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        • KCI등재

          마이크로 BGA 패키지의 볼 형상 시각검사를 위한 모아레 간섭계 기반 3차원 머신 비젼 시스템

          김민영,Kim,,Min-Young 한국마이크로전자및패키징학회 2012 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.19 No.1

          본 논문에서는 마이크로 BGA 패키지 내외부의 마이크로 볼의 3차원 형상을 측정하는 광학 측정 시스템을 제안하고 이를 구현한다. 대부분의 시각 검사 시스템은 마이크로 볼의 복잡한 반사 특성 때문에 검사에 어려움을 겪고 있다. 정확한 형상의 측정을 위해서, 특별히 설계된 시각 센서 시스템을 제안하고, 위상이송 모아레 간섭계의 측정원리에 기반한 형상측정 알고리즘을 제안한다. 센서 시스템은 4개의 서브시스템을 보유한 패턴 투사 시스템과 영상획득 시스템으로 구성된다. 패턴 투사용 서브시스템은 공간상으로 서로 상이한 투사 방향을 가지며, 이는 측정 물체에 각기 다른 입사 방향을 가지는 패턴 조명이 투사될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 위상이송 모아레 간섭계의 구현을 위한 정밀 위상이송을 위해서, 각 서브시스템의 패턴 격자는 PZT 구동기를 이용하여 일정 간격으로 이송한다. 최종적으로 측정되는 마이크로 볼의 경면반사와 그림자 영역을 효과적으로 제거하기 위해서, 다중 패턴 투사 시스템과 영상획득 시스템을 구현하고, 이를 테스트한다. 특히, 다중 프로젝션을 이용하여 획득되는 다중 높이 정보를 효과적으로 융합하기 위하여, 베이지안 센서 융합 이론을 기반으로한 센서 융합 알고리즘이 제안된다. 제안되는 시스템의 원리검증과 성능확인을 위해, 마이크로 BGA볼과 기판 범프의 측정대상물에 대해서, 측정 반복성을 중심으로 실험이 수행되었으며, 획득된 실험 결과를 분석하고 논의한다. This paper focuses on three-dimensional measurement system of micro balls on micro Ball-Grid-Array(BGA) packages in-line. Most of visual inspection system still suffers from sophisticate reflection characteristics of micro balls. For accurate shape measurement of them, a specially designed visual sensor system is proposed under the sensing principle of phase shifting moire interferometry. The system consists of a pattern projection system with four projection subsystems and an imaging system. In the projection system, four subsystems have spatially different projection directions to make target objects experience the pattern illuminations with different incident directions. For the phase shifting, each grating pattern of subsystem is regularly moved by PZT actuator. To remove specular noise and shadow area of BGA balls efficiently, a compact multiple-pattern projection and imaging system is implemented and tested. Especially, a sensor fusion algorithm to integrate four information sets, acquired from multiple projections, into one is proposed with the basis of Bayesian sensor fusion theory. To see how the proposed system works, a series of experiments is performed and the results are analyzed in detail.

        • KCI등재

          유기첨가제 및 전류밀도에 의한 Sn 솔더 범프의 미세조직 형성 연구

          김상혁,김성진,신한균,허철호,문성재,이효종,Kim,,Sang-Hyeok,Kim,,Seong-Jin,Shin,,Han-Kyun,Heo,,Cheol-Ho,Moon,,Seongjae,Lee,,Hyo-Jong 한국마이크로전자및패키징학회 2021 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.28 No.1

