통상적으로 PCB 연성 기판에는 회로를 보호하기 위한 절연 보호 층이 부착되어 있다. 이 절연 보호 층은 보통 기계적 강도를 갖는 외부 층과 접착력을 가지는 2층 구조로 이루어져 있다. 필름 형태의 보호 층을 회로에 hot lamination 등의 공정을 수행하여 절연 보호 층이 형성된다. 본 연구에서는 복잡한 형상 제어와 보다 정밀한 제품에 응용하기 위하여 보호 층 형성 공정에 잉크젯 공법을 적용하였다. 잉크젯 공정을 이용할 경우 계산된 정략의 액적을 정확한 위치에 탄착시킴으로서 좀 더 정밀한 보호 층 형성이 가능하다. 또한 원하는 위치에 선택적으로 형성 가능한 잉크젯 공법의 장점으로 인해 현 공정대비 원가 절감의 효과가 극대화 된다. 본 연구에서는 보호 층형성에 필요한 재료 선정을 위한 열 경화 잉크 및 UV잉크의 토출성과 퍼짐성 분석 및 인쇄 공정에 대한 연구를 수행하였다.
개폐회로는 일명 이산회로, 논리회로 혹은 조합, 순서회로라 부르며 이는 연속회로이론과는 전혀 다른 현대 전기공학의 기초분야인 회로이론의 일부를 형성하고 있는 새로운 학문이다. 즉 연속회로이론에서 취급하는 정상상태에서의 회로의 입출력신호는 주어진 시간영역에서 단속현상이 없는 연속적인 파형이였으나 개폐회로이론에서는 그 회로의 입출력 신호를 어떤 종류의 파형보다 오히려 이산적으로 정의된 입출력치로 대응시키거나 회로자체가 주어진 시간 영역에서 고속개폐현상으로 인한 유한개의 내부상태로 나타내는 것이 그 특징이다. 앞으로 기술한 내용은 필자가 지난 수년간 서울대학교 전기공학과 및 성균관대학교 전자공학과 4학년 학생들에게 강의한 내용을 현장전기기술자들이 이해할 수 있도록 다소 보충한 것이다.
최근 전자제품들의 소형화, 경량화, 다기능화가 활발히 진행됨에 따라, 고성능의 고출력용 인쇄회로기판(PCB)의 개발이 요구되고 있다. PCB는 전자제품의 각 부품을 전기적으로 연결하는 통로로서 전자제품의 소형화, 다기능화에 따라 고집적화가 요구되고 있다. 하지만 모든 전자장비의 고장의 85% 정도가 발열에 의한 것으로, PCB의 고집적화에 따른 발열문제가 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PCB의 방열층으로 양극 산화막을 금속 기판 위에 형성하고 이 절연층 위에 금속층을 회로로서 형성하는 방열 PCB 기판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근까지, 금속층 회로 형성을 위해 무전해 Ni 도금에 대한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 하지만 주로 화학적, 전기화학적 관점에서 많은 연구자들에 의해 조사 연구되어 왔다. 본 실험에서는 anodized Al 절연층 위의 회로전극 부분으로 스크린 방법으로 Ag paste를 패턴 인쇄한 뒤, 무전해도금 방식으로 저렴한 Ni 전면 회로전극을 형성하여 전기전도도를 높이고, 저항을 낮출 수 있는 회로로서 기판의 손상을 최소화하고 선택적으로 Ag 패턴에만 Ni 전극회로를 형성시키는 것을 목표로 연구하였다. Ni-B 무전해 도금시 도금조의 온도는 $65^{\circ}C$, 무전해 도금액의 pH는 ~7 (중성)로 유지하였다. Al2O3 기판을 이용한 Ag Paste 패턴 위에 증착된 Ni-B 박막의 특성을 분석하기 위해 X-ray diffraction (XRD), AFM (Atomic Force Microscopy), SEM (Scanning Electron Microscope), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 이용하여 Ni-B 박막의 특성을 분석하였다.
1M, 2M 황산망간 수용액에서 25회 dipping하여 대기중 $450^{\circ}C$에서 1시간동안 열분해법으로 Mn 산화물을 형성시켜 Mn $oxide/IrO_2/Ti$ 전극을 제조하였다. 제조된 Mn $oxide/IrO_2/Ti$ 전극은 XRD를 통하여 MnO의 결정구조를 가지는 것을 확인하였다. 또한 전극 표면은 열분해법으로 발생하는 가스에 의해 미소 균열이 형성되어 있었다. dipping 횟수가 증가할수록 피복되는 Mn 산화물의 무게는 감소하였고, 이것은 $450^{\circ}C$에서의 계속적인 열처리에 의해 열분해되어 제거되는 가스로 인해 무게가 감소됨을 알 수 있었다. 황산망간 수용액의 농도가 높으면 형성되는 Mn 산화물의 무게도 증가하였다. 황산망간 수용액에서 25회까지 dipping을 한 후 전기비저항의 변화는 초기 Mn 산화물이 형성되는 경우에는 비저항이 증가하다가, 일정 횟수 이상에서는 감소함을 알 수 있었다. 또한 황산망간 수용액의 농도가 클수록 비저항이 증가하는 것으로 나타났다.
