• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.105-111
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• 2023

차세대 전자기기는 기계적인 굽힘이나 말림(rolling) 변형이 반복적으로 가능한 형태로 발전하고 있다. 이에 따라 전자기기 내부 소자들 간의 연결을 위한 금속 배선의 기계적인 신뢰성 확보가 필수적이며, 특히, 실제 사용 환경을 모사한 압축 환경에서의 굽힘 피로 변형에 대한 신뢰성 평가가 중요하다. 본 연구에서는 구리(Cu)와 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판 간의 접착력을 향상시키고, 굽힘 피로 변형 환경에서 구리 배선의 신뢰성을 높이기 위한 방법을 탐구했다. 접착력 향상을 위해 폴리이미드 기판에 산소 플라즈마 처리와 크롬(Cr) 접착층 도입이라는 두 가지 방법을 적용하고, 이들이 압축 상황에서의 피로 거동에 미치는 영향을 비교 분석했다. 연구 결과, 접착력 향상 방법에 따라 압축 피로 거동에서 차이가 발생하는 것을 확인했다. 특히, 크롬 접착층을 도입한 경우 1.5% 변형률에서는 크랙 생성이 주된 변형 메커니즘이며, 피로 특성이 취약한 결과를 얻었으나, 2.0%의 높은 변형률에서는 플라즈마 처리법에 비해 박리가 발생하지 않아 가장 개선된 피로 특성을 나타냈다. 본 연구의 결과는 유연 전자기기의 사용 환경에 적합한 피로 저항 개선법을 제시하고, 크랙 발생 정도를 포함한 전자기기의 신뢰성 향상에 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.261-261
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• 2016

플래시 메모리 (flash memory)는 DRAM(dynamic racdom access memory)이나 SRAM(static random access memory)에 비해 소자의 구조가 매우 단순하기 때문에 집적도가 높아서 기기의 소형화가 가능하다는 점과 제조비용이 낮다는 장점을 가지고 있다. 또한, 전원을 차단하면 정보가 사라지는 DRAM이나 SRAM과 달리 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 지워지지 않는다는 특징을 가지고 있어서 ROM(read only memory)과 정보의 입출력이 자유로운 RAM의 장점을 동시에 가지기 때문에 활용도가 크다. 또한, 속도가 빠르고 소비전력이 작아서 USB 드라이브, 디지털 TV, 디지털 캠코더, 디지털 카메라, 휴대전화, 개인용 휴대단말기, 게임기 및 MP3 플레이어 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 낸드(NAND)형의 플래시 메모리는 고집적이 가능하며 하드디스크를 대체할 수 있어 고집적 음성이나 화상 등의 저장용으로 많이 쓰이며 일정량의 정보를 저장해두고 작업해야 하는 휴대형 기기에도 적합하며 가격도 노어(NOR)형에 비해 저렴하다는 장점을 가진다. 최근에는 smart watch, wearable device 등과 같은 차세대 디스플레이 소자에 대한 관심이 증가함에 따라 투명하고 유연한 메모리 소자에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며 유리나 플라스틱과 같은 기판 위에서 투명한 플래시 메모리를 형성하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 전하트랩형 (charge trap type) 플래시 메모리는 플로팅 게이트형 플래시 메모리와는 다르게 정보를 절연막 층에 저장하므로 인접 셀간의 간섭이나 소자의 크기를 줄일 수 있기 때문에 투명하고 유연한 메모리 소자에 적용이 가능한 차세대 플래시 메모리로 기대되고 있다. 전하트랩형 플래시메모리는 정보를 저장하기 위하여 tunneling layer, trap layer, blocking layer의 3층으로 이루어진 게이트 절연막을 가진다. 전하트랩 플래시 메모리는 게이트 전압에 따라서 채널의 전자가 tunnel layer를 통해 trap layer에 주입되어 정보를 기억하게 되는데, trap layer에 주입된 전자가 다시 채널로 빠져나가는 charge loss 현상이 큰 문제점으로 지적된다. 따라서 tunnel layer의 막질향상을 위한 다양한 열처리 방법들이 제시되고 있으며, 기존의 CTA (conventional thermal annealing) 방식은 상대적으로 높은 온도와 긴 열처리 시간을 가지고, RTA (rapid thermal annealing) 방식은 매우 높은 열처리 온도를 필요로 하기 때문에 플라스틱, 유리와 같은 다양한 기판에 적용이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 기존의 열처리 방식보다 에너지 전달 효율이 높고, 저온공정 및 열처리 시간을 단축시킬 수 있는 마이크로웨이브 열처리(microwave irradiation, MWI)를 도입하였다. Tunneling layer, trap layer, blocking layer를 가지는 MOS capacitor 구조의 전하트랩형 플래시 메모리를 제작하여 CTA, RTA, MWI 처리를 실시한 다음, 전기적 특성을 평가하였다. 그 결과, 마이크로웨이브 열처리를 실시한 메모리 소자는 CTA 처리한 소자와 거의 동등한 정도의 우수한 전기적인 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, MWI를 이용하면 tunnel layer의 막질을 향상시킬 뿐만 아니라, thermal budget을 크게 줄일 수 있어 차세대 투명하고 유연한 메모리 소자 제작에 큰 기여를 할 것으로 예상한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.159-165
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• 2018

