수치해석을 이용한 FCCSP용 Embedded PCB의 Cavity 구조에 따른 거동특성 연구

조승현,이상수,Cho, Seunghyun,Lee, Sangsoo 한국마이크로전자및패키징학회 2020 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.27 No.1

본 논문에서는 FEM(유한요소) 기법을 사용하여 FCCSP용 임베디드 PCB의 캐비티 구조와 프리프레그 재료의 종류에 따라 PCB에서 발생한 warpage와 von Mises 응력 해석을 수행하였다. 유한요소 해석에는 1/2 substrate 모델과 정적해석이 적용되었다. warpage 해석 결과에 의하면 칩이 실장되는 캐비티와 칩의 간격이 증가할수록 warpage가 증가하였고, 탄성계수와 열팽창계수가 높은 프리프레그 재료를 적용했을 때 warpage가 증가하였다. 응력의 해석결과에 따르면 칩이 실장되는 캐비티와 칩의 간격의 영향은 프리프레그 재료에 따라 다르게 나타났다. 즉 열팽창계수가 코어재료보다 월등히 높은 재료를 적용했을 때 칩이 실장되는 캐비티와 칩의 간격이 증가할수록 응력이 증가하였고, 열팽창계수가 코어재료보다 낮은 프리프레그를 적용하면 응력이 감소하였다. 이와 같은 결과는 신뢰성 관점에서 실장된 칩이 실장되는 캐비티의 구조와 프리프레그 재료간 상관관계가 있음을 시사하고 있다. In this paper, we used FEM technique to perform warpage and von Mises stress analysis on PCB according to the cavity structures of embedded PCB for FCCSP and the types of prepreg material. One-half substrate model and static analysis are applied to the FEM. According to the analysis results of the warpage, as the gap between the cavity and the chip increased, warpage increased and warpage increased when prepreg material with higher modularity and thermal expansion coefficient was applied. The analysis results of the von Mises stress show that the effect of the gap between the cavity and the chip varies depending on prepreg material. In other words, when material whose coefficient of thermal expansion is significantly higher than that of core material, the stress increased as the gap between the cavity and the chip increased. When the prepreg with the coefficient of thermal expansion lower than the core material is applied, the result of stress is opposite. These results indicate that from a reliability perspective, there is a correlation between the structure of the cavity where embedded chips are loaded and prepreg material.

PoP용 Substrate의 Warpage 감소를 위해 유한요소법을 이용한 설계 파라메타 연구

조승현,이상수,Cho, Seunghyun,Lee, Sangsoo 한국마이크로전자및패키징학회 2020 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.27 No.3

본 논문에서는 FEM(유한요소) 기법을 사용하여 칩이 실장되는 않은 substrate와 칩이 실장된 substrate의 warpage를 해석하여 칩의 실장이 warpage에 미치는 영향을 비교·분석하였다. 또한, warpage를 감소시키기 위한 substrate의 층별 두께의 영향도 분석과 층별 두께 조건을 다구찌법에 의한 신호 대 잡음 비로 분석하였다. 해석 결과에 의하면 칩이 실장되면 substrate의 warpage는 패턴의 방향이 변할 수 있고, 칩이 실장되면서 패키지의 강성도(stiffness)가 증가하고, 패키지 상·하의 열팽창계수의 차이가 작아지면서 warpage는 감소하였다. 또한, 칩이 실장되지 않은 substrate를 대상으로 설계 파라메타의 영향도 분석 결과에 의하면 warpage를 감소시키기 위해서는 회로층 중에서 내층인 Cu1과 Cu4를 중점 관리하고, 다음으로 바닥면의 solder resist 층의 두께와 Cu1과 Cu2 사이의 프리프레그 층의 두께를 관리해야 한다. In this paper, we calculated the warpage of bare substrates and chip attached substrates by using FEM (Finite Element Method), and compared and analyzed the effect of the chips' attachment on warpage. Also, the effects of layer thickness of substrates for reducing warpage were analyzed and the conditions of layer thickness were analyzed by signal-to-noise ratio of Taguchi method. According to the analysis results, the direction of warpage pattern in substrates can change when chips are attached. Also, the warpage decreases as the difference in the CTE (coefficient of thermal expansion) between the top and bottom of the package decreases and the stiffness of the package increases after chips are loaded. In addition, according to the impact analysis of design parameters on substrates where chips are not attached, in order to reduce warpage, the inner layers of the circuit layer Cu1 and Cu4 has be controlled first, and then concentrated on the thickness of the solder resist on the bottom side and the thickness of the prepreg layer between Cu1 and Cu2.

