• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.33 no.2
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• pp.86-92
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• 2024

Flexible electronic devices are exposed to repeated mechanical deformation; therefore, electrode performance is an important element. Recently, a new technology has been developed to improve the adhesion strength between polymer substrates and metal thin films through the cross-linking reaction of bovine serum albumin (BSA) bioconjugation proteins; however, additional performance evaluation as an electrode is necessary. Therefore, in this study, we investigated the effect of adhesive strength between a flexible substrate and a metal thin film on the performance of a flexible electrode. Cracks and changes in the electrical resistance of the electrode surface were observed through outer bending fatigue tests and tensile tests. As a result of a bending fatigue test of 50,000 cycles and a tensile test at 10% strain, the change in the electrical resistance of the flexible electrode with a high adhesion strength was less than 40%, and only a few microcracks were formed on the surface; thus, the electrical performance did not significantly deteriorate. Through this study, the relationship between the adhesion strength and electrical performance was identified. This study will provide useful information for analyzing the performance of flexible electrodes in the commercialization of flexible electronic devices in the future.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.264-264
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• 2016

최근에 charge trap flash (CTF) 기술은 절연막에 전하를 트랩과 디트랩 시킬 때 인접한 셀 간의 간섭현상을 최소화하여 오동작을 줄일 수 있으며 낸드 플래시 메모리 소자에 적용되고 있다. 낸드 플래시 메모리는 고집적화, 대용량화와 비휘발성 등의 장점으로 인해 핸드폰, USB, MP3와 컴퓨터 등에 이용되고 있다. 기존의 실리콘 기반의 플래시 메모리 소자는 좁은 밴드갭으로 인해 투명하지 않고 고온에서의 공정이 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 실리콘의 대체 물질로 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자들이 연구되고 있다. 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자는 넓은 밴드갭으로 인한 투명성을 가지고 있으며 저온에서 공정이 가능하여 투명하고 유연한 기판에 적용이 가능하다. 다양한 산화물 반도체 중에서 비정질 In-Ga-Zn-O (a-IGZO)는 비정질임에도 불구하고 우수한 전기적인 특성과 화학적 안정성을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 플래시 메모리의 고집적화가 요구되면서 절연막에 high-k 물질을 atomic layer deposition (ALD) 방법으로 적용하고 있다. ALD 방법을 이용하면 우수한 계면 흡착력과 균일도를 가지는 박막을 정확한 두께로 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, high-k 물질을 절연막에 적용하면 높은 유전율로 인해 equivalent oxide thickness (EOT)를 줄일 수 있다. 특히, HfOx와 AlOx가 각각 trap layer와 blocking layer로 적용되면 program/erase 동작 속도를 증가시킬 수 있으며 넓은 밴드갭으로 인해 전하손실을 크게 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ALD 방법으로 AlOx와 HfOx를 게이트 절연막으로 적용한 a-IGZO 기반의 thin-film transistor (TFT) 플래시 메모리 소자를 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작 방법으로는, p-Si 기판 위에 열성장을 통한 100 nm 두께의 SiO2를 형성한 뒤, 채널 형성을 위해 RF sputter를 이용하여 70 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였다. 이후에 소스와 드레인 전극에는 150 nm 두께의 In-Sn-O (ITO)를 RF sputter를 이용하여 증착하였고, ALD 방법을 이용하여 tunnel layer에 AlOx 5 nm, trap layer에 HfOx 20 nm, blocking layer에 AlOx 30 nm를 증착하였다. 최종적으로, 상부 게이트 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporator를 이용하여 platinum (Pt) 150 nm를 증착하였고, 계면 결함을 최소화하기 위해 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $400^{\circ}C$, 30 분의 조건으로 열처리를 했다. 측정 결과, 103 번의 program/erase를 반복한 endurance와 104 초 동안의 retention 측정으로부터 큰 열화 없이 메모리 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 결과적으로, high-k 물질과 산화물 반도체는 고성능과 고집적화가 요구되는 향후 플래시 메모리의 핵심적인 물질이 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.17 no.1
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• pp.33-39
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• 2010