논문은 밀리미터파 통신 및 레이더 응용을 위한 저손실 광대역 도파관 변환기를 제안한다. 기존 E-plane 프로브 변환기는 밀리미터파 대역에서 도파관 크기를 고려하여 매우 얇고 유연한 기판을 사용한다. 하지만, 이러한 기판은 휘어지기 쉬우며 이는 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 변환기 프로브가 도파관 벽면 틈에 삽입되어 고정되는 연장된 E-plane 프로브 구조를 제안하고, 두께가 $127{\mu}m$이고 유전율 2.2인 기판을 사용하여 제작하였다. W-대역 (75-110 GHz)에서 측정된 백투백(back-to-back) 변환기의 삽입 손실은 3cm 길이 도파관을 포함하여 1.35 dB (${\pm}0.35dB$)이며, 반사 손실은 13.8 dB 이상으로 아주 우수한 특성을 보였다. 따라서, 제안된 변환기는 밀리미터파 초고속 흉신 또는 고감도 레이다에 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.336.1-336.1
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• 2014

대표적인 TCO 물질인 ITO는 디스플레이 패널이나 태양 전지 등과 같은 소자에 널리 사용되고 있다. 최근에는 대량생산 및 대면적화, 그리고 유연 디스플레이 응용을 위해 롤투롤 스퍼터링(roll to roll sputtering) 공정을 이용하여 플라스틱 기판에 ITO박막을 증착하여 ITO 필름을 제작하고 있다. 롤투롤 방식으로 ITO 필름의 제작 시 공정 변수에 따라 ITO 박막의 전기적 광학적 물성 변화가 매우 크기 때문에, 공정 변수에 따른 ITO 박막의 전기적, 광학적 특성 변화에 대한 연구의 필요성이 매우 높아지고 있다. 따라서 본 연구에서는 롤투롤 스퍼터링 방법으로 PET 기판 위에 다양한 조건으로 ITO 박막을 증착하여 공정변수에 따른 ITO 박막의 물성을 조사 하였다. 이를 위해 ITO (In/Sn=95/5 wt.%) 타겟을 사용하여 DC 파워와 산소 분압비, 열처리 온도 등을 변화시켜 낮은 면저항과 높은 광투과도를 가지는 최적의 ITO 증착 조건을 찾은 후 ITO 박막을 PET 기판 위에 두께 별로 증착 하였다. ITO 박막의 두께와 열처리 온도에 따른 전기적 특성은 면저항 측정기와 홀 측정 장치를 이용하여 분석하였고, 분광광도계와 탁도 측정기를 이용하여 광학적 특성을 관찰하였다. 또한, GIXD를 이용하여 이들 박막의 구조와 결정성에 대한 조사를 수행하였다. 이 결과들로부터 산소 분압비에 따른 ITO/PET 박막의 저항 특성 변화와 ITO 박막의 두께와 열처리 온도에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 조사하여, 롤투롤 스퍼터링법에서 공정 조건에 따른 ITO/PET 필름의 물성변화를 보고하고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.228-230
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• 2005