카본 CCL에 의한 PCB의 열전달 특성 연구

조승현,장준영,김정철,강석원,성일,배경윤,Cho, Seunghyun,Jang, Junyoung,Kim, Jeong-Cheol,Kang, Suk Won,Seong, Il,Bae, Kyung Yun 한국마이크로전자및패키징학회 2015 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.22 No.4

본 논문에서는 PCB용 카본 CCL의 열전달 특성을 실험과 수치해석을 통해 연구하였는데 카본 CCL의 특성 연구를 위해 기존 FR-4 코어와 Heavy copper 코어를 적용한 PCB를 비교하였다. 열전달특성 분석을 위해 코어는 한 개와 두 개가 적용된 HDI PCB 샘플이 제작되었고, 카본코어는 Pan grade와 pitch grade의 2종이 적용되었으며, 코어 두께에 의한 열전달 특성도 평가되었다. 연구결과에 의하면 카본 코어의 열전달 특성은 heavy copper 코어보다는 낮으나 FR-4 코어보다는 우수하였다. 또한, 카본 코어와 heavy copper 코어는 두께가 증가할수록 열전달 특성이 높아졌으나 FR-4 코어는 두께가 증가할수록 열전달 특성이 낮아졌다. heavy copper 코어 적용시 드릴마모도 증가, 무게 증가, 전기절연성 확보를 위한 절연재의 추가로 원가상승을 고려할 때 카본 코어가 PCB의 열전달 특성 향상을 위한 대안이 될 것으로 판단된다. In this paper, the heat transfer characteristics of PCB (Printed Circuit Board) with cabon CCL (Copper Claded Layer) were studied through experiments and numerical analysis to compare of PCBs with conventional the FR-4 core and heavy copper cores. For study, samples are producted with HDI (High Density Interconnection) PCB of mobile phone with variations of thickness of core materials and grades of carbon material to evaluate heat transfer characteristics respectively. From this research results, heat transfer characteristics of the carbon core was rather low than heavy copper, but better than FR-4 core. In addition, even though the carbon and heavy copper core contributed on the heat transfer characteristics as their thickness increases, FR-4 cores disturbed heat transfer characteristics as it's thickness increases. Therefore, carbon core is recommendable to improve the heat transfer characteristics of the PCB because heavy copper core has much disadvantages such as increasing of wear of drill, the weight of PCB, and manufacturing cost by additional insulation materials for electrical insulation.

수치해석을 이용한 임베딩 패키지 솔더 조인트의 신뢰성에 미치는 에이징 효과 연구

조승현,장준영,고영배,Cho, Seunghyun,Jang, Junyoung,Ko, Youngbae 한국마이크로전자및패키징학회 2018 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.25 No.1

본 논문에서는 임베딩 패키지의 솔더 조인트 신뢰성에 미치는 솔더 조인트의 에이징 효과를 유한요소법에 의한 수치해석을 통해 연구하였다. SAC305 솔더 조인트의 에이징 시간은 0, 60, 180 일이 적용되었고 신뢰성 분석을 위해 패키지 휨, ECS(Equivalent Creep Strain) 및 TSED(Total Strain Energy Density)이 분석되었다. 연구결과에 따르면 임베딩 패키지의 휨이 비임베딩 패키지에 비해 감소하여 임베딩 패키지내 솔더 접합부의 신뢰성이 높을 것으로 예측되었다. 또한, 에이징 시간이 길수록 임베디드 패키지의 휨이 감소하지만 솔더 조인트의 신뢰성 수명도 감소할 것으로 분석되었다. In this paper, the effects of solder joint aging on the reliability of embedded package solder joints were investigated using numerical analysis by finite element method. Solder joints were SAC305 with aging time 0, 60, 180 days. For reliability analysis, warpage of package and equivalent creep strain (ECS) and total strain energy density (TSED) of solder joint were analyzed. The analysis results show that the package warpage is decreased in the case of the embedded package compared to the non embedded package, and the reliability life of the solder joint is predicted to be high. Also, it was interpreted that the longer the aging time, the less the warpage of the embedded package, but the reliability life of the solder joint would be shortened.

