• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.8
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• pp.744-750
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• 1998

Unlike common device, MEMS(micro-electro-mechanical system) device consists of very small mechanical structures which determine the performance of the device. Because of its small mechanical structure inside. MEMS device is very sensitive to thermal stress caused by CTE(coefficient of thermal expansion) mismatch between its components. Therefore, its characteristics are affected by material properties. process temperature. and dimensions of each layer such as chip, adhesive and substrate. In this study. we investigated the change of the thermal stress in the chip attached to a substrate. With computer-aided finite element method (FEM), the computer simulation of the thermal stress was conducted on variables such as bonding material, process temperature, bonding layer thickness and die size. The commercial simulation program, ABAQUS ver5.6, was used. Subsequently 3-layer test samples were fabricated, and their degree of bending were measured by 3-D coordinate measuring machine. The experimental results were in good agreement with the simulation results. This study shows that the bonding layer could be the source of stress or act as the buffer layer for stress according to its elastic modulus and CTE. Solder adhesive layer was the source of stress due to its high elastic modulus, therefore high compressive stress was developed in the chip. And the maximum tensile stress was developed in the adhesive layer. On the other hand, polymer adhesive layer with low elastic modulus acted as buffer layer, and resulted in lower compressive stress. The maximum tensile stress was developed in the substrate.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.32 no.5
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• pp.230-234
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• 2021

Relief of thermal stress has received great attention, to improve the beam quality and stability of high-power laser diodes. In this paper, we investigate a microtrench structure engraved around a laser-diode chip-on-submount (CoS) to relieve the thermal stress on a laser-diode bar (LD-bar), using the SolidWorks® software. First, we systematically analyze the thermal stress on the LD-bar CoS with a metal heat-sink holder, and then derive an optimal design for thermal stress relief according to the change in microtrench depth. The thermal stress of the front part of the LD-bar CoS, which is the main cause of the "smile effect", is reduced to about 1/5 of that without the microtrench structure, while maintaining the thermal resistance.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.23 no.2
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• pp.73-78
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• 2016

An increase in the transistor density of integrated circuit devices leads to a very high increase in heat dissipation density, which causes a long-term reliability and various thermal problems in microelectronics. In this study, liquid cooling method was investigated using straight microchannels with various metal bumps. Microchannels were fabricated on Si wafer using deep reactive ion etching (DRIE), and Ag, Cu, or Cr/Au/Cu metal bumps were placed on Si wafer by a screen printing method. The surface temperature of liquid cooling structures with various metal bumps was measured by infrared (IR) microscopy. For liquid cooling with Cr/Au/Cu bumps, the surface temperature difference before and after liquid cooling was $45.2^{\circ}C$ and the power density drop was $2.8W/cm^2$ at $200^{\circ}C$ heating temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.20-21
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• 2009

우리는 전면 발광 소자에서 두께에 따른 발광 스펙트럼을 연구하였다. 소자 구조는 Al(100nm)/TPD(40nm)/Alq3(60nm)/LiF(0.5nm)/Al(2nm)/Ag(30nm)으로 하였다. N,N'-diphenyl-N,N'-di(m-tolyl)-benzidine(TPD)와 tris-(8-hydroxyquinoline) aluminium(Alq3)는 전공 수송층과 발광층으로 각각 사용되었다. 반투명 전극은 Li/Al/Ag로 하였다. 유기물층과 전극은 $2\times10-5$torr의 진공도에서 열 증착하였다. 유기물과 금속의 증착 속도는 $0.5\sim1.0{\AA}/s$과 $0.5\sim5{\AA}/s$로 하였다. 제작된 소자는 두께가 증가할 수록 장파장으로 이동하는 현상을 보였다. 이러한 현상은 마이크로 캐비티 이론으로 설명할 수 있다. 소자는 이론적인 마이크로 캐비티 수식을 이용하여 분석하기 위해 각각의 변수를 이용하여 실험과 이론을 비교하였을 때, 각각의 스펙트럼이 거의 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.12 no.12
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• pp.2253-2258
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• 2008

To design micro flow sensor varying depending on temperature of driving heater in the detector of Oxide semiconductor, Markov chain MCM(MCMCM), which is a kind of stochastic and microscopic method, was introduced. The formulation for the thermal transfer equation based on the FDM to obtain the MCMCM solution was performed and investigated, in steady state case. MCMCM simulation was successfully applied, so that its application can be expanded to a three-dimensional model with inhomogeneous material and complicated boundary.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.23 no.9 s.186
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• pp.164-173
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• 2006

The cooling capacity of a micro-heat pipe is mainly governed by the magnitude of capillary pressure induced in the wick structure. For microchannel wicks, a higher capillary pressure is achievable for narrower and deeper channels. In this study, a metallic micro-heat pipe adopting high-aspect-ratio microchannel wicks is fabricated. Micromachining of high-aspect-ratio microchannels is done using the laser-induced wet etching technique in which a focused laser beam irradiates the workpiece placed in a liquid etchant along a desired channel pattern. Because of the direct writing characteristic of the laser-induced wet etching method, no mask is necessary and the fabrication procedure is relatively simple. Deep microchannels of an aspect ratio close to 10 can be readily fabricated with little heat damage of the workpiece. The laser-induced wet etching process for the fabrication of high-aspect-ratio microchannels in 0.5mm thick stainless steel foil is presented in detail. The shape and size variations of microchannels with respect to the process variables, such as laser power, scanning speed, number of scans, and etchant concentration are closely examined. Also, the fabrication of a flat micro-heat pipe based on the high-aspect-ratio microchannels is demonstrated.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.361-361
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• 2013

