• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권1호
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• pp.35-39
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• 2011

고속전단시힘의 표준화를 위한 기초 연구의 일부로 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더 볼의 고속전단특성에 대한 연구를 수행 하였다. 고속전단 시험편 제작을 위해 직경 450 ${\mu}m$의 솔더 볼을 FR4 PCB (Printed Circuit Board) 위에 장착한 후 $245^{\circ}C$ 온도에서 리플로 솔더링을 행하였다. PCB 상의 금속 패드로는 ENIG (Electroless Nickel/mmersion Gold, i.e Cu/Ni/Au)와 OSP (Organic Solderability Preservative, Cu 패드)를 사용하였다. 고속전단 속도는 0.5~3.0 m/s 범위, 전단 팁의 높이는 10~135 ${\mu}m$ 범위에서 변화시켰다. 실험결과로서, OSP 패드의 경우 전단 팁 높이 증가에 따라 연성 파괴가 증가하였으며, 전단속도 증가에 따라 연성파괴는 감소되었다. ENIG 패드의 경우에도 전단 팁 높이 증가에 따라 연성 파괴가 증가하였다. 전단 팁 높이 10 ${\mu}m$(볼 직경의 2%)는 패드 박리 파괴가 대부분이어서 전단파면 관찰에는 부적절한 높이였다. 고속전단에너지는 OSP 및 ENIG 패드 모두 전단 팁 높이 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다.

• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.35-41
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• 2019

기존에 차량용 안개등으로 사용되었던 할로겐 광원은 전력소모가 증가하고 수명이 짧기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위해 자동차 광원은 LED로 점차 바뀌고 있다. 그러나 차량용 LED 안개등을 점등하였을 경우에는 LED에서 발생하는 고열로 인해 안개등 수명을 단축시키는 단점이 있다. 안개등 내부에서 LED에 의해 발생된 열은 주로 히트싱크에 의해 배출되지만, 나머지 열은 거의 대부분 대류를 통해 외부로 배출된다. 이러한 대류에 의한 냉각효율이 저하되면 열에너지는 램프의 주요부품인 렌즈, 리플렉터, 베젤 등에 열을 발생시키거나 LED 광원에 고온을 발생시켜 LED 안개등의 수명을 단축시킨다. 따라서, 본 연구에서는 히트싱크에 의한 방열방식 이외에도 냉각효율에 중요한 영향이 미치는 대류에 의한 방열성능을 개선하고자 하였다. 이를 위해 차량용 LED 안개등 내부공기를 외부로 흡·배출시킬수 있는 통풍구 설치 위치를 결정하기 위한 열유동해석을 수행하여 최적의 설계가 되도록 하였다. 공기의 평균속도는 기존 프로토타입인 Case1에 비해 Case3, Case2의 순으로 증가되었고 Case3의 증가폭이 다른 Case에 비해 상대적으로 큰 것을 알 수 있었다. 이는 안개등 상·하에 설치된 통풍구가 온도차이에 따라 생성되는 대류현상을 적절하게 유도하기 때문에 공기의 속도 증가와 함께 열을 효율적으로 배출시켰기 때문인 것으로 판단하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.64-72
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• 2023

본 연구에서는 Cu 기판 위에 그래핀(graphene)을 전사하고 Cu 기판 위에 Sn-3.0Ag-0.5Cu 무연(Pb-free) 솔더페이스트를 도포한 후에, 리플로우 솔더링 공정 및 다양한 온도(125, 150, 175 ℃)에서 등온 시효 1000 h 동안 Cu 기판과 솔더 계면에서 발생하는 금속간화합물(intermetallic compound, IMC)의 형성과 성장 거동에 전사된 graphene의 미치는 영향에 대하여 보고하였다. Graphene이 계면에 존재하는 경우 graphene이 존재하지 않은 경우와 비교할 때, 솔더링 공정 및 시효 동안 형성되어 성장하는 Cu₆Sn₅과 Cu₃Sn IMC의 두께가 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 계면에 존재하는 전사된 graphene 층(layer)은 시효 온도와 시간에 따라 IMC들의 성장 거동과 관계된 Cu₆Sn₅과 Cu₃Sn IMC의 성장 속도 상수와 성장 속도 상수 제곱 값들도 크게 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권4호
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• pp.39-46
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• 2003

