백색 LED 제조를 위한 정전기력과 보이스코일모터를 이용한 디스펜서 시스템 개발

강동성(Kang, Dong-Seong),김기범(Kim, Ki-Beom),하석재(Ha, Seok-Jae),조명우(Cho, Meyong-Woo),이정우(Lee, Jung-Woo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.10

LED(Light Emitting Diode)는 저 전력, 긴 수명, 고 휘도, 빠른 응답, 친환경적 특성으로 인해 조명, 디스플레이 등 여러 분야에 사용되고 있다. 백색광 발광다이오드 구현 방식에는 대표적으로 청색 LED 칩과 황색 형광체를 조합하여 백색광 을 방출하는 유형이 사용 편리성, 경제성, 효율성 측면에서 LED 백라이트 유닛 및 LED 조명 제조에 가장 적합한 것으로 연구되어 실제 적용되고 있다. 백색광 구현 LED 칩 패키징 공정에서 청색 LED 칩에 황색 형광체에 실리콘을 혼합한 형광봉 지재를 토출하는 공정은 중요한 공정이다. 따라서 본 연구에서는 조명용 백색 LED 제조 공정에서 실리콘 봉지재를 토출하기 위하여 정전기력 방식과 보이스코일 모터를 이용하여 EHD 펌프 시스템을 개발하였다. 이를 위하여 인가전압 및 시간에 따른 유체곡면 형상을 확인하기 위하여 기초 토출 실험을 통해 최적의 토출 조건이 결정하였고 또한 검증을 위하여 실험계획법을 사용하였다. 검증된 토출 조건의 균일도를 확인하기 위하여 반복 토출 실험을 수행하였다. LED(Light Emitting Diode) is used in various filed like a display because of low power consuming, long life span, high brightness, rapid response time and environmental-friendly characteristic. General fabrication method is combination blue light LED chip with yellow fluorescent substance. Because this way is suitable for industry field in terms of convenience, economic, efficiency. In white light LED packaging process, encapsulation process that is dispensing fluorescent substance with silicon to blue light LED chip is most important. So, in this paper we develop EHD pump system using voice coil motor and electrostatic pump for dispensing fluorescent substance. For these things we conduct basic test about liquid surface profiles by voltage and process time. Through this data we decide optimal process condition and verify the optimal condition using design of experiment method. And to confirm uniformity of the condition, we conduct repeat dispensing test.

LED 칩 제조용 사파이어 웨이퍼 절단을 위한 내부 레이저 스크라이빙 가공 특성 분석

송기혁(Song, Ki-Hyeok),조용규(Cho, Yong-Kyu),김병찬(Kim, Byung-Chan),강동성(Kang, Dong-Seong),조명우(Cho, Meyong-Woo),김종수(Kim, Jong-Soo),유병소(Ryu, Byung-So) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.9

스크라이빙 공정은 LED 칩 생성을 위한 절단 공정으로 칩의 특성 및 생산량을 결정하는 중요한 공정이다. 기존의 기계적 방식 및 레이저 방식의 스크라이빙 공정은 칩의 열 변형 및 강도 저하, 절단 영역의 제한 등의 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웨이퍼 내부에 공극을 생성하여 자가 균열을 유도하는 내부 레이저 스크라이빙 공정이 연구되고 있으 나 LED 칩 제작을 위한 사파이어 웨이퍼의 절단에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 논문은 LED 칩 제작에 사용되는 사파이 어 웨이퍼의 내부 레이저 스크라이빙 공정을 적용하기 위해 주요 가공 변수를 정립하고 가공 실험을 통하여 절단 특성을 분석함으로써 내부 레이저 스크라이빙 시스템 구축을 위한 기초 가공 조건을 확립하였다. Scribing is cutting process to determine production amount and characteristic of LED chip. So it is an important process for fabrication of LED chip. Mechanical process and conventional scribing process with laser source has several problems such as thermal deformation, decreasing of material strength and limitation of cutting region. To solve these problems, internal laser scribing process that generates void in wafer and derives self-crack has been researched. However, studies of sapphire wafer cutting by internal laser scribing process for fabrication of LED chip are still insufficient. In this paper, cutting parameters were determined to apply internal laser scribing process for sapphire wafer for fabrication of LED chip. Then, foundation of cutting condition was established to set up internal laser scribing system through investigation of cutting characteristics by several experiments.