카본 CCL이 적용된 PCB의 열거동 및 신뢰성 특성 연구

조승현,김정철,강석원,성일,배경윤,Cho, Seunghyun,Kim, Jeong-Cheol,Kang, Suk Won,Seong, Il,Bae, Kyung Yun 한국마이크로전자및패키징학회 2015 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.22 No.4

본 논문에서는 HDI(High Density Interconnection) 기판의 코어로 사용될 수 있는 카본 CCL(Copper Claded Layer)의 열거동 및 신뢰성 특성을 실험과 CAE를 이용한 수치해석을 통해 평가하였다. 카본 CCL의 특성평가를 위해 기존 FR-4 코어와 heavy cu 코어와 비교하였다. 연구결과에 의하면 pitch계열 카본코어가 적용된 PCB의 휨강도가 가장 높고 온도에 따른 변형량이 가장 낮았다. 또한, HDI 신뢰성평가 기준의 TC(Thermal Cycling), LLTS(Liquid-to-Liquid Thermal Shock), Humidity 실험을 통해 카본코어가 적용된 PCB는 신뢰성이 확보되었음을 확인하였다. 카본 파이버에 의한 불균일한 비아홀의 표면형상 여부와 드릴비트 마모 가능성을 분석하였는데 비아홀의 표면은 균일하고, 드릴비트의 표면도 매끄러워 카본 CCL의 우수한 드릴가공성도 확인하였다. In this paper, the Thermal behavior and reliability characteristics of carbon CCL (Copper Claded Layer), which can be used as the core of HDI (High Density Interconnection) PCB (Printed Circuit Board) are evaluated through experiments and numerical analysis using CAE (Computer Aided Engineering) software. For the characterization of the carbon CCL, it is compared with the conventional FR-4 core and Heavy Cu core. From research results, the deformation amount of the flexure strength of PCB is the highest with pitch grade carbon and thermal behavior of PCB is lowest as temperature increases. In addition, TC (Thermal Cycling), LLTS (Liquid-to-Liquid Thermal Shock) and Humidity tests have been applied in the PCB with carbon core and the reliability of PCB with carbon core is confirmed through reliability tests. Also, possibility of uneven surface of the via hole and wear of the drill bit due to the carbon fibers are analyzed. surface of the via hole is uniform, the surface of the drill bit is smooth. Therefore, it is proved that the carbon CCL has the drilling workability of the same level as conventional core material.

FCCSP용 기판의 warpage에 미치는 설계인자와 두께편차 영향에 대한 수치적 해석

조승현,정헌일,배원철,Cho, Seunghyun,Jung, Hunil,Bae, Onecheol 한국마이크로전자및패키징학회 2012 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.19 No.3