플립칩용으로 Sn-Cu 공정 솔더 범프를 전해도금을 이용하여 제조하고 특성을 연구하였다. Si 웨이퍼 위에 UBM(Under Bump Metallization)으로 Al(400 nm)/Cu(300 nm)/Ni(400 nm)/Au(20 nm)를 전자빔 증착기로 증착하였다. 전류밀도가 1 A/d$\m^2$에서 8 A/d$\m^2$으로 증가함에 따라 Sn-Cu 솔더의 도금속도는 0.25 $\mu\textrm{m}$/min에서 2.7 $\mu\textrm{m}$/min으로 증가하였다. 이 전류밀도의 범위에서 전해도금된 Sn-Cu 도금 합금의 조성은 Sn-0.9∼1.4 wt%Cu의 거의 일정한 상태를 유지하였다. 도금 전류밀도 5 A/d$\m^2$, 도금시간 2hrs, 온도 $20^{\circ}C$의 조건에서 도금하였을 때, 기둥 직경 약 120 $\mu\textrm{m}$인 양호한 버섯 형태의 Sn-Cu 범프를 형성할 수 있었다. 버섯형 도금 범프를 $260^{\circ}C$에서 리플로우 했을 때 직경 약 140 $\mu\textrm{m}$의 구형 범프가 형성되었다. 화학성분의 균일성을 분석한 결과 버섯형 범프에서 존재하던 범프내 Sn 등 성분 원소의 불균일성은 구형 범프에서는 상당 부분 해소 되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권4호
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• pp.15-20
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• 2007

시효처리에 따른 Cu pillar 범프 내 다양한 계면에서의 금속간화합물 성장거동을 각각 120, 150, $165^{\circ}C$의 온도에서 300시간동안 시효처리하면서 연구하였다. 분석 결과 Cu pillar와 SnPb 계면에서는 $Cu_6Sn_5$와 $Cu_3Sn$이 관찰되었고, 시효처리 시간이 경과함에 따라 parabolic 형태로 성장하였다. 또한 시효처리 온도가 높을수록 시간에 따른 $Cu_6Sn_5$와 $Cu_3Sn$의 성장속도는 더욱 빨랐다. kirkendall void는 Cu Pillar와 $Cu_3Sn$ 사이의 계면과 $Cu_3Sn$ 내부에서 형성되었고, 시효처리 시간이 경과함에 따라 성장하였다. 리플로우 후에 SnPb와 Ni(P)사이의 계면에서는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$가 형성되었고, 시효처리 시간에 따른 $(Cu,Ni)_6Sn_5$거 두께 변화는 관찰되지 않았다. 시효처리 온도와 시간에 따른 금속간화합물의 두께 변화를 이용하여 전체$(Cu_6Sn_5+Cu_3Sn)$금속간화합물과 $Cu_6Sn_5,\;Cu_3Sn$ 금속간화합물의 성장에 대한 활성화 에너지를 구해본 결과 각각 1.53, 1.84, 0.81 eV의 값을 가지고 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권2호
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• pp.91-97
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• 2014

본 연구에서는 고속 전단시험의 변형속도를 500 mm/s로 설정한 상태에서 Sn-Ag-Cu계(Sn-1.0wt.%Ag-0.5Cu 및 Sn-4.0Ag-0.5Cu)뿐만이 아니라 4종의 4원계 Sn-Ag-Cu-In 조성(Sn-1.0Ag-0.5Cu-1.0In, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.6In, Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In)을 포함하는 무연 솔더 접합부의 솔더링 직후 및 시효 시간에 따른 파면 생성결과, 접합강도 및 접합부 파괴에너지값의 변화를 측정, 비교해 보았다. 그 결과, 리플로우 솔더링 직후 및 $125^{\circ}C$에서의 500 시간 시효까지 주로 연성 파괴모드 및 준연성 파괴모드가 관찰되었으며, 준연성 파괴모드의 발생 빈도를 분석할 때 고속 전단조건에서 상용 무연 솔더 조성인 Sn-3.0Ag-0.5Cu 이상의 연성파괴 특성을 나타내는 것으로 파악되었다. 또한 4원계 무연 솔더 조인트는 평균적으로 Sn-Ag-Cu계 조성 수준의 파단에너지값을 나타내었는데, 약 100 시간의 시효 후 최고의 파단에너지값이 관찰되었으나 500 시간의 시효 후에는 파단에너지값의 확연한 감소가 관찰되어 500 시간의 시효시점부터 솔더 접합 계면부의 신뢰성 감소가 가속화되는 경향을 관찰할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제42권4호
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• pp.864-870
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• 2017