0.25$\mu\textrm{m}$이하의 최소선폭을 같는 초고집적회로에 사용할 수 있는 구리박막의 형성기술 을 조사하였다. 본 실험에서는 측면박막 형성에 적합한 화학적 증착을 시도하였으며 (hfac)Cu(VTMS)(hexafluoroacetylacetonate vinyltrimethylisilane copper(I))로 명명된 금속 유기 화합물을 원료로 사용하였다. 구리박막의 형성은 TiN와 $SiO_2$모재 위에 이루어 졌으며, 형성 중에 모재의 온도와 증착용기 내 압력의 함수로서 집적회로 공정상 주요 변수인 박막 의 비저항, 박막의 증착선택도를 측정하였다. 구리박막은 모재온도 $180^{\circ}C$와 증착용기의 압력 0.6Torr의 조건에서 가장 좋은 전기적 성질을 보여 주었다. 이 조건에서 형성된 구리박막은 다결정 구조를 나타내었으며 구리박막의 증착속도는 120nm/min, 비저항은 0.25$mu \Omega$.cm, 평균거칠기는 15.5nm로서 0.25$\mu\textrm{m}$이하 선폭의 집적회로에서 요구되는 전기적, 재료적 사양에 근접한 구리박막을 얻었다. 또한 140-$250^{\circ}C$의 모재 온도 범위에서 TiN모재와 $SiO_2$모재 사 이에 뚜렸한 증착선택성이 관측되었다.
ITO(Indium Tin Oxide) 전극 형성방법은 ITO 박막 자체의 전기 광학적 특성 뿐 아니라 ITO를 전극으로 하는 청색 발광 다이오드(파장 469nm)의 전기 광학적 특성 및 신뢰성에도 큰 영향을 미침을 확인하였다. 세 가지 ITO 전극 형성 방법 즉 electron beam evaporation법과 sputtering법, 그리고 electron beam evaporation법으로 먼저 증착한 뒤에 sputtering법으로 증착한 hybrid법 등을 사용하여 청색 발광 다이오드를 제작한 다음에 ITO 박막의 특성과 aging에 따른 발광 다이오드의 전기 광학적 특성 변화를 고찰하였다. 그 결과, ITO 전극을 sputtering 또는 electron beam evaporation 방법으로 형성한 발광 다이오드는 각각 sputtering damage의 문제와 전기저항이 증가하는 문제점을 안고 있음을 발견하였다. 그리고 이 문제점들을 hybrid 방법으로 해결하였다.
본 연구는 두개이상의 원판형철심으로 구성된 철심에 두개 이상의 회전자계 또는 교번, 이동자계에 의한 변전전동, 발전, 전압주정방식으로서 재래의 원판형철심으로 구성된 방식과는 전연 그 원리가 다른것이다. 변압 또는 위상변환에 있어서는 원판형철심 또는 다각형철심에 권선한 두개 이상의 철심과 각계철심 수개로서 동극 또는 이극의 회로를 형성하여 다상 또는 군상을 얻을 수 있는 방법 또는 위상을 변환할 수 있는 방식이다.
본 논문은 새로운 역률보상회로를 적용한 플러그인 하이브리드 전기 자동차 탑재형 완속 충전기(On-Board Charger, OBC)를 제안한다. 제안하는 완속 충전기용 역률보상회로 (Power Factor Correction, PFC)는 기존의 부스트 컨버터를 기본으로 하는 역률보상회로와 동일한 개수의 회로 부품과 입 출력전압 관계를 가진다. 회로 구조상 전파 정류된 DC 전압을 저장하는 입력 커패시터와 입력 인덕터의 에너지가 저장되는 출력 커패시터가 직렬 결합되어 DC-link 전압을 형성하므로 출력 커패시터의 동작전압(Working voltage)을 낮출 수 있어 단가절감이 가능하다. 제안된 역률보상 회로를 적용한 플러그인 하이브리드 전기 자동차 탑재형 완속 충전기에 대한 동작 특성을 해석하고 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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