• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.17-27
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• 2011

본 논문에서는 솔더의 온도 변화에 따른 변형 거동을 평가하기 위하여 솔더 재료의 열변형 거동을 파악할 수 있는 전단시편을 고안하여 온도변화에 따르는 열변형 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 전단시편은 열팽창계수가 다른 두 금속 막대와 그 사이 공간에 접합된 솔더로 구성되어 있으며, 솔더는 유연 솔더 (Sn/36Pb/2Ag)와 무연 솔더 (Sn/3.0Ag/0.5Cu) 두가지를 대상으로 하였다. 실시간 무아레 간섭계를 이용하여 세 온도 사이클 동안의 각 온도단계에서 변 위 분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고 그로부터 온도에 따른 유연 솔더와 무연 솔더의 열변형 특성을 비교하였다. 유한요소해석을 통하여 여러 연구자가 제시한 솔더의 점소성 물성치를 평가하였으며 유연 솔더의 경우에는 Darveaux가 제안한 Anand 모델, 무연 솔더의 경우 Chang이 제안한 Anand 모델을 사용한 해석 결과가 실험 결과와 가장 일치한다는 것을 밝혔다. 평가된 재료 모델을 사용하여 무연 솔더와 유연 솔더가 포함된 전단시편을 유한요소 해석하고 솔더의 점소성 거동 을 자세하게 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1377-1384
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• 2010

본 논문에서는 솔더 재료 중에서 가장 많이 사용되어 온 Sn37Pb 솔더에 대한 변형거동을 가장 정확히 나타낼 수 있는 재료 모델을 결정하기 위한 방법을 연구하였다. 이를 위해 실제 전자패키지와 유사한 변형 거동을 보이는 시편을 제작하였고 상온에서 $125^{\circ}C$ 까지의 열 사이클 하에서 모아레 간섭계를이용하여 변형을 측정하는 실험을 수행하였다. Sn37Pb 솔더에 대해 세 가지 서로 다른 구성방정식을 적용하여 시편에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 실험 결과 나타난 시편의 굽힘 변형과 해석 결과나타난 굽힘 변형을 비교하였고, 세 가지 재료모델의 계수를 미지수로 놓고 최적설계 기법을 적용하여 유한요소 해석과 실험 결과가 최대한 일치하는 계수 값을 결정하였다. 이를 통해 Anand 에 의해 제안된 구성방정식이 솔더의 거동을 가장 잘 표현한다고 결론을 낼 수 있었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제10권2호
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• pp.86-94
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• 2009

This paper deals with the creation of a new, low-cost point/position tracking system that can measure deformations in engineering structures with simple commercially widespread cameras. Though point tracking systems do exist today, such as Stereo Pattern Recognition (SPR) and Projection Moir$\acute{e}$ Interferometry (PMI) systems, they are far too costly to use to analyze small, simple structures because complex optical components such as large flashes, high-resolution cameras and data acquisition systems with several computers are required. We developed a point tracking system using commercial cameras. This system used IR LEDs and commercial IR CCD cameras to minimize the interference posed by other extraneous light sources. The main algorithm used for this system is an optical point tracking algorithm, which is composed of the point extraction algorithm and the point matching algorithm for 3-D motion estimation. a series of verification tests were performed. Then, the developed point tracking system was applied to measure deformations of an acrylic plate under a mechanical load. The measured deformations of the acrylic plate matched well with the numerical analysis results. The results indicate that the developed point tracking system is reliable enough to measure continuous deformed shapes of various engineering structures.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.37-44
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• 2013

유연 솔더가 실장된 패키지와 무연 솔더가 실장된 패키지의 온도에 따른 변형 거동은 솔더 자체의 물성치 뿐만 아니라 패키지를 구성하는 재료의 물성치에도 큰 영향을 받는다고 알려져 있다. 본 논문에서는 스트레인 게이지의 온도특성을 이용하여 미지 재료의 열팽창계수를 결정하는 방법을 정립하고, 반도체 패키지 몰딩 화합물의 열팽창계수를 실험적으로 구하였다. 탄소강과 알루미늄 시편을 기준 시편으로 사용하고 스트레인 게이지 측정을 통하여 온도에 따른 유연 솔더용 몰딩 화합물과 무연 솔더용 몰딩 화합물의 열팽창계수를 구하고, 무아레 간섭계를 이용하여 비접촉적으로 열팽창 계수를 측정하여 결과를 비교하였다. 기준 시편에 따른 두 가지 스트레인 게이지 실험 결과와 무아레 실험 결과가 잘 일치하여서 실험방법에 신뢰성이 있는 것을 보였다. 유연 솔더용 몰딩 화합물의 경우에는 열팽창계수가 온도에 관계없이 약 $15.8ppm/^{\circ}C$로 측정되었고, 무연 솔더용의 경우에는 $100^{\circ}C$이하의 온도에서 몰딩 화합물의 열팽창계수는 약 $9.9ppm/^{\circ}C$이었으나 $100^{\circ}C$이상에서는 온도가 증가함에 따라 열팽창계수가 급격하게 증가되어 $130^{\circ}C$에서는 $15.0ppm/^{\circ}C$의 값을 가졌다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권2호
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• pp.17-28
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• 2012

WB-PBGA 패키지를 구성하는 솔더볼 재료나 수지 복합재의 열-기계적 물성치는 온도에 대단히 큰 영향을 받을 뿐 아니라, 온도가 유지되는 시간에도 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 변형 거동을 신뢰성 있게 해석하기 위하여 재료의 비선형성을 고려한 유한요소 해석을 수행하고 무아레 간섭계 실험결과와 비교하였다. 먼저 수지 복합재의 점탄성 거동을 파악하기 위해 수지 접합재와 패키지 기판으로 구성된 이종접합체를 대상으로 하여 수지 복합재의 온도와 시간에 종속적인 점탄성 거동에 대해 유한요소 해석을 수행하고 결과를 분석하였다. 무연 솔더가 실장된 WB-PBGA의 열-기계적 거동을 파악하기 위하여 솔더는 점소성 물성치를, 수지 복합재는 점탄성 물성치를 적용하여 온도 변화에 따르는 유한요소 변형해석을 수행하여 실험결과와 비교하였다. 결과적으로 패키지의 변형은 수지 복합재의 재료 모델에 따라 대단히 크게 달라지며, 수지 복합재는 온도와 시간에 영향을 받는 점탄성 물성으로 해석해야 함을 알 수 있었다. 본 논문에서와 같은 SAC 계열 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 경우 유리전이 온도가 $135^{\circ}C$ 정도로 비교적 높은 B-type 수지 복합재의 점탄성 물성치를 적용했을 때 상대적으로 신뢰성 있는 해석 결과를 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다.