Sn-8wt%Zn-3wt%Bi (이하, Sn-8Zn-3Bi) 솔더의 장기 신뢰성을 평가하기 위하여 고용고습시험을 행하였다. 고온 고습 시험은 $85^{\circ}C$/85RH 조건에서 1000 시간 동안 하였다. 접합 기판으로는 각각 OSP (Organic Solderability Preservative), Sn 그리고 Ni/Au 처리를 한 PCB(Printed Circuit Board) 패드를 사용하였다. 접합에 사용한 부품은 1608Chip 으로 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor 이하, 1608C) 와 Chip Resister(이하, 1608R)을 사용하였으며, 이 두 부품의 전극부위에 Sn-10wt%Pb(이하 Sn-l0PB), Sn을 각각 도금하였다. 솔더링 후 1608C 와 1608R의 전단 접합 강도와 솔더링부에서 Zn상의 변화를 관찰하였다. 측정결과, Sn-8Zn-3Bi 솔더의 초기 전단 접합 강도는 기판의 표면처리에 상관없이 약 40N 이었다. 그러나 고온 고습 시험 1000 시간 후에는 기판의 표면처리에 상관없이 약 30N 까지 감소하였다. 하지만 이는 reference인 Sn-37Pb 솔더의 강도값과 거의 유사하며, 이는 Sn-8Bi-3Zn 솔더의 고온 고습 시험 후 전단강도 특성은 기존 유연솔더와 비교하여 동등이상이라고 평가할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.169-169
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• 2012

현재 디스플레이 시장은 LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) 등과 같이 평판 디스플레이가 주류를 이루고 있으며 현재에는 기존의 디스플레이와는 달리 잘 휘어지고 높은 투과성을 가지는 플렉시블 디스플레이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 이러한 플렉시블 디스플레이에 사용되는 플라스틱 기판의 경우 용제에 대한 화학적 저항성 및 기계적인 안정성이 취약한 점과 대기중의 수분이나 산소가 플라스틱 기판을 통하여 소자내로 침투하게 되어 금속전극을 산화시키거나 기포 또는 흑점 등과 같은 비 발광 영역이 확산되어 소자의 수명을 단축시키는 치명적인 단점을 가진다. 이에 본 실험에서는 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 저온공정이 가능한 FTS (Facing Target Sputtering) 장비를 이용하여 Polyethylene terephthalate (PET) 기판위에 낮은 수분 투과율 또는 산소 투과율을 갖는 양질의 무기 산화막을 적층하기 위해 저 투습도 및 기계적인 경도 향상을 위한 비 반응성 박막으로 $Al_20_3$층을 Ar분위기에서 증착하였고 그 위에 박막의 stress 감소, 유연성 향상을 위한 반응성 박막으로 Al을 Ar과 $O_2$를 비율별로 증착하여 비교 실험하였다. 이와 같이 제작된 무기산화막들을 Uv- spectrophotometer를 이용하여 광학적 특성을 조사한 결과 가시광 영역에서 모두 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 그 외 XRD (X-ray Diffraction)를 사용하여 결정성을 확인, SEM (Scanning Electron Microscope), AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 박막의 구조와 표면향상 및 표면조도를 측정한 결과 모든 박막에서 밀집도가 좋으며 거칠기가 작은 것으로 확인되었다. 마지막으로 수분 투과율(WVTR)을 알아보기 위해 Mocon (Permatran W3/31)장비를 이용하여 측정한 결과 $1.0{\sim}3.0{\times}10^{-3}g/m{\cdot}day$의 낮은 수분 투과율을 볼 수 있었다. 이러한 측정 결과로 볼 때 향후 FTS 장비를 이용하여 양질의 플라즈마를 형성하여 알루미늄 무기산화막을 이용한 고밀도 다층막을 형성하면 더욱 낮은 수분투과율을 갖는 가스차단막을 제작할 수 있을 것으로 보여지며 반도체 소자 및 디바이스의 Pachaging으로도 사용가능 할 것이라 사료된다. 본 연구는 한국산업기술진흥원에서 지원하는 2011년도 지역산업기술개발사업의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.473-473
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• 2013