In this paper, numerical analysis by finite element method, parameter design by the Taguchi method and ANOVA method were used to analyze about effect of design deviations and thickness variations on warpage of FCCSP substrate. Based on the computed results, it was known that core material in substrate was the most determining deviation for reducing warpage. Solder resist, prepreg and circuit layer were insignificant effect on warpage relatively. But these results meant not thickness effect was little importance but mechanical properties of core material were very effective. Warpage decreased as Solder resist and circuit layer thickness decreased but effect of prepreg thickness was conversely. Also, these results showed substrate warpage would be increased to maximum 40% as thickness deviation combination. It meant warpage was affected by thickness tolerance under manufacturing process even if it were met quality requirements. Threfore, it was strongly recommended that substrate thickness deviation should be optimized and controlled precisely to reduce warpage in manufacturing process. 본 논문에서는 FCCSP용 기판의 휨에 미치는 설계인자와 두께편차의 영향도를 분석하고 최적설계조건을 도출하기 위해 유한요소법에 의한 수치해석을 사용하였고 다구찌법에 의한 파라메타설계와 분산분석을 수행하였다. 해석 결과에 의하면 휨에 미치는 영향은 코어재료가 가장 크고 층별 두께(솔더레지스트, 프리프레그, 회로층)의 영향도는 낮은 것으로 분석되었다. 이때 솔더 레지스트와 프리프레그의 두께는 감소할수록 기판 휨은 감소하지만 회로층의 두께는 증가할수록 기판 휨이 감소하였다. 또한, 기판 휨에 대한 두께편차의 영향도 분석결과에 의하면 두께편차의 조합에 따라 기판휨은 최대 40%까지 증가하였다. 이것은 비록 개별 층의 두께편차가 기판품질 수준에 부합하더라도 두께편차 조합조건에 따라 기판 휨이 크게 달라질 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 제조공정에서 기판 휨을 줄이기 위해서 기판두께편차는 최적화되고 정밀하게 제어되어야 한다.

PoP용 패시브 소자 임베디드 기판의 warpage 감소를 위한 파라메타 설계에 관한 연구

조승현,김도한,오영진,이종태,차상석,Cho, Seunghyun,Kim, Dohan,Oh, Youngjin,Lee, Jongtae,Cha, Sangsuk 한국마이크로전자및패키징학회 2015 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.22 No.1

In this paper, numerical analysis by finite element method and parameter design by the Taguchi method were used to reduce warpage of a two passive components embedded double side substrate for PoP(Package on Package). The effect of thickness of circuit layers (L1, L2) and thickness of solder resist (SR_top, SR_BTM) were analyzed with 4 variations and 3 levels(minimum, average and maximum thickness) to find optimized thickness conditions. Also, paste effect of solder resist on unit area of top surface was analyzed. Finally, experiments was carried out to prove numerical analysis and the Taguchi method. Based on the numerical and experimental results, it was known that circuit layer in ball side of substrate was the most severe determining deviation for reducing warpage. Buried circuit layer in chip side, solder resist and were insignificant effects on warpage relatively. However, warpage decreased as circuit layer in ball side thickness increased but effect of solder resist and circuit layer in chip side thickness were conversely. 본 논문에서는 2개의 패시브 소자가 임베디드된 PoP(Package on Package)용 양면 기판의 휨을 감소시키기 위해 유한요소법을 이용한 수치해석과 파라메타 설계를 위한 다구찌법이 사용되었다. 양면 회로층 두께와 솔더 레지스트 두께가 4인자 3수준으로 설계되어 파라메타 영향도가 분석되었다. 또한, 유닛 영역의 솔더 레지스트가 제거하거나 도포된 모델의 휨을 해석하여 솔더 레지스트의 영향도를 분석하였다. 마지막으로 실험을 통해 수치해석과 다구찌법에 의한 파라메타 설계의 효과를 입증하였다. 연구결과에 의하면 휨에 미치는 영향은 볼 사이드에 있는 회로층이 지배적으로 크고 칩 사이드의 회로층이 두 번째로 크며 솔더 레지스트의 영향이 가장 작았다. 또한, 칩 사이드 유닛영역의 솔더 레지스트는 도포 유무에 따른 영향도가 매우 작았다. 한편 기판의 휨은 볼 사이드 회로층의 두께가 얇을수록, 칩 사이드 회로층의 두께와 솔더 레지스트의 두께는 두꺼울수록 감소하였다.