다물체 동역학 해석을 이용한 커버글라스 Edge 연마용 Abrasive Film Polishing 시스템 개발

하석재(Ha, Seok-Jae),조용규(Cho, Yong-Kyu),김병찬(Kim, Byung-Chan),강동성(Kang, Dong-Seong),조명우(Cho, Meyong-Woo),이정우(Lee, Jung-Woo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.10

최근 스마트폰, 태블릿 PC 및 전자기기 등의 사용이 증가함에 따라 커버글라스의 수요가 증가하고 있는 추세이다. 모바일 기기의 디스플레이가 대형화되면서 접촉이나 낙하 등과 같이 외부에서 힘을 받게 되는 환경에서 높은 강도를 유지하 는 것이 요구되고 있다. 커버글라스 제작 공정에서 연마공정은 커버글라스의 표면거칠기 및 충분한 강도를 제공하는 중요한 공정이다. 기존 연삭 숫돌에 의한 가공방법은 커버글라스 가공표면에 스크레치, 칩핑, 노칭 및 마이크로 크랙 등의 가공 문제 점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 모바일 커버글라스의 연마를 위해 연마필름을 이용한 폴리싱 시스템을 개발하였다. 구조적 안정성을 평가하기 위해 연마 필름 폴리싱 시스템에 대한 유한요소모델을 생성하였고 다물체 동역학 해석을 수행하 였다. 연마 필름 폴리싱 시스템에 대한 응력 및 변위 해석을 통해 특성을 분석하였고 레이저 변위 센서를 이용해 제작된 시스템에 대한 변위를 측정하여 구조적 안정성에 대해 확인하였다. In recently, the demand of cover-glass is increased because smart phone, tablet pc, and electrical device has become widely used. The display of mobile device is enlarged, so it is necessary to have a high strength against the external force such as contact or falling. In fabrication process of cover-glass, a grinding process is very important process to obtain high strength of glass. Conventional grinding process using a grinding wheel is caused such as a scratch, chipping, notch, and micro-crack on a surface. In this paper, polishing system using a abrasive film was developed for a grinding of mobile cover-glass. To evaluate structural stability of the designed system, finite element model of the polishing system is generated, and multi-body dynamic analysis of abrasive film polishing machine is proposed. As a result of the analysis, stress and displacement analysis of abrasive film polishing system are performed, and using laser displacement sensor, structural stability of abrasive film polishing system is confirmed by measuring displacement.

마이크로 코어 핀 정밀 연삭 시스템

양지경(Ji-Kyung Yang),이인철(In-Cheol Lee),강동성(Dong-Seong Kang),한봉석(Bong-Seok Han),한유진(Yu-Jin Han),이정우(Jung-Woo Lee),송기혁(Ki-Hyeok Song) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.4

최근 국내 건설 분야에서 BIM의 활용이 늘어나고 있는 추세이지만 도면을 포함하는 BIM 설계가 아닌 주로 내·외부 시각화와 같은 단순 활용에 그치고 있다. 이에 대한 원인으로 여러 연구에서 BIM 설계에 필요한 라이브러리의 부족과 경제적인 문제를 지적하고 있다. 즉, 경제적으로 영세한 대다수의 국내 설계사무소 입장에서는 필요한 BIM 라이브러리를 직접 제작하여 사용하기 위한 비용과 인력 투자가 힘들어 BIM 설계 활성화에 부정적 요인으로 작용하고 있다. 따라서 라이브러리를 경제적이며 쉽고 빠르게 공급받을 수 있다면 BIM 설계가 보다 적극적으로 이루어 질 수 있을 것이다. 본 연구에서는 기존 건축자재선정업무와 BIM 라이브러리를 고찰하여 경제적이며 쉽고 빠르게 BIM 라이브러리 서비스를 제공할 수 있는 BIM 라이브러리 비즈니스 모델과 고려요소들을 제시하였다. 제시한 비즈니스 모델은 국내에서 절대적으로 부족한 BIM 라이브러리 공급자를 늘려 적은 비용과 노력으로 효과적인 BIM설계가 가능하도록 할 것이다. 본 연구에서 제시한 비즈니스 모델을 반영한 서비스가 이루어진다면 설계, 시공, 유지관리 단계에서 일관된 정보공유가 가능한 통합데이터베이스가 구축될 것이다. 구축된 데이터베이스를 이용하면 건축물의 생애주기 동안 자재 및 설비 정보의 변화를 모니터링할 수 있기 때문에 자재 및 설비의 개량은 물론 효과적인 설계와 유지관리를 위한 실적데이터로 활용될 수 있을 것이다. In the injection molding process, a core that builds a space for a product is installed at the internal place in the mold and fabricated as the frame of the mold. In this make up, the fabricating partial form of the mold at a pin is a core pin. The core pin is finer because an injection mold produces miniaturization and integration. On the other hand, when the core is manufactured using the existing centerless grinder, it generates vibrations because of the lack of a fixed zig for a micro size workpiece. For this reason, an existing centerless grinder without a micron size fixed zig, makes a defective product due to vibration and deformation. In this study, a compact grinding system that can be installed using an existing centerless grinder was fabricated to make a micro size core pin. Using the compact grinding system, grinding experiment for core pin was carried out. The performance of the system was confirmed by measuring the surface roughness, roundness, and cylindricity.

