• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.15 no.2
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• pp.55-61
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• 2008

This paper shows quantitative reliability evaluations of a Bluetooth module through extending previous qualitative methods limited to structure reliability tests and solder joint reliability tests for Bluetooth modules. Accelerated Life Testing (ALT) of the modules using temperature difference in temperature cycling as an accelerated stress was conducted for quantitative reliability evaluation under field environment conditions. Lifetime distribution parameters were estimated using the failure times obtained through the ALT, and then Coffin-Manson model was implemented. Results of the ALT showed that the failure mode of the modules was open and the failure mechanisms are both crack and delamination. The ALT reproduced the failure mode and mechanisms of failed Bluetooth modules collected from the field. Further, a quantitative reliability evaluation method with respect to various temperature differences in temperature cycling was proposed in this paper. $B_{10}$ lifetime of the module for the temperature difference $70^{\circ}C$ using the proposed method would be estimated as about 4 years.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.13 no.1 s.38
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• pp.63-72
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• 2006

Mobile products, such as cellular phones, PDA and notebook, are subjected to many different mechanical loads, which include bending, twisting, impact shock and vibration. In this study, a cyclic bending test of the BGA package was performed to evaluate the fatigue life. Special bending tester, which was suitable for electronic package, was developed using an electromagnetic actuator. A nonlinear finite element model was used to simulate the mechanical bending deformation of solder joint in BGA packages. The fatigue life of lead-free (95.5Sn4.0Ag0.5Cu) solder joints was compared with that of lead-contained (63Sn37Pb). When the applied load to the specimen is small, the lead-free solder has longer fatigue life than lead-contained solder. The fatigue crack is initialized at the exterior solder joints and is propagated into the inner solder joints.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.40 no.5
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• pp.974-980
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• 2015

Arc thermal spray coating using Al-3%Mg thermal spray wire was carried out to prevent steel from corrosion damage under the marine environment. Post-sealing was applied to Al-3%Mg spray coating treatment using organic/inorganic composite ceramics in order to improve the corrosion resistance of the as-sprayed coating. The results of various electrochemical experiments with sealing treatment indicated that the improvement in corrosion resistance was observed due to low current density in all applied potential range during anodic and cathodic polarization experiments. Futhermore, the natural potential measurement exhibited severe potential fluctuation due to influence of micro-crack presence on the surface of sealed thermal spray coating layer. In addition, the sealed layer was easily eliminated during anodic polarization. Nevertheless, Al-3%Mg spray coating layer improved corrosion resistance by sealing treatment because the sealed coating efficiency was determined to be 92.11%, indicating the exterior environment barrier effect which is based on the Tafel analysis.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.15 no.2
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• pp.185-192
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• 2015

Expansion joint is the essential element of the bridge in many cases. When the bridge faces chloride of preventing freezing on the surface of the bridge, the expansion joints is damaged significantly, thus this reduces service life and increases maintenance cost of the bridge. As a solution of this problem, new technology using high ductile materials for the joint without expansion joint was developed and in this research, crack control performance, preventing leaking after the cracking, and chloride resistance were experimentally evaluated. As a result of the experiment, with PCM and FRC materials, the connecting joint suffered poor crack dispersion and severe damage by the chloride penetration while with high-ductile material, the connecting joint dispersed the tensile deformation to microcracks stably up to 7.5mm. Furthermore, under the sever conditions, the leaking was prevented and penetration of chloride ions was prevented after the crack occurred.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.165-165
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• 2017

지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.337-337
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• 2008

Acoustic emission(AE) 센서의 감도개선을 위해 적합한 압전소자의 특성향상에 대해 연구하였다. AE 센서기술은 재료 내부에 마이크로크랙에 의해 변형과 손상이 생길 때 발생하는 기계적인 진동을 고감도 압전소자를 통해 전기적인 신호로 변환해 재료의 이상 유무를 알 수 있는 유용한 방법이다. AE 센서는 압전소자와 구리 캡 그리고 구리와 황동재질의 떨림판으로 구성되어 있다. 재료의 손상을 알기위한 변위가 낮을 경우 약한 AE 신호가 발생하며 검출하기가 어렵다. 미세변위에 의한 AE신호를 검출하기 위해서는 우수한 전기기계결합계수 (kp)와 압전상수($d_{33}$)를 갖는 압전소자가 필요하다. 이에 본 연구에서는 Pb$(Zr_{0.54}Ti_{0.46})O_3$ + x wt%$Cr_2O_3$ + y wt%$Nb_2O_5$ 조성에서 $Cr_2O_3$, $Nb_2O_5$ 첨가량 x, y 변화에 따른 압전특성과 AE센서특성을 고찰하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.3
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• pp.63-71
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• 2022