전자종이, 입을 수 있는 디스플레이, 플렉서블 터치 스크린, 투과성 면 등과 같은 차세대 플렉서블 투명 전자소자는 기계적으로 유연하고 광학적으로 투명하며 무게가 가벼운 특성을 지녀야 할 것으로 예상된다. 현재까지는Indium tin oxide (ITO), zinc tin oxide (ZTO), carbon nano tube (CNT)와 polyimide 계열의 물질들이flexible, wearable, and transparent electronics (FWTEs) 소자의 electrode, active channel, dielectric layers로 제안되어 활발히 연구되었다. 최근에는 높은 이동도(~200,000 cm2/Vs) 및 유연성(fracture strain of 30%), 투명도 (97.5% for monolayer)와 같은 특성을 갖는 그래핀에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 그래핀을 차세대 플렉서블 투명 전자소자 구현에 적용하기 위해서는 플렉서블하고 투명한 절연체의 확보 및 그래핀의 진성(intrinsic) 특성 유지 등과 같은 문제점들을 해결해야 한다. 따라서, 본 연구팀에서는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자의 게이트 절연층으로 적합한 poly-4-vinylphenol/poly (melamineco-formaldehyde) (PVP/PMF) 물질을 제시하고 이에 대한 전기적 재료적 분석을 수행하였다. 특히 다양한 PVP와 PMF의 비율 및 가열(annealing 혹은 curing) 온도에서 형성된 PVP/PMF 층의 화학 및 전기적 특성을 FT-IR, I-V, 그리고 C-V 측정을 통해 확인하였다. PVP/PMF는 유기절연 물질의 하나로서 높은 유연성과 투명도를 갖고 있을 뿐만 아니라 그래핀에 적용 시 그래핀의 진성 특성을 확보할 수 있다. 이는 PVP/PMF에 존재하는 hydroxyl (-OH) 그룹과 그래핀 상에서 정공(hole)을 공급하는 것으로 알려져 있는 -OH 그룹들간의 cross-linking 메커니즘에 의한 것으로 예상된다. 마지막으로 최적화된 PVP/PMF (낮은 hysteresis 전압)를 게이트 절연층에 적용하여 polyethylene terephthalate (PET) 기판 및 연구원의 손가락 위에 95.8%의 투명도 및 0에 가까운 Dirac point를 갖는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자를 성공적으로 집적하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.57-62
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• 2014

미래형 유연소자 개발 시 비용감소 및 공정적합성 개선을 위해 동박을 잉크젯 프린팅법을 이용해 공중합체 유연기판 상 형성하고, 전기적 특성에 열처리 분위기가 미치는 영향을 확인하기 위해 3 종류의 환원분위기에서 열처리를 진행하여 보았다. 그 결과 200도의 낮은 온도에서 환원 특성이 뛰어난 포름산 분위기에서 전도체 수준의 비저항은 얻을 수 있었으나, 열처리 시 발생하는 응력으로 인해 발생된 표면균열에 기인해 그 값이 기존 동박에 비해 매우 높았다. 이에 비정질재료에서 응용되는 응력해소법을 응용하여 표면균열을 억제한 결과 230도 열처리 시 기존 열처리 방법에서는 $7.4{\mu}{\Omega}cm$의 비저항을 보이나, 응력해소를 통한 표면 균열이 억제된 시편에서는 $3.4{\mu}{\Omega}cm$의 비저항 값을 얻을 수 있었다. 특히 등온열처리에 의한 응력해소 효과를 확인하기 위해 동일 온도에서 등온시간 없이 열처리를 진행한 결과, 표면균열이 억제되지 못함을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.69-74
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• 2022

