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장기간 염수분무시험을 통한 자동차용 반도체 소자 고장 유형 분석
장유철(You-Cheol Jang),서민우(Min-Woo Seo) 한국자동차공학회 2022 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2022 No.6
As automobile systems develop, the importance of automotive semiconductors is rising, and now it has become the most used core part. Accordingly, the reliability of automotive semiconductors is being strengthened. In particular, durability studies in various environments are being actively conducted because automobiles operating in harsh environments are not only exposed to high temperature/humidity, but also have to ensure durability in coastal environments containing a lot of salt. In this study, evaluation of long-term salt spray test for automotive semiconductors was conducted. The deterioration process of solder, a material widely used in automotive semiconductor packaging, was analyzed. All of the AEC-Q100 standards were satisfied, but the cause of the failure was investigated at 480 hours based on the salt spray test. It was analyzed that physical destruction on Sn layer was caused by the chemical reaction with NaCl.
토픽모델 및 특허분석을 통한 차량용 반도체 기술 추세 분석
남대경(Daekyeong Nam),최경현(Gyunghyun Choi) 한국기술혁신학회 2018 기술혁신학회지 Vol.21 No.3
미래의 자동차는 친환경 자율주행이 가능한 이동형 생활공간으로 진화하고 있다. 차량내 각종 정보를 전기적으로 처리, 제어하고 명령하는 역할이 필수적으로 작용하며 자율주행, 친환경 자동차와 같은 미래 자동차는 차량용 반도체가 핵심 역할을 할 것으로 기대된다. 차량용 반도체 산업 육성을 위해서는 기술 트렌드를 파악하고 요구사항을 반영한 기술과 품질을 사전에 확보해야, 산업 경쟁력을 갖추고 기술혁신을 이룰 수 있다. 하지만, 현재까지 기술 트렌드의 체계적인 분석이 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 특허분석과 토픽모델을 활용하여 차량용 반도체 기술 추세를 분석하였고, 전기차, 운전보조, 디지털 제조와 같은 주요기술을 확인하였다. 기술 트렌드는 정부규제, 시장니즈, 기술융합 등에 따라 요소기술, 기술특성 등이 변화한다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 차량용 반도체 산업의 R&D 정책수립과 산업계의 기술전략 수립을 위한 의사결정에 도움을 줄 것으로 기대된다. 또한 기술의 세부 요소기술 분류와 트렌드 분석결과를 제공하여 향후 세부적인 연구개발 방향과 특허전략 수립에 효과적으로 활용될 것으로 기대된다. Future automobiles are evolving into movable living spaces capable of eco-friendly autonomous driving. The role of electrically processing, controlling, and commanding various information in the vehicle is essential. It is expected that the automotive semiconductor will play a key role in the future automobile such as self-driving and eco-friendly automobile. In order to foster the automotive semiconductor industry, it is necessary to grasp technology trends and to acquire technology and quality that reflects the requirements in advance, thereby achieving technological innovation with industrial competitiveness. However, there is a lack of systematic analysis of technology trends to date. In this study, we analyzed the technology trends of automotive semiconductors using patent analysis and topic model, and confirmed technologies such as electric cars, driving assistance, and digital manufacturing. The technology trends showed that element technology and technical characteristics change according to technology convergence, market needs, and government regulations. Through this research, it is expected that it will help to make R&D policy for automotive semiconductor industry and to make decision for industrial technology strategy establishment. In addition, it is expected that it will be used effectively in detail research direction and patent strategy establishment by providing detailed classification of technology and trend analysis result of technology.
장유철(You-Cheol Jang),서민우(Min-Woo Seo) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
The durability of power semiconductor devices, which are key parts of electric vehicles, is important. Ultrasound testing is used as a non-destructive testing method to verify durability. The ultrasonic image conversion developed in this paper is useful for verifying the durability inside the MOSFET. The degree of deterioration was checked by automatically measuring the image conversion and peeling area, and confirmed through electrical characteristics. Therefore, it is a new verification method for power semiconductors that can determine device durability along with image conversion.
자동차 반도체 웨이퍼 검사용 프로브카드의 레이저 솔더링 공정 최적화
김명인(Myeongin Kim),김미송(Mi-song Kim),홍원식(Wonsik Hong),이혜민(Hye-min Lee) 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
프로브 카드 (Probe card)는 반도체 웨이퍼 (Wafer) 상에 각각의 반도체 소자 (Device, Chip)의 회로를 검사하는 부품으로, 반도체 칩과 프로브 카드 핀 (Pin)의 접촉으로 인한 전기적 신호에 따라 불량 유무를 검사하는 역할을 한다. 현재 반도체 회로 미세화에 따라 웨이퍼 당 칩 개수가 증가 함에 따라 프로브 카드가 동시에 측정해야 하는 칩의 Pad 면적은 감소하고, Probe Pin 수는 증가하고 있다. 또한 자동차용 반도체의 경우, 고온 동작과 장기 신뢰성이 요구됨에 따라 고내열 특성이 요구된다. 현재 프로브카드는 기판의 열적 스트레스를 감소시키고, 다수의 Pin 위치 정밀도 제어를 위해선택적 솔더링 (Selective soldering) 공정 중 하나인 레이저 솔더링 (Laser soldering) 공정을 적용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 대표적 무연솔더인 융점 220℃의 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 솔더와 고내열 특성 향상을 위해 융점 227℃의 Sn-0.7Cu을 사용하여 레이저 솔더링 접합공정 최적화 개발을 하였다. 미세 피치 대응을 위해 평균 분말입도 2-11㎛의 Type 7 솔더 페이스트를 사용하였고, 각각의 솔더 조성에 따른 접합 특성 및 기계적 강도를 비교 분석하였다. 3초 내외의 레이저 접합공정 최적화를 통해 SAC305와 Sn0.7Cu 솔더의 Probe 접합강도를 각각 36.2 gf와 38.8 gf를 도출 하였다. 또한 Probe 솔더 접합부의 고내열 특성 비교를 위해 열충격시험 (Thermal cycling test, TCT)을 -25-115 ℃, 각 온도 유지 시간 10 min 조건에서 700 Cycles 진행 하였으며, TCT 후 접합강도는 초기 대비 40% 이내임을 확인 하였다.