Printing technologies have been indicated as alternative methods for patterning conductive, semi-conductive or insulative materials on account of their low-cost, large-area patternability and pattern flexibility. For application of the printing technologies in manufacture of semiconductor or display modules, ink or paste composed of nanoparticles, solvent and additives are basically needed. Here, we report recent advances in eco-friendly nano-ink technology for semiconductor and display technology. Then, we will introduce an eco-friendly ink formation technology developed in our group with an example of manufacturing $SiO_2$ nanopowders and inks. We tried to manufacture ultrafine $SiO_2$ nanoparticles by applying a low-temperature synthetic method, and then attempted to fabricate the printed $SiO_2$ film onto the glass substrate to see whether the $SiO_2$ nanoparticles are feasible for the printing or not. Finally, the electrical characteristics of the films were measured to investigate the effect of the manufacturing parameters.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.12
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• pp.261-267
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• 2020

The demand for faster, lighter, and thinner portable electronic devices has brought about a change in semiconductor packaging technology. In response, a stacked chip-scale package(SCSP) is used widely in the assembly industry. One of the key materials for SCSP is a die-attach film (DAF). Excellent flowability is needed for DAF for successful die attachment without voids. For DAF with high flowability, two-step curing is often required to reduce a cure crack, but one-step curing is needed to reduce the processing time. In this study, DAF composition was categorized into three groups: cure (epoxy resins), soft (rubbers), hard (phenoxy resin, silica) component. The effect of the composition on a cure crack was examined when one-step curing was applied. The die-attach void and flowability were also assessed. The cure crack decreased as the amount of hard components decreased. Die-attach voids also decreased as the amount of hard components decreased. Moreover, the decrease in cure component became important when the amount of hard component was small. The flowability was evaluated using high-temperature storage modulus and bleed-out. A decrease in the amount of hard components was critical for the low storage modulus at 100℃. An increase in cure component and a decrease in hard component were important for the high bleed-out at 120℃(BL-120).

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.2
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• pp.1-12
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• 2023

In the current era of the global mobile smart device revolution, electronic devices are required in all spaces that people interact with. The establishment of the internet of things (IoT) among smart devices has been recognized as a crucial objective to advance towards creating a comfortable and sustainable future society. In-mold electronic (IME) processes have gained significant industrial significance due to their ability to utilize conventional high-volume methods, which involve printing functional inks on 2D substrates, thermoforming them into 3D shapes, and injection-molded, manufacturing low-cost, lightweight, and functional components or devices. In this article, we provide an overview of IME and its latest advances in application. We review biomimetic nanomaterials for constructing self-supporting biosensor electronic materials on the body, energy storage devices, self-powered devices, and bio-monitoring technology from the perspective of in-mold electronic devices. We anticipate that IME device technology will play a critical role in establishing a human-machine interface (HMI) by converging with the rapidly growing flexible printed electronics technology, which is an integral component of the fourth industrial revolution.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.131-131
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• 2016

