• Title/Summary/Keyword: 4-layer PCB

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솔더조인트의 신뢰성 표준화를 위한 취성파괴 메커니즘 및 평가법 연구 (Failure Mechanism and Test Method for Reliability Standardization of Solder Joints)

  • 김강동;허석환;장중순
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.85-90
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    • 2011
  • 솔더 접합부의 품질 신뢰성 문제는 얼라인먼트(Alignment)문제로 발생한 오픈불량, 기판 휨에 의한 HIP(Head In Pillow)불량, 열팽차 차이에 의한 솔더자체 크랙과 기계적인 충격에 의한 IMC층의 크랙이 중요한 불량이다. 특히 기판 소형화와 표면처리의 변화가 진행 되면서, 솔더 범프와 기판 사이 IMC층의 취성파괴가 더욱 이슈화가 되면서 연구가 활발하다. IMC의 형성과 성장 및 취성파괴의 메카니즘 연구를 통하여 기존 평가방법의 변별력 향상, 계량화 등의 개선이 필요하고, IMC 취성의 수준 향상 등 크랙에 대한 신뢰성 향상 방향을 위한 연구 방향을 제시하고자 한다.

PCB 다층 적층기술을 이용한 마이크로 플럭스게이트 자기 센서 (Micro fluxgate magnetic sensor using multi layer PCB process)

  • 최원열;황준식;최상언
    • 센서학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.72-78
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    • 2003
  • 본 논문은 마이크로 플럭스게이트 자기 센서 (micro fluxgate magnetic sensor)의 여자코일 선폭에 따른 자계 검출 특성 변화에 관한 것이다. 센서 제작을 위해 PCB 다층 적층기술을 사용하였으며, 연자성 코어를 둘러싼 여자코일 선폭을 각각 $260\;{\mu}m$$520\;{\mu}m$로 센서를 구현하였다. 센서는 모두 5층의 기판을 적층 하였으며, 가운데 (3번째)기판을 자성체 코어로, 자성체 코어 외부 (2번째와 4번째)기판을 여자코일로, 최외부 (1번째와 5번째)기판을 검출코일로 제작하였다. 연자성 코어로는 약 100,000의 큰 DC 투자율 (permeability)을 갖는 코발트 (Co)가 주성분인 아몰퍼스 재료를 사용하였으며, 자속 누설을 최소화하기 위해 사각 링 형태를 유지하였다. 솔레노이드 형태의 여자코일과 검출코일은 구리 재질로 제작되었다. $260\;{\mu}m$ 여자코일 선폭을 갖는 자기센서는 여자조건이 360 kHz, $3\;V_{p_p}$의 정현파일 경우에 780 V/T로 매우 우수한 감도를 보이고 있으며, $-100\;{\mu}T\;{\sim}\;+100\;{\mu}T$ 영역에서 매우 우수한 선형특성을 보이고 있다. 자기 센서의 크기는 $7.3\;{\times}\;5.7\;mm^2$이며, 소비전력은 약 8 mW이다. 이런 초소형 자기센서는 휴대용 네비게이션 시스템, telematics, VR 게임기 등 다양한 응용분야에 적용할 수 있다.

COB 패키지 설계를 위한 PCB 배선기판의 열특성 분석 (Analysis of Heat Emission Properties of Printed Circuit Boards For COB Package)

  • 김민성;김진홍;여인선;김영우;박성모;송상빈
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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    • pp.1609_1610
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    • 2009
  • LED는 광학특성을 유지하기 위해서 최적의 방열설계가 요구된다. 이 논문에서는 입력FR-4의 Top Layer의 면적을 506.25[$mm^2$]이상으로 확대함으로써, 인가 전력 0.5W 조건하에서 FR-4 PCB로 MCPCB와 유사한 방열 특성을 발휘할 수 있음을 열화상카메라를 통한 측정 및 전산모사를 이용하여 확인하였다.

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Sn-58Bi Solder와 OSP 표면 처리된 PCB의 접합강도에 미치는 시효처리와 에폭시의 영향 (Effect of Aging treatment and Epoxy on Bonding Strength of Sn-58Bi solder and OSP-finished PCB)

  • 김정수;명우람;정승부
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.97-103
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    • 2014
  • 다양한 무연솔더합금 가운데 Sn-58Bi solder는 저융점이며 상대적으로 높은 인장강도를 갖고 있지만 취성적이라는 단점을 갖고 있다. 이러한 Sn-58Bi 솔더의 기계적 강도를 보완하기 위해 epoxy를 함유한 Sn-58Bi 솔더가 연구되어져왔다. 본 연구는 Sn-58Bi 솔더와 Sn-58Bi 에폭시 복합솔더를 이용하여 PCB 기판에 접합한 후, 시효처리에 따른 솔더/기판 계면 미세구조와 기계적 특성변화를 연구하였다. OSP 표면처리된 PCB 기판에 솔더볼을 형성 한 후 85, 95, 105, $115^{\circ}C$에서 100~1000 시간동안 시효처리하였으며, 기계적 특성평가로 저속전단시험을 진행하였다. 시효 처리 시간 및 온도의 증가에 따라 Cu6Sn5 금속간화합물층은 성장하였으며 Sn-58Bi 솔더 금속간화합물층이 Sn-58Bi 에폭시 복합솔더보다 두꺼웠다. 전단시험 결과, Sn-58Bi 에폭시 복합솔더가 Sn-58Bi 솔더보다 약 2배 높은 전단강도 값을 나타냈으며 시효시간이 증가할수록 전단강도 값은 감소하였다.