본 논문은 넓은 부하 전류를 요구하는 휴대 기기에서 사용될 목적으로 주파수 전압 변환을 이용하여 모드 제어 가능한 듀얼 모드 벅 변환기를 설명한다. 기존의 히스테스테릭 벅 변환기의 문제인 저 부하에서의 PLL 보상 및 효율 저하를 제안하는 듀얼 벅 변환기의 개선된 PFM 모드를 통해 해결한다. 또한 기존의 듀얼 모드 벅 변환기의 주요 회로인 모드 제어기에서의 부하 변화 감지의 어려움과 느린 모드 전환 속도를 제안하는 모드 제어기로 개선 시킨다. 제안하는 모드 제어기는 최소 1.5us의 모드 전환 시간을 가진다. 제안하는 DC-DC 벅 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정에서 설계하였으며 칩 면적은 $1.38mm{\times}1.37mm$이다. 기생 소자를 포함한 인덕터와 커패시터를 고려한 후 모의실험 결과는 1~500mA의 부하 전류 범위에서 입력 전압을 2.7~3.3V를 가지며 PFM 모드는 65mV이내, 히스테리틱 모드에서는 고정된 스위칭 주파수 상태에서 16mV의 출력 리플 전압을 가지는 1.2V의 출력 전압을 생성한다. 제안하는 듀얼 모드 벅 변환기의 최대 효율은 80mA에서 95%를 나타내며 해당 전체 부하 범위에서 85% 이상의 효율을 지닌다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.35-42
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• 2019

현재 자동차 산업과 함께 발전하고 있는 전자제품을 포함하는 전반적인 제조업 분야에서 초정밀 제어를 요하는 너트 체결기가 요구되고 있고 너트 체결시의 중요한 성능 요소는 체결력 부족에 의한 풀림과 과도한 체결에 의한 파손 및 강한 진동이나 외부 충격에 강건한 체결력 유지 등 조립 품질의 유지와 향상 및 제품 수명 보장을 위해 정확한 조임 토크, 각도 등이 요구된다. 현재 너트런너라는 제품명으로 판매되는 너트 체결기는 고토크 및 정밀토크제어, 정밀 각도제어 그리고 생산량 증대를 위한 고속운전 등의 특성들이 필요하며 고출력이 가능한 BLDC모터 및 너트체결기 전용의 정교한 토크제어에 필요한 고정밀 토크제어드라이버와 고속, 저속, 고응답의 정밀 속도 제어시스템의 개발이 요청되고 있으나 현재 고객이 요구하는 고정밀, 고토크 및 고속 작업특성을 만족시키지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 정확한 체결 토크 및 고속 회전에서도 저진동 및 저소음을 구현할 수 있는 d축, q축의 좌표변환에 의한 벡터제어와 토크제어기반의 BLDC모터 가변속 제어와 너트런너의 제어 기술을 제안하고 여러 실험을 통해 성능 결과를 분석하여 제안한 제어가 너트런너 성능을 만족하는지를 확인 하였다. 또한 일단 운전 체결 방식(One Stage 운전 체결 방식)으로 패턴을 프로그램하여 10,000[rpm] 고속 운전 후 목표 토크로 정확히 체결됨을 확인하였으며 토크 리플에 의한 가체결 토크 검출의 문제점도 외란관측기을 사용하여 해결하였고 실험을 통해 검증하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.25-29
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• 2022

최근 전자 패키징 기술의 중요성이 대두되며, 칩들을 평면 외 방향으로 쌓는 이종 집적 기술이 패키징 분야에 적용되고 있다. 이 중 2.5D 집적 기술은 실리콘 관통 전극를 포함한 인터포저를 이용하여 칩들을 적층하는 기술로, 이미 널리 사용되고 있다. 따라서 다양한 열공정을 거치고 기계적 하중을 받는 패키징 공정에서 이 인터포저의 기계적 신뢰성을 확보하는 것이 필요하다. 특히 여러 박막들이 증착되는 인터포저의 구조적 특징을 고려할 때, 소재들의 열팽창계수 차이에 기인하는 열응력은 신뢰성에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 이에 본 논문에서는 실리콘 인터포저 위 와이어 본딩을 위한 금속 패드의 열응력에 대한 기계적 신뢰성을 평가하였다. 인터포저를 리플로우 온도로 가열 후 냉각 시 발생하는 금속 패드의 박리 현상을 관측하고, 그 메커니즘을 규명하였다. 또한 높은 냉각 속도와 시편 취급 중 발생하는 결함들이 박리 양상을 촉진시킴을 확인하였다.