기원전 5000년 이집트에서부터 시작된 도금은 시간이 지남에 따라 점점 발전하여, 1900년대에 들어 전기를 이용한 도금공정이 개발되었고, 현재 뿌리산업으로써 각종 제조업에 널리 이용되고 있다. 도금 공정은 금속을 부식으로부터 보호하고, 제품의 심미성과 기능성, 생산성 등을 높이기 위해 주로 이용된다. 전주도금 공정은 완벽하게 동일한 형태의 생산품을 다량으로 제작 할 수 있기 때문에, 그 높은 생산성으로 주목 받고 있다. 특히, 나노/마이크로 크기의 정밀 소자 등을 가공하는 차세대 기술인 LIGA공정과 접목이 가능하다는 장점이 있다. 몰드를 이용하여 복제하는 방식인 전주 도금은 도금공정이 끝난 후 몰드와 완성된 제품을 분리해내는 추가공정이 필연적으로 발생하게 되는데, 둘 사이의 접착력을 낮추기 위하여 몰드의 표면에 이형박리제를 도포하게 된다. 이형박리제로는 전기가 잘 흐르면서 접착력이 낮은 이산화 셀렌이나 중크롬산이 주로 이용되지만, 원활한 박리를 위해서는 그 두께가 30 um 이상 확보되어야 하기 때문에 정밀한 미세구조 전주도금이 어렵다는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 화학 약품들은 매우 유독하기 때문에 추가적인 폐수 처리 공정이 필요하며, 작업자의 안전을 위협하고 심각한 환경 오염을 초래한다는 추가적인 문제가 발생한다. 따라서, 매우 얇고 친 환경적이며 안전한 전주도금 이형박리제에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전주도금 몰드로 사용한 구리의 표면에 TCVD를 이용하여 단일 층 그래핀을 성장시킨 후, 그래핀이 코팅된 몰드에 구리를 전주도금하여 박리하였다. 박리 후 그래핀은 몰드에 손상 없이 남아있는 것을 Raman microscopy를 통해서 확인하였고, 몰드와 그래핀 사이의 접착력 (약 $0.71J/m^2$)에 비해 그래핀과 전주도금 샘플간에 낮은 접착력 (약 $0.52J/m^2$)을 갖는 것을 확인하였다. 이와 같이 낮은 접착력을 통해 박리 시 표면구조의 손상 없이 정밀한 구조의 미세 패턴구조를 형성할 수 있었다. 전주도금을 이용한 전극 형성과 고분자와의 융합을 통해 유연기판을 제작하여 bending 실험을 진행하였다. $90^{\circ}$의 bending 각도로 10000회 이하에서는 저항의 변화가 없었고, LED chip을 mounting한 후 곡률반경 4.5 mm까지 bending을 진행하여도 이상 없이 LED가 발광하는 것을 확인하였다. 위와 같은 전주도금 공정을 이용하여 고집적 전자기기, 광학기기, 센서기기 등의 다양한 어플리케이션의 부품제조에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.3
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• pp.587-592
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• 2016

In this study, flexible acid treated single walled carbon nanotubes (A-SWCNTs) electrodes were fabricated by using gold coated PET substrate and spray coating technique. The acid-treatment method was conducted to introduce functional groups on the SWCNTs wall, which could improve dispersability of the SWCNTs and its electrochemical property. The electrochemical properties of flexible A-SWCNTs electrode were carried out by cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance were carried out by cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and galvanostatic charge/discharge (GCD) cycles. As a results, The specific capacitance value of the unbent A-SWCNTs electrode was $67F{\cdot}g^{-1}$, which decreased to $63F{\cdot}g^{-1}$ (94% retention) after 1000 GCD cycles. Interestingly, the specific capacitance of the unbent A-SWCNTs electrode with application of the 1000 GCD cycles was retained even after 500 bending to $30^{\circ}$ with 6000 GCD cycles.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.3
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• pp.593-598
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• 2016

We report on the preparation of reduced graphene oxide (rGO)/single-walled carbon nanotubes (SWNTs) electrodes deposited onto flexible polyethylene terephthalate (PET) via spray coating technique. The highest capacitance value of the unbent rGO/SWNTs electrode was $82Fg^{-1}$ in 1 M $H_2SO_4$ at $100mVs^{-1}$, which decreased to $38Fg^{-1}$ after 500 bending cycle. Further characterization, including galvanostatic charge/discharge measurements and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), showed that the rGO/SWNTs electrode retained a well-defined capacitive response after repetitive bending cycle. Overall, the rGO/SWNTs composite electrode showed reasonable electrochemical properties even prolonged bending cycle. Approximately 50% of the initial capacitance for the rGO/SWNTs composite electrode is remained after 500 bending cycle, making the electrode a potential option for flexible energy storage applications.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.15 no.4
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• pp.77-86
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• 2008

The reliability of leaded and lead-free solders of BGA type packages on a printed circuit board was investigated by employing the standard drop test and 4-point bending test. Tested solder joints were examined by optical microscopy to identify associated failure mode. Three-dimensional finite element analysis(FEM) with ANSYS Workbench v.11 was carried out to understand the mechanical behavior of solder joints under the influence of bending or drop impact. The results of numerical analysis are in good agreement with those obtained by experiments. Packages in the center of the PCB experienced higher stress than those in the perimeter of the PCB. The solder joints located in the outermost comer of the package suffered from higher stress than those located in center region. In both drop and bending impact tests, the lead-free solder showed better performances than the leaded solders. The numerical analysis results indicated that stress and strain behavior of solder joint were dependent on various effective parameters.