초음파 절삭가공에 의한 절단면의 Burr 높이의 최적화 실험

맹혜민(Hye-Min Maeng),최한빛(Han-Bit Choi),임동욱(Dong-Wook Lim),박찬일(Chan-Il Park),강동성(Dong-Seong Kang) 한국생산제조학회 2021 한국생산제조학회지 Vol.30 No.4

Maskless Lithography system을 이용한 TSP 검사 용 micro bump 제작에 관한 연구

김기범(Ki-Beom Kim),한봉석(Bong-Seok Han),양지경(Ji-Kyung Yang),한유진(Yu-Jin Han),강동성(Dong-Seong Kang),이인철(In-Cheol Lee) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.5

본 논문은 현재 개인 휴대기기 및 대형 디스플레이 장비의 제어에서 폭넓게 사용되고 있는 터치스크린 패널 (TSP; Touch Screen Panel)의 정상 작동 유무를 확인하기 위한 micro bump 제작 기술에 관한 연구이다. 터치스크린 패널은 감압식, 정전식 등의 여러 가지 방식이 있으나 지금은 편리성에 의하여 정전식 방식이 주도하고 있다. 정전식의 경우 해당하는 좌표의 접촉에 따라 전기적 신호가 변화하게 되고, 이를 통하여 접촉 위치를 확인할 수 있으며 따라서 접촉 위치에 따른 전기특성 검사가 필수적이다. 검사공정에서 TSP의 모델이 변경됨에 따라 새로운 micro bump를 제작이 및 검사 프로그램의 수정이 필수적이다. 본 논문에서는 새로운 micro bump 제작 시 mask를 사용하지 않아 보다 경제적이며 변화에 대응이 유연한 maskless lithography 시스템을 이용하여 micro bump 제작 가능성에 대하여 확인하였다. 이를 위하여 제작되는 bump의 pitch에 따른 전기장 간섭 시뮬레이션을 진행하였으며, maskless lithogrphy 공정을 적용하기 위한 패턴 이미지를 생성하였다. 이후 MEMS 기술에 해당하는 PR(Photo Resist) 패터닝 공정에서 노광(Lithography) 공정 및 현상(Developing) 공정을 통하여 PR마스크를 제작한 후 electro-plating 공정을 통하여 micro bump를 제작하였다. Touch Screen Panel (TSP) is a widely used personal handheld device and as a large display apparatus. This study examines micro bump fabrication technology for TSP test process. In the testing process, as TSP is changed, should make a new micro bump for probing and modify the testing program. In this paper we use a maskless lithography system to confirm the potential to fabricatemicro bump to reducecost and manufacturing time. The requiredmaskless lithography system does not use a mask so it can reduce the cost of fabrication and it flexible to cope with changes of micro bump probing. We conducted electro field simulation by pitches of micro bump and designed the lithography pattern image for the maskless lithography process. Then we conducted Photo Resist (PR) patterning process and electro-plating process that are involved in MEMS technology to fabricate micro bump.

Process Capability Optimization of Ball Bonding Using Response Surface Analysis in Light Emitting Diode(LED) Wire Bonding

Byung-Chan Kim(김병찬),Seok-Jae Ha(하석재),Ji-Kyung Yang(양지경),In-Cheol Lee(이인철),Dong-Seong Kang(강동성),Bong-Seok Han(한봉석),Yu-Jin Han(한유진) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.4

본 와이어 본딩은 발광 다이오드의 패키징 공정에서 매우 중요한 공정으로 금 와이어를 이용하여 발광 다이오드칩과 리드 프레임을 연결함으로써 다음 공정에서의 전기적 작동을 가능하게 한다. 와이어 본딩 공정은 얇은 금속선을 연결하는 공정으로 열 압착 본딩(thermo compression bonding)과 초음파 본딩(ultra sonic bonding)이 있다. 일반적인 와이어 본딩공정은 LED 칩 상부 전극 부위에 볼 모양의 본딩을 진행하는 1st ball bonding 공정, loop를 형성하여 다른 전원 연결부위로 wire를 늘어뜨리는 looping 공정, 다른 전극 부위 상부에 stitch를 형성하여 bonding 하는 2nd stitch bonding으로 구분된다. 본 논문에서는 발광 다이오드 다이 본딩 공정에 영향을 주는 다양한 공정 변수에 대하여 분석을 수행하였다. 그리고 반응표면 분석법을 통하여 Zener 다이오드 칩과 PLCC 발광 다이오드 패키지 프레임을 연결하는 공정 최적화 결과를 도출하였다. 실험 계획법은 5인자, 3수준에 대하여 설정하였으며 4가지 반응에 대하여 인자를 분석하였다. 결과적으로 본 연구에서는 모든 목표에 맞는 최적 조건을 도출하였다. In light emitting diode (LED) chip packaging, wire bonding is an important process that connects the LED chip on the lead frame pad with the Au wire and enables electrical operation for the next process. The wire bonding process is divided by two types: thermo compression bonding and ultrasonic bonding. Generally, the wire bonding process consists of three steps: 1st ball bonding that bonds the shape of the ball on the LED chip electrode, looping process that hangs the wire toward another connecting part with a loop shape, and 2nd stitch bonding that forms and bonds to another electrode. This study analyzed the factors affecting the LED die bonding processes to optimize the process capability that bonds a small Zener diode chip on the PLCC (plastic-leaded chip-carrier) LED package frame, and then applied response surface analysis. The design of experiment (DOE) was established considering the five factors, three levels, and four responses by analyzing the factors. As a result, the optimal conditions that meet all the response targets can be derived.