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카본나노튜브/Ecoflex 복합체로 제작된 고신축성 및 고감도 신축성 스트레인 센서
황보유환,남현진,좌성훈 대한금속·재료학회 2023 대한금속·재료학회지 Vol.61 No.7
Wearable strain sensors with high and broad sensitivity, high stretchability and excellentmechanical endurance will be widely useful in smart wearable electronics. In this work, we developed astretchable strain sensor fabricated with a simple stencil printing technique. The stretchable strain sensorwas fabricated using a multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)-Ecoflex composite paste on an Ecoflexsubstrate. In particular, using IPA solvent, CNT particles were uniformly dispersed in the Ecoflex binder. Theeffect of the amount of Ecoflex resin on the stretchability and sensitivity of the sensor were also investigated. It was found that as the amount of Ecoflex resin increased, the stretchability of the sensor increased. Thefabricated stretchable strain sensor showed a maximum stretchability of 1,000% with a wide sensitivity rangefrom 3 to 12,287. The hysteresis tests indicated that the hysteresis of the fabricated stretchable strain sensorwas very small, the electrical resistances of the sensors quickly returned to original value after tests. Thestrain sensor showed excellent mechanical durability during cyclic repeated tensile tests of 400,000 cycles. Theresults of the cross-cut adhesion tests indicated that the adhesion strength between the sensor composite layerand Ecoflex substrate was excellent. We also demonstrated the potential application of the stretchable sensorin wearable electronics by bending tests on a human finger and wrist.
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인터포저를 이용한 Stacked PCB의 휨 및 솔더 조인트 강도 연구
김기풍,황보유환,좌성훈 한국마이크로전자및패키징학회 2023 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.30 No.3
최근 스마트폰의 부품 수는 급격히 증가하고 있는 반면, PCB 기판의 크기는 지속적으로 감소하고 있다. 따라서부품의 실장밀도를 개선하기 위해 PCB를 쌓아서 올리는 stacked PCB 구조의 3D 실장 기술이 개발되어 적용되고 있다. Stacked PCB에서 PCB 간 솔더 접합 품질을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 stacked PCB의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 인터포저(interposer) PCB 및 sub PCB의 프리프레그의 물성, PCB 두께, 층수에 대한 휨의 영향을 실험과 수치해석을 통해 분석하였다. 또한 솔더 접합부의 응력을 최소화하기 위해 인터포저 패드 설계 구조에 따른 접합강도를 분석하였다. 인터포저 PCB의 휨은 프리프레그의 열팽창계수가 적을수록 감소하였으며, 유리전이온도(Tg)가 높을수록 감소하였다. 그러나 온도가 240℃ 이상이면 휨의 개선 효과는 크지 비교적 크지 않다. 또한 FR-4 프리프레그에 비하여 FR-5을 적용할 경우에 휨은 더 감소하였으며, 프리프레그의 층수와 두께가 높을수록 휨은 감소하였다. 한편 sub PCB의 경우, 휨은 프리프레그의 Tg 보다 열팽창계수가 더 중요한 변수임을 확인하였고, 두께를 증가시키는 것이 휨 감소에 효과적이었다. 솔더접합력을 향상시키기 위하여 다양한 인터포저 패드 디자인을 적용하여 전단력 시험을 수행한 결과, 더미 패드를 추가하면접합강도가 증가하였다. 또한 텀블 시험 결과, 더미 패드가 없을 때의 크랙 발생율은 26.8%이며, 더미 패드가 있으면 크랙발생율은 0.6%로 크게 감소하였다. 본 연구의 결과는 stacked PCB의 설계 가이드라인 제시를 위한 유용한 결과로 판단된다. Recently, the number of components of smartphones increases rapidly, while the PCB size continuously decreases. Therefore, 3D technology with a stacked PCB has been developed to improve component density in smartphone. For the s tacked PCB, it i s very important to obtain solder bonding quality between PCBs. We investigated the effects of the properties, thickness, and number of layers of interposer PCB and sub PCB on warpage of PCB through experimental and numerical analysis to improve the reliability of the stacked PCB. The warpage of the interposer PCB decreased as the thermal expansion coefficient (CTE) of the prepreg decreased, and decreased as the glass transition temperature (Tg) increased. However, if temperature is 240°C or higher, the reduction of warpage is not large. As FR-5 was applied, the warpage decreased more compared to FR-4, and the higher the number and thickness of the prepreg, the lower the warpage. For sub PCB, the CTE was more important for warpage than Tg of the prepreg, and increase in prepreg thickness was more effective in reducing the warpage. The shear tests indicated that the dummy pad design increased bonding strength. The tumble tests indicated that crack occurrence rate was greatly reduced with the dummy pad.
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