          미세화 되고 있는 PCB 솔더 범프 접합을 위해 종래 마이크로 볼에 의한 PCB 솔더 범프의 제조를 대신하여 주석 전기도금을 통한 패턴을 제작하기 위한 도금액을 제작하고 도금공정 조건을 찾는 실험을 진행하였다. SR 패터닝 후에 Cu 씨드층을 형성하고, 다시 DFR 패터닝을 통해 PCB 기판상에 선택성장이 가능한 패턴을 제작하였다. 도금액은 메탄술폰산을 기본액으로 하는 주석도금액을 사용하였으며, 2가의 주석이온의 산화를 방지하기 위해 hydroquinone을 첨가하였다. 표면활성제로는 Triton X-100를 사용하고, 결정립 미세화를 위해 gelatin을 첨가하여 시료를 제작하였다. 전기화학적 분극곡선을 측정함으로써, Triton X-100 및 gelatin 첨가제의 작용 특성을 비교하였으며, gelatin이 -0.7 V vs. NHE까지 수소발생을 억제하는 것에 비해 Triton X-100을 첨가하게 되면 -1 V vs. NHE까지 수소발생이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 결정립의 크기는 전류밀도가 증가하면서 미세화되는 일반적 경향을 나타내었으며, gelatin을 첨가하는 경우에 보다 더 미세해지는 것이 관찰되었다. For the bonding of smaller PCB solder bumps of less than 100 microns, an experiment was performed to make up a tin plating solution and find plating conditions in order to produce a bump pattern through tin electroplating, replacing the previous PCB solder bumps process by microballs. After SR patterning, a Cu seed layer was formed, and then, through DFR patterning, a pattern in which Sn can be selectively plated only within the SR pattern was formed on the PCB substrate. The tin plating solution was made based on methanesulfonic acid, and hydroquinone was used as an antioxidant to prevent oxidation of divalent tin ions. Triton X-100 was used as a surfactant, and gelatin was used as a grain refiner. By measuring the electrochemical polarization curve, the characteristics of organic additives in Triton X-100 and gelatin were compared. It was confirmed that the addition of Triton X-100 suppressed hydrogen generation up to -1 V vs. NHE, whereas gelatin inhibited hydrogen generation up to -0.7 V vs. NHE. As the current density increased, there was a general tendency that the grain size became finer, and it was observed that it became finer when gelatin was added.

        • KCI등재

          광전소자 패키징에서 광섬유 정렬을 위한 Si V-groove 형성

          유영석,김영호 한국마이크로전자및패키징학회 1999 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.6 No.3

          광 패키징에서 광섬유와 광전자소자를 정확히 정렬하기 위한 V-groove의 치수 정밀도에 미치는 마스크 재료와 에칭용액의 영향을 연구하였다. PECVD nitride, LPCVD nitride, thermal oxide($SiO_2$)를 마스크재료로 사용하였고 실리콘을 이방성에칭하는 용액으로 KOH(40wt%)용액과 KOH(40wt%)용액에 IPA를 첨가한 용액을 이용하였다. 마스크재료로는 LPCVD nitride가 가장 좋은 선택적에칭특성을 나타내었으며 사용된 마스크재료 중 thermal oxide가 가장 빠른 속도로 에칭되었다. V-groove의 크기 증가는 마스크충 아래로의 undercutting에 의해 생겼는데 이는 주로 (111)면으로의 에칭 때문이었다. KOH(40wt%)용액에서 (111)면의 에칭속도는 0.034 - 0.037 $\mu\textrm{m}$/min로 마스크재료에 관계없이 거의 일정하였다. IPA를 KOH(40wt%)용액에 첨가하면 (100)면과 (111)면의 에칭속도는 모두 감소하지만 (111)면에 대한 (100)면의 에칭속도비는 증가하였다. 그러므로 이런 용액에서 (111)면으로의 에칭에 의한 undercutting현상은 줄어들었으며 V-groove의 크기를 더 정확하게 조절할 수 있었다. The effects of mask materials and etching solutions on the dimensional accuracy of V-groove were studied for the alignment between optoelectronic devices and optical fibers in optical packaging. PECVD nitride, LPCVD nitride, or thermal oxide($SiO_2$) was used as a mask material. The anisotropic etching solution was KOH(40wt%) or the mixture of KOH and IPA. LPCVB nitride has the best etching selectivity and thermal oxide was etched most rapidly in KOH(40wt%) at $85^{\circ}C$ among the mask materials studied here. The V-groove size enlarged than the designed value. This phenomenon was due to the undercutting benearth the mask layer from the etching toward Si (111) plane. The etch rate of (111) plane wart 0.034 - 0.037 $\mu\textrm{m}$/min in KOH(40wt%). This rate was almost same regardless of mask materials. When IPA added to KOH(40wt%), the etch rate of (100) plane and (111) plane decreased, but etching ratio of (100) to (111) plane increased. Consequently, the undercutting phenomenon due to etching toward (111) plane decreased and the size of V-groove could be controlled more accurately.