열처리에 의한 폐 인쇄회로기판의 물성변화 (Physical Property Changes of Wasted Printed Circuit Board by Heat Treatment)

  • 김보람;박승수;김병우;박재구
    • 자원리싸이클링
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    • 제27권1호
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    • pp.55-63
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    • 2018
  • 열처리 조건에 따른 폐 인쇄회로기판의 물성 변화에 대해 조사하였다. 열처리는 $200^{\circ}C$부터 $325^{\circ}C$까지 공기 및 질소분위기에서 시행하였다. 열중량 분석 결과 인쇄회로기판은 두 단계로 열분해되었으며, 공기 분위기와 질소 분위기 공히 $300^{\circ}C$ 전후에서 층분리로 인해 인쇄회로기판의 두께가 11~28% 팽창되었다. 기계적 강도는 열처리 유 무에 따라 338.4 MPa에서 20.3~40.2 MPa까지 감소하였다. 열처리한 인쇄회로기판을 파쇄 후 체분리하여 입도에 따른 밀도 분포 및 단체분리도를 측정하였다. 밀도측정 결과, 비금속 입자와 구리 입자가 각각 다른 입도구간에 집중되었다. 구리의 단체분리도는 열처리를 함으로써 $1,400{\sim}2,000{\mu}m$ 구간에서 9.3%에서 100%로 향상되었다.

IC-임베디드 PCB 공정을 사용한 DVB-T/H SiP 설계 (Design of DVB-T/H SiP using IC-embedded PCB Process)

  • 이태헌;이장훈;윤영민;최석문;김창균;송인채;김부균;위재경
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제47권9호
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    • pp.14-23
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    • 2010
  • 본 논문에서는 유럽에서 사용되는 이동형 디지털 방송인 DVB-T/H 신호를 수신 및 신호처리 가능한 DVB-T/H SiP를 제작하였다. DVB-T/H SiP는 칩이 PCB 내부에 삽입될 수 있는 IC-임베디드 PCB 공정을 적용하여 설계되었다. DVB-T/H SiP에 삽입된 DVB-T/H IC는 신호를 수신하는 RF 칩과 어플리케이션 프로세서에서 활용할 수 있도록 수신된 신호를 변환하는 디지털 칩 2개를 원칩화한 모바일 TV용 SoC 이다. SiP 에는 DVB-T/H IC를 동작하기 위해 클럭소스로써 38.4MHz의 크리스탈을 이용하고, 전원공급을 위해 3MHz로 동작하는 DC-DC Converter와 LDO를 사용하였다. 제작된 DVB-T/H SiP는 $8mm{\times}8mm$ 의 4 Layer로 구성되었으며, IC-임베디드 PCB 기술을 사용하여 DVB-T/H IC는 2층과 3층에 배치시켰다. 시뮬레이션 결과 Ground Plane과 비아의 확보로 RF 신호선의 감도가 개선되었으며 SiP로 제작하는 경우에 Power 전달선에 존재하는 캐패시터와 인덕터의 조정이 필수적임을 확인하였다. 제작된 DVB-T/H SiP의 전력 소모는 평균 297mW이며 전력 효율은 87%로써 기존 모듈과 동등한 수준으로 구현되었고, 크기는 기존 모듈과 비교하여 70% 이상 감소하였다. 그러나 기존 모듈 대비평균 3.8dB의 수신 감도 하락이 나타났다. 이는 SiP에 존재하는 DC-DC Converter의 노이즈로 인한 2.8dB의 신호 감도 저하에 기인한 것이다.

3V에 동작하는 PCS 단말기용 표면실장형 전압제어 발전기의 설계 및 제작 (Design and fabrication of the surface mountable VCO operating at 3V for PCS handset)

  • 염경환
    • 한국통신학회논문지
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    • 제21권3호
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    • pp.784-794
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    • 1996
  • 본 논문에는 PCS(WACS/TDMA) 단말기 내의 국부발진기에 적용 가능한 표면실장형 전압제어발진기의 체계적인 설계방법을 기술했다. 능동소자로는 표면 실장형 package로 구성되고 $f_{gamma}$가 4GHz인 silicon bipolar transistior를 2개 사용했으며 이들의 발진 한계로 인해 분리형으로 설계했고 공진기는 4층의 multilayer PCB의 제 3층을 이용한 strip line 공진기를 사용했다. 설계된 전압제어 발진기는 $12{\times}10{\times}4mm$의 크기를 가지며 동작 전압 3V에서 22mA의 전류소모와 출력 0 dBm, 주파수 조정폭 50MHz이상, 위상잡음이 중심주파수에서 100kHz offset 시 -100dBc/Hz의 성능을 보이고 있다. 크기와 전류소모 면에서는 개선이 요구되며 크기 면에서 개선은 좀더 소형인 chip부품을 사용 가능할 것이며, 전류소모 면에서는 좀더 높은 $f_{gamma}$를 갖는 transistor를 사용 개선할 수 있을 것으로 사료된다.

