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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 오태성
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 홍익대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2018
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최근 ICT 산업을 이끌 차세대 성장 동력으로서 웨어러블 디바이스와 같이 유연하고 신축성 있는 신축전자소자 개발에 대한 관심이 고조되고 있다. 신축전자소자를 구성하기 위해서는 기존의 단단한 전자소자 재료들과는 다른 신축기판과 신축배선, 그리고 신축전자부품을 실장하는 신축성 전자패키징 기술이 요구된다. 신축기판 소재로는 실리콘 탄성중합체인 polydimethylsiloxane(PDMS)을 사용하며 회로배선에 신축성을 부여하기 위해 금속배선의 기하학적인 구조를 변경하는 방식과 전도성 나노입자와 신축성 고분자 물질과의 복합제를 형성하여 배선소재 자체에 전기전도성과 신축성을 부여하는 방식의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 또한 실리콘 칩을 대체하기 위한 신축성 고분자 반도체에 관한 연구결과도 보고되고 있다. 그러나 지금까지의 연구결과는 상용화된 기존의 전자 디바이스의 성능과 비교하여 아직 걸음마 단계에 불과하다. 신축전자소자를 형성하는 기술에 대한 연구는 매우 초기 단계로 신축성을 가지는 반도체 칩과 전자부품들을 형성하는 것이 매우 어렵기 때문에, 신축기판 위에 단단한 칩 접속부를 분리된 섬(Island) 구조로 배열하고 이러한 신축성이 없는 단단한 전자부품들 사이를 신축배선으로 상호 연결하는 island-bridge 신축구조가 현실적인 대안으로 여겨지고 있다.
본 논문에서는, 섬 구조의 신축성 전자소자에 적용하기 위한 신축성 전자패키징용 강성도 국부변환 신축기판을 구현하고 신축성 회로 배선 및 플립칩 공정기술에 대해 연구하였다. 100% 이상의 인장범위에서도 신축성과 전기적 특성이 우수한 코일 형태의 전도성사 신축배선을 형성하였으며 코일 피치별 전기적 특성을 분석하였다. 강성도가 서로 다른 PDMS와 flexible printed circuit board(FPCB)를 결합하여 인장에 따른 응력을 효과적으로 억제하는 강성도 국부변환 신축기판을 형성하였다. 또한 신축성 기판의 플립칩 공정변수 분석을 위해 Si 기판, FPCB 및 PDMS 기판을 사용하여 본딩압력과 전도성 입자의 특성에 따른 플립칩 접속저항을 분석하였다. 이를 통해 인장과 굽힘 변형에도 칩 접속부의 신뢰성이 우수한 강성도 국부변환 신축패키지를 구현할 수 있었다.
본 논문에서는, 섬 구조의 신축성 전자소자에 적용하기 위한 신축성 전자패키징용 강성도 국부변환 신축기판을 구현하고 신축성 회로 배선 및 플립칩 공정기술에 대해 연구하였다. 100% 이상의 인장범위에서도 신축성과 전기적 특성이 우수한 코일 형태의 전도성사 신축배선을 형성하였으며 코일 피치별 전기적 특성을 분석하였다. 강성도가 서로 다른 PDMS와 flexible printed circuit board(FPCB)를 결합하여 인장에 따른 응력을 효과적으로 억제하는 강성도 국부변환 신축기판을 형성하였다. 또한 신축성 기판의 플립칩 공정변수 분석을 위해 Si 기판, FPCB 및 PDMS 기판을 사용하여 본딩압력과 전도성 입자의 특성에 따른 플립칩 접속저항을 분석하였다. 이를 통해 인장과 굽힘 변형에도 칩 접속부의 신뢰성이 우수한 강성도 국부변환 신축패키지를 구현할 수 있었다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 및 범위 5참고문헌 8제 2 장 이론적 배경 112.1 전자패키지 112.1.1 전자패키지 기술 동향 132.1.2 전자패키지 칩 접속방법 182.1.3 플립칩 공정 분류 212.1.3.1 솔더범프 리플로우 플립칩 본딩 212.1.3.2 접착제 플립칩 본딩 242.2 웨어러블 디바이스용 유연/신축 전자패키지 272.2.1 유연/신축 기판 소재 272.2.2 유연/신축 배선 형성기술 302.2.2.1 기하학적 구조의 신축배선 302.2.2.2 신축소재를 이용한 신축배선 332.2.3 유연/신축 반도체 구동소자 36참고문헌 38제 3 장 코일형 전도성사 신축배선과 이를 이용한 신축히터 473.1 서언 473.2 실험방법 483.2.1 코일형 전도성사 신축배선 형성공정 483.2.2 코일형 전도성사 신축히터 형성공정 543.3 결과 및 고찰 573.3.1 전도성사 인장특성 573.3.2 신축성 고분자부의 인장특성 613.3.3 코일형 전도성사 신축배선 구조 633.3.4 코일형 전도성사 신축배선의 전기적 특성 분석 673.3.4.1 코일 피치에 따른 전기적 특성 673.3.4.2 인장시험의 변형률 속도에 따른 전기적 특성 763.3.4.3 인장 반복에 따른 내구성 평가 813.3.5 코일형 전도성사 신축히터 873.3.5.1 코일형 전도성사 신축히터의 발열 특성 873.3.5.2 인장에 따른 발열 특성 973.4 요약 및 결론 99참고문헌 101제 4 장 강성도 국부변환 신축기판의 플립칩 공정 1054.1 서 언 1054.2 실험방법 1064.2.1 플립칩 공정용 칩/기판 형성공정 1064.2.2 강성도 국부변환 신축기판 형성공정 1124.2.3 ACA 플립칩 접속공정 1154.2.4 강성도 국부변환 신축패키지의 인장 및 굽힘시험 1174.3 결과 및 고찰 1184.3.1 강성도 국부변환 신축기판의 FPCB/PDMS 계면접착력 1184.3.2 기판 특성에 따른 플립칩 접속부의 전기적 특성분석 1234.3.2.1 Si 기판상의 본딩압력별 ACA 플립칩 접속저항 1254.3.2.2 FPCB, FPCB/PDMS 강성도 국부변환 신축기판 1354.3.2.3 ACA 전도성 입자 특성에 따른 FPCB/PDMS 신축기판의 플립칩 접속저항 분석 1494.3.3 강성도 국부변환 신축패키지의 유연성 및 신축성 평가 1554.3.3.1 강성도 국부변환 신축패키지의 인장시험 1554.3.3.2 강성도 국부변환 신축패키지의 굽힘시험 1604.4 요약 및 결론 166참고문헌 169제 5 장 결 언 172ABSTRACT 173
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