본 연구에서는 공정적 간편함으로 전자 패키징 분야의 배선 및 자동차 업계, 전자 제품 등 광범위한 범위에 사용되고 있는 도전성 페이스트를 다양한 공정조건으로 제조한 후, 열적, 기계적, 전기적 특성을 분석 및 기계적 특성에 대한 시뮬레이션 연구를 진행하여 최적의 도전성 페이스트 제조 공정 조건을 확립하고자 하였다. 우선 도전성 페이스트의 필수 구성 요소인 바인더 수지를 종류를 다양하게 설정하여 도전성 페이스트를 제조하였고, 열전도도, 인장강도 및 연신율 등의 특성을 분석하였다. 바인더 수지 중, 유연 에폭시 소재를 적용한 도전성 페이스트의 물성이 가장 우수하였으며, 도전성 페이스의 물성 data base를 토대로 하여 기계적 특성에 대한 시뮬레이션 연구를 진행하였다. 기계적 특성에 대한 시뮬레이션 결과, Ag flake 부피 분율이 60%일 때 가장 우수한 물성을 나타내었다.

• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.452-460
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• 2007

ZERODUR와 용융 석영으로 저산란 반사경을 제작하고 산란 특성을 연구하였다. Bowl feed 법을 이용하여 초연마면인 표면거칠기 0.326 ${\AA}$인 용융 석영 기판과 표면거칠기 0.292 ${\AA}$의 ZERODUR 기판을 얻었다. 이온빔 스퍼터링 방법으로 초연마된 기판 위에 $SiO_2$와 $Ta_2O_5$를 교번으로 22층을 증착하여 다층박막 고반사 거울을 얻었다. 용융 석영 반사경과 ZERODUR 반사경의 산란이 각각 4.6 ppm과 30.9 ppm으로 측정되었으며, 이로부터 산란이 매우 작은 경우 기판의 표면거칠기가 산란을 결정하는 주요 파라미터가 아니라는 것을 알았다. 나아가 반사경의 표면거칠기를 AFM으로 측정한 결과. ZERODUR 반사경이 용융 석영 반사경 보다 박막의 표면거칠기가 2.3배 더 높게 측정 되었다. 이 결과는 기판-박막 경계면에서 박막 형성 초기에 기판의 화학조성 또는 결정방향과 증착물질의 상호관계로 인하여 박막 형성 초기에 표면거칠기가 급격히 나빠져서 발생하는 것으로 유추되었다. SEO 300A으로 접촉각 측정을 하여 Giriflaco-Good-Fowkees-Young 방법으로 표면에너지를 계산하였다. 표면거칠기 0.46 ${\AA}$을 갖는 용융 석영 기판이 표면거칠기 0.31 ${\AA}$을 갖는 ZERODUR 기판보다 접촉각이 더 작고 표면에너지는 크게 나타났다. 이러한 차이가 기판 종류에 따라 박막형성 초기에 표면거칠기를 다르게 하는 한 요인으로 판단되며, 기판의 표면에너지가 높을수록 미려한 박막표면을 얻는 것으로 확인되었다. ZERODUR의 표면에너지 차이를 설명하기 위해 XPS 분석으로 용융 석영은 Si, O로 구성되었고 ZERODUR는 Si, O, Al, Na 그리고 F로 구성되었다는 것을 알 수 있었다.