열-화학-기계적 현상으로 인해 어려운 문제이다. 본 연구는 몰드 경화 공정에서 Warpage를 예측하기 위한 비용 절감형 머신러닝 모델 구축 방법을 분석하였다. 경화 공정에서 시간과 온도에 따른 경화도를 특성화하고, 이를 통해 재료의 기계적 특성을 수치화하였다. ABAQUS UMAT을 사용해 특성화된 재료 특성으로 FEM 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 패키지의 적층 구조에 따른 Local Warpage를 예측하는 Warpage formula를 제안하고 FEM 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였다. 개발된 모델과 이론식을 통해 다양한 설계 인자를 고려한 몰드 경화 공정에서 Warpage를 저비용으로 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이 방법은 머신러닝 입력 변수로 Warpage formula를 사용하고, 훈련 데이터 세트를 효율적으로 구축하여 Single IC 패키지 기준으로 98% 이상의 예측 정확도와 96.5%의 시뮬레이션 시간 절약을 가능하게 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권3호
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• pp.311-318
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• 2015

텔레비전의 운송 중 발생 가능한 낙하상황을 설정하고, 낙하충격으로부터 텔레비전을 보호할 수 있는 텔레비전 포장재의 최적설계를 수행하였다. 텔레비전 포장재의 최적설계는 등가정하중법을 이용하여 비선형동적응답 구조최적설계를 수행하였으며, 포장재의 최적설계 과정을 본 연구에서 제안하였다. 개념설계 단계에서 등가정하중법을 적용한 위상최적설계를 수행하였으며 상세설계 단계에서 가상모델을 사용한 응력등가정하중법을 이용하여 형상최적설계를 수행하였다. 응력등가정하중은 비선형동적응답 해석의 변위장뿐만 아니라 응력반응장과 동일한 선형해석반응장을 유발하는 선형정적하중이다. 즉, 비선형동적응답 해석에서의 응력반응장을 구조최적설계에서 제한조건을 설정할 수 있는 것이다. 실제 예제를 통해 등가정하중법을 적용한 최적설계 과정의 유용성을 검증하였다. 텔레비전 포장재 낙하 테스트는 LS-DYNA 를 사용하였으며 구조최적설계는 NASTRAN 을 사용하였다.

• 한국재료학회지
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• 제20권9호
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• pp.494-499
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• 2010

Tin oxide thin films were prepared on borosilicate glass by rf reactive sputtering at different deposition powers, process pressures and substrate temperatures. The ratio of oxygen/argon gas flow was fixed as 10 sccm / 60 sccm in this study. The structural, electrical and optical properties were examined by the design of experiment to evaluate the optimized processing conditions. The Taguchi method was used in this study. The films were characterized by X-ray diffraction, UV-Vis spectrometer, Hall effect measurements and atomic force microscope. Tin oxide thin films exhibited three types of crystal structures, namely, amorphous, SnO and $SnO_2$. In the case of amorphous thin films the optical band gap was widely spread from 2.30 to 3.36 eV and showed n-type conductivity. While the SnO thin films had an optical band gap of 2.24-2.49 eV and revealed p-type conductivity, the $SnO_2$ thin films showed an optical band gap of 3.33-3.63 eV and n-type conductivity. Among the three process parameters, the plasma power had the most impact on changing the structural, electrical and optical properties of the tin oxide thin films. It was also found that the grain size of the tin oxide thin films was dependent on the substrate temperature. However, the substrate temperature has very little effect on electrical and optical properties.

• 한국음향학회지
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• 제39권2호
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• pp.87-97
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• 2020

본 논문에서는 공기 중 광대역 초음파 방사용 압전 박막 기반 초소형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer, pMUT)의 설계 연구가 진행되었다. 하나의 트랜스듀서로 광대역을 달성하는 방법 중 하나는 다공진 시스템으로 설계하는 것이다. 새로운 pMUT은 박막 구조의 앞면과 뒷면에 적절한 음향 구조를 추가하여 다공진 시스템을 구현하도록 설계되었다. 박막 앞쪽은 도파관 구조로 모델링된 방사 파트로, 박막 뒷쪽은 음향 공동으로 모델링된 패키징 파트로 이루어져있다. 박막 파트, 방사 파트, 패키징 파트로 구성된 새로운 pMUT은 집중 변수 모델로 설계되었으며, 최종적으로 유한요소해석으로 검증되었다. 최종 설계된 pMUT은 102 kHz ~ 132 kHz (-3 dB)의 주파수 대역을 달성하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권10호
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• pp.1011-1019
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• 2015

Insulated gate bipolar transistor (IGBT) 소자는 전동차, 항공기 및 전기 자동차에 가장 많이 사용되는 고전압, 고전력용 전력 반도체이다. 그러나 IGBT 전력소자는 동작 시 발열 온도가 매우 높고, 이로 인해, IGBT 소자의 신뢰성 및 성능에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 발열 문제를 해결하기 위한 IGBT 모듈 패키지의 방열 설계는 매우 핵심적인 기술이며, 특히, 소자가 동작 한계 온도에 올라가지 않도록 방열 설계를 적절히 수행하여야 한다. 본 논문에서는 전동차에 사용되는 1200 A, 3.3 kV 급 IGBT 모듈 패키지의 열 특성에 대해 수치해석을 이용하여 분석하였다. IGBT 모듈 패키지에 사용되는 다양한 재료 및 소재의 두께에 대한 영향을 분석하였으며, 실험계획법을 이용한 최적화 설계를 수행하였다. 이를 통하여 열 저항을 최소화하기 위한 최적의 방열 설계 가이드 라인을 제시하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.561-566
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• 2015

본 논문에서는 고 중량물을 빠르게 이송시키며'Pick & Place'작업을 수행하는 병렬로봇의 작동강성 최적설계에 대한 연구를 수행하였다. 20~30kg 의 고 중량물을 사용하여 특정 작업을 빠르게 수행하기 위해서는 빠른 응답속도를 위한 관성 기구부 경량 설계와 동시에 동작의 정밀도를 위한 고 강성설계가 필요하다. 하지만 요구조건인 관성 기구부 경량 설계와 고강성 설계는 상호 배타적인 관계이므로 본 연구에서는 다물체동역학 해석을 통해서 병렬로봇의 동적 거동을 분석함으로써 로봇의 작동 중에 작용하는 하중상태를 분석하였고, 상호 배타적인 두 성능을 동시에 만족시키기 위해 관성 기구부 위상 최적 설계를 수행하였다. 그리고 위상 최적설계 결과를 병렬로봇에 적용하여 그 신뢰성을 검증하였다.