        • KCI등재

          MEMS 패키징 및 접합 기술의 최근 기술 동향

          좌성훈,고병호,이행수 한국마이크로전자및패키징학회 2017 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.24 No.4

          In these days, MEMS (micro-electro-mechanical system) devices become the crucial sensor components in mobile devices, automobiles and several electronic consumer products. For MEMS devices, the packaging determines the performance, reliability, long-term stability and the total cost of the MEMS devices. Therefore, the packaging technology becomes a key issue for successful commercialization of MEMS devices. As the IoT and wearable devices are emerged as a future technology, the importance of the MEMS sensor keeps increasing. However, MEMS devices should meet several requirements such as ultra-miniaturization, low-power, low-cost as well as high performances and reliability. To meet those requirements, several innovative technologies are under development such as integration of MEMS and IC chip, TSV(through-silicon-via) technology and CMOS compatible MEMS fabrication. It is clear that MEMS packaging will be key technology in future MEMS. In this paper, we reviewed the recent development trends of the MEMS packaging. In particular, we discussed and reviewed the recent technology trends of the MEMS bonding technology, such as low temperature bonding, eutectic bonding and thermo-compression bonding.

        • KCI등재

          자동차용 에어백 센서의 패키징 방법에 따른 신호 전달 해석

          김영국,강현진,김준기,Kim,,Yeong,K.,Kang,,Hyun,Jin,Kim,,Joon,Ki 한국마이크로전자및패키징학회 2015 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.22 No.4

          In this study, a new airbag sensor packaging technique of directly attachment by adhesive to the automobile frame is introduced. To assess the feasibility for the packaging, a test instrument was manufactured to examine the impact sensibility by drop tests. The conventional sensor module attached mechanically by bolts with plastic housing and the new sensor packaging were installed to aluminum channel, and the results were compared with each other. Numerical analysis was also performed to investigate the signal characteristics created by the sensors. The preliminary results showed that the pattern of the MEMS sensor signal was strongly dependent on the structural behavior of the frame where the sensors were installed, which indicated the complexity of the packaging design for proper airbag deployments. 이 연구에서는 자동차용 에어백 작동에 쓰이는 가속 센서에 대해, 그 실장 방법에 따른 신호 전달 차이를 해석하였다. 실장 방법은 기존에 쓰이는 하우징을 사용한 모듈 형태와, 센서를 직접 자동차의 구조물에 접합재를 사용하여 부착하는 두 가지 방법을 고려하였다. 신호 전달을 분석하기 위하여, 충격 실험 장비가 구축되었고, ㄷ자형 알루미늄 채널을 이용하여 그 표면에 기존의 모듈 채결 방법과 센서를 직접 부착하는 방법을 사용하여 시편을 제작하여, 충돌 실험 후 측정된 파형을 비교하여 그 차이를 분석하였다. 또한 유한요소법을 이용하여 충격 실험을 모사하였고, 계산 결과를 실험 데이터와 비교하였다. 그 결과, 기존의 모듈형태의 부착 방법보다, 이 연구에서 제시된 접착제에 의해 직접 부착된 센서가 측정한 신호가 상대적으로 잡음없이 깨끗하고 강한 것을 알 수 있었으며, 또한 에어백 센서와 같은 MEMS 센서는 부착 방법에 따라 주변의 간섭 효과에 의해 그 성능이 크게 변하는 것을 알 수 있었다.