클라우드 SNS상에서 Proxy Re-Encryption을 이용한 사용자 모바일 인증 프로토콜

조승현 ( Seunghyun Cho ),문종호 ( Jongho Mun ),남윤호 ( Yoonho Nam ),전웅렬 ( Woongryul Jeon ),원동호 ( Dongho Won ) 한국정보처리학회 2013 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.20 No.1

최근 분산 시스템의 기술이 발전하면서 소셜 네트워크 서비스(SNS)도 분산방식으로 전환해가는 추세이다. 특히, 모바일 기기 발전과 공급 확산으로 인해 모바일 기기의 분산 SNS에 대한 연구로 클라우드 컴퓨팅 기술을 응용한 모바일 클라우드 SNS가 연구되고 있다. 또한, 제 3자의 미인증 모바일 기기를 사용한 SNS 접속으로 인한 피해가 증가되고 있는 반면, 이를 방지하는 사용자 모바일 기기 인증에 대한 연구는 미흡하다. 따라서 본 논문은 Proxy Re-Encryption 기술을 응용하여 안전한 모바일 기기 인증 프로토콜을 제안한다.

다구찌법을 이용한 SF₆가스 안전밸브용 디스크 시일 형상의 설계

조승현(Seunghyun Cho),김청균(Chungkyun Kim),김영규(Younggyu Kim) 한국트라이볼로지학회 2004 한국트라이볼로지학회 학술대회 Vol.39 No.-

Sulfur Hexafluoride, SF6 is widely used for leak detection and as a gaseous dielectric in transformers, condensers and circuit breakers. SF6 gas is also effective as a cleanser in the semiconductor industry. This paper presents a numerical study of the sealing force of disk type seal in SF6 gas safety valve. The sealing force on the disk seal is analyzed by the FEM method based on the Taguch's experimental design technique. Disk seals in SF6 gas safety valve are designed with 9 design models based on 3 different contact length, compressive ratio and gas pressure. The calculated results of Cauchy stress and strain showed that the sealing characteristics of Teflon PTFE is more effective compared to that of FKM(Viton), which is related to the stiffness of the materials. And also, the contact length of the disk seal is important design parameter for sealing the SF6 gas leakage in the safety valve.

유한요소법을 이용한 수소저장용기 TYPE 1의 압력과 온도조건에 의한 거동특성 연구

조승현(Seunghyun Cho),김영규(Young Gyu Kim),고영배(Young Bae Ko),이일권(Il Kwon Lee) 한국가스학회 2020 한국가스학회지 Vol.24 No.6

본 논문은 압력과 온도조건에 따라 수소저장용기 TYPE 1에서 발생하는 거동특성을 FEM(Finite Element Method)으로 연구한 것이다. 용기의 구조안전성 평가를 위해 최고압력에서 발생한 VMS(Von Mises stress)을 소재의 YS(Yield Strength)를 비교하였고, 수명예측을 위한 기초데이터로써 PSED(Plastic Strain Energy Density) 결과를 분석하였다. 해석결과에 의하면 최고압력 40 Mpa 이상의 가스압에서 저장용기의 바닥면에 항복강도보다 높은 VMS가 발생하여 수소가스 저장용기의 안전성은 확보되지 않았다고 판단된다. 또한, 온도조건에 의해 발생한 VMS의 결과는 대단히 낮아서 온도에 의한 거동은 영향을 무시할 수 있다. VMS/YS이 1이하가 되는 최고압력은 약 30Mpa으로 계산되어 본 논문의 대상이 되는 수소저장용기는 30 Mpa이하의 가스충전압력으로 관리되어야 함을 알 수 있다. This paper is a study of the behavior characteristics that occur in the hydrogen storage vessel TYPE 1 according to pressure and temperature conditions by FEM(Finite element method). Von Mises stress (VMS) generated at the highest pressure was compared with Yield strength (YS) of the material for structural safety assessment of the container, and the results of plastic strain energy density (PSED) were analyzed as basic data for life expectancy. According to the analysis results, the safety of the hydrogen gas storage vessel is not ensured due to the occurrence of VMS higher than the yield strength on the bottom of the storage container at a gas pressure of 40 Mpa or higher. In addition, the results of VMS caused by temperature conditions are very low and the behavior by temperature can be ignored. The maximum pressure of VMS/YS below 1 is calculated to be about 30 Mpa, indicating that the hydrogen storage container subject to this paper should be managed with a gas charging pressure of less than 30 Mpa.