비냉각 적외선 검출소자는 빛이 전혀 없는 환경에서도 사물을 감지하는 열상장비의 핵심소자이다. 마이크로볼로미터 적외선 검출기는 상온에서 동작하며, 온도안정화를 위해 TEC를 장착하여 진공패키지로 조립된다. 패키지는 진공을 유지할 수 있도록 일반적으로 메탈로 제작되며, 단가 감소 및 생산성 증대를 위해 wafer level packaging 방법을 이용한다. 마이크로볼로미터의 특성은 패키지의 진공 변화에 매우 민감하다. 센서의 감도를 증가시키기 위해서는 진공환경을 유지해야 한다. 볼로미터 소자의 특성은 상압에서 열전도는 기판과 멤브레인 사이의 에어갭을 통해 열손실을 야기하므로 센서의 반응도가 현저히 줄어든다. 에어갭이 1 um 정도 되더라도 그 사이에 존재하는 열전도가 가능하므로 진공을 유지하여 열고립 상태를 증대시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 소자의 동작시 압력, 즉 진공도가 볼로미터 소자의 반응도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 마이크로볼로미터 소자는 $2{\times}8$ 어레이 형태로 제작하였으며, metal pad를 각 단위셀에 배치하였으며, 공통전극으로 한 개의 metal pad를 넣어 설계하였다. 흡수체로써 VOx를 사용하였으며, 열 고립구조를 위해 2.5 um 공명 흡수층의 floating 구조로 멤브레인을 형성하였다. 진공패키지는 메탈패키지를 제작하여 볼로미터 칩을 TEC 위에 장착하였으며, 신호의 감지를 위해 가변저항을 매칭시켰다. 반응도는 신호 대 잡음 값을 획득하여 소자에 도달하는 적외선 에너지에 대해 반응하는 값을 계산에 의해 얻어내는 것이다. 픽셀 크기는 $50{\times}50$ um이며, 패키지 조립 공정 후 온도변화에 따른 저항 측정을 통해 TCR 값을 얻었다. 이때 TCR은 약 -2.5%/K으로 나타났다. $2{\times}8$의 4개 단위소자에 대해 측정한 값은 균일하게 TCR 값이 나타났다. 광반응 특성은 볼로미터 단위소자에 대해서 먼저 고진공(5e-6 torr) 하에서 측정하였으며, 반응도는 25,000 V/W의 값을 나타내었고, 탐지도는 약 2e+8 $cmHz_{1/2}$/W로 나타났다. 패키지의 압력 조절을 위해 TMP 및 로터리 펌프를 이용하여 100 torr에서 1e-4 torr의 범위에서 압력조절 밸브를 이용하여 질소가스의 압력으로 진공도를 변화시켰다. 적외선 반응신호는 압력이 증가함에 따라 감소하였으며, 2e-1 torr의 압력에서 신호의 크기가 감소하기 시작하여 5 torr에서 반응도의 1/2 값을 나타냄을 알 수 있었다. 30 torr 이상에서는 신호가 잡음값 과거의 동일하여 신호대 잡음비가 1로 나타남을 알 수 있었다. 또한 진공도 변화에 대해, 흑체온도에 따른 반응도 및 탐지도의 특성을 조사한 결과를 발표한다. 반응도의 증가를 위해 진공도는 진공도는 1e-2 torr 이하의 압력을 유지해야 함을 본 실험을 통해 알 수 있었다.

• Ceramist
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• v.7 no.3
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• pp.38-47
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• 2004

최근 micro structure, micro sensor, micro actuator 및 microelectronics 등을 활용하는 microelectromecha-nical systems (MEMS) 기술은 마이크로 로봇, micro manipulation, 광학 소자 및 시스템, 유체, 열, 바이오 및 화학공정 등을 위한 시스템 그리고 atomic force와 scanning tunneling microscope 등에 사용되는 다양한 소자 등 많은 잠재력을 가지고 있다. 이들 응용 분야 들은 micro actuator와 같은 mechanical power source가 요구되는 경우가 있다. 압전 특성을 포함하는 강유전체 재료는 이러한 micro actuator를 위해 여러 가지 다양한 장점을 지니고 있는데, 이들을 정리하면 다음과 같다. (중략)

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.1898-1899
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• 2005

반도체 집적회로 공정에서 사용되는 폴리이미드 포토레지스트(P12723, Dupont)를 감습막으로 사용하는 마이크로 습도센서 소자를 제작하였다. 마이크로 습도센서는 실리콘 웨이퍼 기판 위에 $SiO_2$ 박막을 건식열산화 공정으로 제작하고, Al 박막을 포토리소그라피 공정으로 패터닝 한 IDT (Interdigital Transducer)를 전극 위에 폴리이미드 포토레지스트를 공정변수를 다양하게 조절하면서 감습막으로 제작하였다. 폴리이미드 감습막은 스핀코팅법으로 제작하였으며, 회전수를 조절하여 두께를 변화시켰다. 완성된 마이크로 습도센서 소자의 상대습도 변화$(10{\sim}90% RH)$에 따른 정전용량 값 변화를 항온항습조 내에서 다양한 온도에서 HP4192A Impedance Analyzer를 사용하여 조사함으로써, 폴리이미드 포토레지스트를 사용하는 마이크로 정전용량형 습도센서의 제작 가능성을 검토하였다. 폴리이미드 정전용량형 마이크로 습도센서는 다양한 인가 전원 주파수에서 기준 센서로 사용된 상용 Vaisala Hygrometer와 유사한 감습특성 및 응답특성을 보였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.50.1-50.1
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• 2005