        • KCI등재

          RF용 MCM-D 기판 내장형 인덕터

          주철원,박성수,백규하,이희태,김성진,송민규 한국마이크로전자및패키징학회 2000 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.7 No.3

          RF(radio Frequency)용 MCM(Multichip Module)-D 기판 내장형 인덕터를 개발하였다. MCM 기술은 고밀도 패키징 기술로서 주로 디지털회로에 많이 적용되어 왔으나, 최근에는 아날로그회로 및 디지털회로가 혼재된 혼성신호 및 초고주파 회로에도 적용되고 있다. 혼성신호에서는 능동소자 주변에 많은 수의 수동소자가 연결되므로 MCM-D 기판에 수동소자를 내장시키면 원가절감과 시스템의 크기 축소 및 경량화를 이를 수 있을 뿐 아니라, 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 MCM-D 기판은 Cu/감광성 BCB(Benzocyclobutene)를 각각 금속배선 및 절연막 재료로 사용하였고, 금속배선은 Ti/Cu를 각각 1000 $\AA$/3000 $\AA$으로 스퍼터한 후 fountain 방식으로 전기 도금하여 3 $\mu\textrm{m}$ Cu를 형성하였으며, 인덕터는 coplanar구조로 하여 기존의 반도체 공정을 이용하여 MCM-D기판에 인덕터를 안정적으로 내장시키고 전기적 특성을 측정하였다. We developed embedded inductors in MCM-D substrate for RF applications. The increasing demand for high density packaging was the driving forces to the development of MCM-D technology. Most of these development efforts have been focused on high performance digital circuits. However, recently there is a great need fur mixed mode circuits with a combination of digital, analog and microwave devices. Mixed mode modules often have a large number of passive components that are connected to a small number of active devices. Integration of passive components into the high density MCM substrate becomes desirable to further reduce cost, size, and weight of electronic systems while improving their performance and reliability. The proposed MCM-D substrate was based on Cu/photosensitive BCB multilayer and Ti/Cu is used to form the interconnect layer. Seed metal was formed with 1000 $\AA$ Ti/3000 $\AA$ Cu by sputtering method and main metal was formed with 3 $\mu\textrm{m}$ Cu by electrical plating method. The multi-turn sprial inductors were designed in coplanar fashion. This paper describe the manufacturing process of integrated inductors in MCM-D substrate and the results of electrical performance test.

        • KCI등재

          유연한 투명 전자기 간섭 차폐 필름의 기술개발 동향

          임현수,오정민,김종웅,Lim,,Hyun-Su,Oh,,Jung-Min,Kim,,Jong-Woong 한국마이크로전자및패키징학회 2021 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.28 No.1

          Recently, semiconductor chips and electronic components are increasingly being used in IT devices such as wearable watches, autonomous vehicles, and smart phones. As a result, there is a growing concern about device malfunctions that may occur due to electromagnetic interference being entangled with each other. In particular, electromagnetic wave emissions from wearable or flexible smart devices have detrimental effects on human health. Therefore, flexible and transparent electromagnetic interference (EMI) shielding materials and films with high optical transmittance and outstanding shielding effectiveness have been gaining more attention. The EMI shielding films for flexible and transparent electronic devices must exhibit high shielding effectiveness, high optical transmittance, high flexibility, ultrathin and excellent durability. Meanwhile, in order to prepare this EMI shielding films, many materials have been developed, and results regarding excellent EMI shielding performance of a new materials such as carbon nano tube (CNT), graphene, Ag nano wire and MXene have recently been reported. Thus, in this paper, we review the latest research results to EMI shielding films for flexible and transparent device using the new materials.