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자동차용 DC-DC 컨버터의 전자파 방사 감소 방법에 대한 시뮬레이션 연구 (A Simulation Investigation on the Spurious Emission Reduction of the Automotive DC-DC Converter)

  • 채규수
    • 융합정보논문지
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    • 제10권8호
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    • pp.47-52
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    • 2020
  • 본 연구에서는 자동차용 강압 DC-DC 컨버터 모듈 설계 방법 중 변조 스위칭 잡음과 전자파 방사의 감소방법에 대한 시뮬레이션 연구가 수행되었다. PMIC(Power Management Integrated Circuit) 칩을 이용한 4층 PCB 기본 회로가 제시되었고, 컨버터 모듈의 두 입력단자(+, -) 및 입력 필터와 PMIC 사이에서의 전자파 잡음과 전자기 방사 특성에 대한 시뮬레이션이 1.0~5.0MHz 대역과 100MHz 대역에서 수행되었다. 전도성 방사 특성은 3.0MHz와 104MHz에 대한 결과를 제시하였고, 입력포트로 되돌아오는 전도성 방사를 줄이기 위해 컨버터 출력 단자를 PCB의 3층 혹은 4층에 입력단의 전류 흐름과 반대되는 방향으로 배치하여 평균 10dB 이상의 개선효과가 나타났다. 본 연구 결과는 지금까지 제시된 불요 전자파 감소 방법에 비해 개선효과가 높아 향후 컨버터 모듈 설계에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

Pulse-reverse도금을 이용한 다층 PCB 빌드업 기판용 범프 생성특성 (Characteristics of Plated Bump on Multi-layer Build up PCB by Pulse-reverse Electroplating)

  • 서민혜;공만식;홍현선;선지완;공기오;강계명
    • 한국재료학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.151-155
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    • 2009
  • Micro-scale copper bumps for build-up PCB were electroplated using a pulse-reverse method. The effects of the current density, pulse-reverse ratio and brightener concentration of the electroplating process were investigated and optimized for suitable performance. The electroplated micro-bumps were characterized using various analytical tools, including an optical microscope, a scanning electron microscope and an atomic force microscope. Surface analysis results showed that the electroplating uniformity was viable in a current density range of 1.4-3.0 A/$dm^2$ at a pulse-reverse ratio of 1. To investigate the brightener concentration on the electroplating properties, the current density value was fixed at 3.0 A/$dm^2$ as a dense microstructure was achieved at this current density. The brightener concentration was varied from 0.05 to 0.3 ml/L to study the effect of the concentration. The optimum concentration for micro-bump electroplating was found to be 0.05 ml/L based on the examination of the electroplating properties of the bump shape, roughness and grain size.

고출력 Nd:YAG UV레이저를 이용한 polyimide층과 Cu-metal층의 가공상태에 대한 실험적 고찰 (Experimental Investigation for Ablation Characteristics of Polyimide Layer and Cu-metal Layer using High Power Nd:YAG UV Laser)

  • 최경진;이용현
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.31-36
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    • 2009
  • In this paper, the laser cutting characteristics of the flexible PCB using high power Nd:YAG UV laser were investigated. A specific FPCB model was selected for the experiment. Test sheets were made, which had equal materials and layer structure to those of the outline (OL) region and the contact pad (CP) region in the FPCB. The experiment is made up of two stages. In the first stage of the experiment, the laser cutting fluence was found, which is the threshold fluence to cut the test sheets completely. The laser cutting fluence of the OL sheet is $1781.26{\sim}1970.16\;J/cm^2$ and that of the CP sheet is $2109.34{\sim}2134.34\;J/cm^2$. In the second stage, cutting performance and its qualities were analyzed by the experiment. The laser cutting performance remained almost unchanged for all laser and process parameter sets. The average cutting width (top side/bottom side) of the OL sheet was $40.45\;{\mu}m/11.52\;{\mu}m$ and that of the CP sheet was $22.14\;{\mu}m/10.93\;{\mu}m$. However, the laser cutting qualities were different according to the parameters. The adjacent region of the cutting line on the OL sheet was carbonized as the beam speed was low and the overlap coefficient was high. The surface quality around the cutting line of the CP sheet was about the same. Carbonization and debris occurred on the surface of the cutting line. As a result of the experiment, the cutting qualities were better as the overlap coefficient was made low and beam speed high. Therefore, the overlap coefficient 2 or 3 is proper for the FPCB laser cutting.

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