        • KCI등재

          유한요소 해석을 이용한 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지 과정에서의 휨 현상 분석

          김금택,권대일,Kim,,Geumtaek,Kwon,,Daeil 한국마이크로전자및패키징학회 2018 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.25 No.1

          기술의 발전과 전자기기의 소형화와 함께 반도체의 크기는 점점 작아지고 있다. 이와 동시에 반도체 성능의 고도화가 진행되면서 입출력 단자의 밀도는 높아져 패키징의 어려움이 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 산업계에서는 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FO-WLP)에 주목하고 있다. 또한 FO-WLP는 다른 패키지 방식과 비교해 얇은 두께, 강한 열 저항 등의 장점을 가지고 있다. 하지만 현재 FO-WLP는 생산하는데 몇 가지 어려움이 있는데, 그 중 한가지가 웨이퍼의 휨(Warpage) 현상의 제어이다. 이러한 휨 변형은 서로 다른 재료의 열팽창계수, 탄성계수 등에 의해 발생하고, 이는 칩과 인터커넥트 간의 정렬 불량 등을 야기해 대량생산에 있어 제품의 신뢰성 문제를 발생시킨다. 이러한 휨 현상을 방지하기 위해서는 패키지 재료의 물성과 칩 사이즈 등의 설계 변수의 영향에 대해 이해하는 것이 매우 중요하다. 이번 논문에서는 패키지의 PMC 과정에서 칩의 두께와 EMC의 두께가 휨 현상에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 알아보았다. 그 결과 특정 칩과 EMC가 특정 비율로 구성되어 있을 때 가장 큰 휨 현상이 발생하는 것을 확인하였다. As the size of semiconductor chip shrinks, the electronic industry has been paying close attention to fan-out wafer level packaging (FO-WLP) as an emerging solution to accommodate high input and output density. FO-WLP also has several advantages, such as thin thickness and good thermal resistance, compared to conventional packaging technologies. However, one major challenge in current FO-WLP manufacturing process is to control wafer warpage, caused by the difference of coefficient of thermal expansion and Young's modulus among the materials. Wafer warpage induces misalignment of chips and interconnects, which eventually reduces product quality and reliability in high volume manufacturing. In order to control wafer warpage, it is necessary to understand the effect of material properties and design parameters, such as chip size, chip to mold ratio, and carrier thickness, during packaging processes. This paper focuses on the effects of thickness of chip and molding compound on 12" wafer warpage after PMC of EMC using finite element analysis. As a result, the largest warpage was observed at specific thickness ratio of chip and EMC.

        • KCI등재

          수상/해상 태양광발전 시스템의 패키징 기술개발 동향

          최수빈,김명훈,김광석,Choi,,Su,Bin,Kim,,Myounghun,Kim,,Kwang-Seok 한국마이크로전자및패키징학회 2020 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.27 No.3

          The importance of floating photovoltaic systems has recently been emerging to address some issues arising from the installation of conventional ground-mounted photovoltaics. Floating photovoltaics have a few advantages such as cutting down land usage, reducing water evaporation or creating algae. Though there is still necessity to supplement with technical issues: mechanical stability, reliability and long-term durability of floaters and modules. In this paper, we focus the current level of packaging development and introduce research trends that could be applied to next-generation floating photovoltaics.

        • KCI등재

          수열합성을 이용한 ZnO 마이크로 구조의 성장 및 전사

          양동원,이원우,박원일 한국마이크로전자및패키징학회 2017 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.24 No.4

          Recently, there has been substantial interest in flexible and wearable devices whose properties and performances are close to conventional devices on hard substrates. Despite the advancement on flexible devices with organic semiconductors or carbon nanotube films, their performances are limited by the carrier scattering at the molecular to molecular or nanotube-to-nanotube junctions. Here in this study, we demonstrate on the vertical semiconductor crystal array embedded in flexible polymer matrix. Such structures can relieve the strain effectively, thereby accommodating large flexural deformation. To achieve such structure, we first established a low-temperature solution-phase synthesis of single crystalline 3D architectures consisting of epitaxially grown ZnO constituent crystals by position and growth direction controlled growth strategy. The ZnO vertical crystal array was integrated into a piece of polydimethylsiloxane (PDMS) substrate, which was then mechanically detached from the hard substrate to achieve the freestanding ZnO-polymer composite. In addition, the characteristics of transferred ZnO were confirmed by additional structural and photoluminescent measurements. The ZnO vertical crystal array embedded in PDMS was further employed as pressure sensor that exhibited an active response to the external pressure, by piezoelectric effect of ZnO crystal. 최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.

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