In this study, the interfacial reaction and drop impact reliability of Sn-Ag-Cu (SAC) solder and electroless nickel autocatalytic gold (ENAG) were studied. In addition, the solder joint properties with the ENAG surface finish was compared with electroless nickel immersion gold (ENIG) and electroless nickel electroless palladium immersion gold (ENEPIG). The IMC thickness of SAC/ENAG and SAC/ENEPIG were 1.15 and 1.12 ㎛, respectively, which were similar each other. The IMC thickness of the SAC/ENIG was 2.99 ㎛, which was about two times higher than that of SAC/ENAG. Moreover, it was found that the IMC thickness of the solder joint was affected by the metal turnover (MTO) condition of the electroless Ni(P) plating solution, and it was found that the IMC thickness increased when the MTO increased from 0 to 3. The shear strength of SAC/ENEPIG was the highest, followed by SAC/ENAG and SAC/ENIG. It was found that when the MTO increased, the shear strength was lowered. In terms of brittle fracture, SAC/ENEPIG was the lowest among the three joints, followed by SAC/ENAG and SAC/ENIG. Likewise, it was found that as MTO increased, brittle fracture increased. In the drop impact test, it was confirmed that the 0 MTO condition had a higher average number of failures than the 3 MTO condition, and the average number of failures was also higher in the order of SAC/ENEIG, SAC/ENAG, and SAC/ENIG. As a result of observing the fracture surface after the drop impact, it was found that the fracture was between the IMC and the Ni(P) layer.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.32 no.6
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• pp.529-536
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• 2015

A defect could be generated in bolts for a use of oil filters for the manufacturing process and then may affect to the safety and quality in bolts. Also, fine defects may be imbedded in oil filter system. So it is very important that such defects be investigated and screened during the multiple manufacturing processes. Therefore, in order effectively to evaluate the fine defects, the FEM simulations were performed to make characterization in the crack detection of the bolts and the parameters such as number of turns of the coil, the coil size, applied frequency were calculated based on the simulation results. Simulations were carried out for the defect signal of eddy current probe. Exciter and receiver were utilized. In this paper, the FEM simulations were performed in both bobbin-type and pancake-type probe, both probes were optimized under Eddy current FEM simulations and the results of calculation were discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.245-245
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• 2010

최근에 반도체 소자 및 마이크로머신, 바이오센서 등에 사용되는 미세 부품에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 부품을 제작하기 위한 MEMS 공정은 대표적으로 화학용액을 이용한 습식식각, 플라즈마를 이용한 건식식각 등이 주를 이룬다. Micro blaster는 경도가 강하고 화학적 내성을 가지며 용융점이 높아 반도체 MEMS 공정에 어려움이 있는 기판을 다양한 형태로 식각 할 수 있는 기계적인 식각 공정 기술이라 할 수 있다. Micro blaster의 식각 공정은 고속의 날카로운 입자가 공작물을 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압축 응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어진다. 본 연구에서는 micro blaster 장비를 반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 식각 특성에 관하여 확인하였다. Micro blaster 장비와 식각에 사용한 파우더는 COMCO INC. 제품을 사용하였다. Micro blaster를 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 기판의 종류, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 식각 특성에 관하여 분석하였다. 특히 실제 반도체 MEMS 공정에 적용 가능한지 여부를 확인하기 위하여 바이오 PCR-chip을 제작하였다. 먼저 glass 기판과 Si wafer 기판에서의 식각률을 비교 분석하였고, 이 식각률을 바탕으로 바이오 PCR-chip에 사용하게 될 미세 홀과 미세 채널, 그리고 미세 챔버를 형성 하였다. 패턴을 형성하기 위하여 TOK Ordyl 사의 DFR(dry film photoresist:BF-410)을 passivation 막으로 사용하였다. Micro blaster에 사용되는 파우더의 직경이 수${\mu}m$ 이상이기 때문에 $10\;{\mu}m$ 이하의 미세 채널과 미세홀을 형성하기 어려웠지만 현재 반도체 MEMS 공정 기술로 제작 연구되어지고 있는 바이오 PCR-chip을 직접 제작하여 micro blaster를 이용한 반도체 MEMS 공정 기술에 적용 가능함을 확인하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.17 no.4
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• pp.49-60
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• 2010

Semiconductor packages are increasingly moving toward miniaturization, lighter and high performance. Futhermore, packages become thinner. Thin packages will generate serious reliability problems such as warpage, crack and other failures. Reliability problems are mainly caused by the CTE mismatch of various package materials. Therefore, proper selection of the package materials and geometrical optimization is very important for controlling the warpage and the stress of the package. In this study, we investigated the characteristics of the warpage and the stress of several packages currently used in mobile devices such as CABGA, fcSCP, SCSP, and MCP. Warpage and stress distribution are analyzed by the finite element simulation. Key material properties which affect the warpage of package are investigated such as the elastic moduli, CTEs of EMC molding and the substrate. Geometrical effects are also investigated including the thickness or size of EMC molding, silicon die and substrate. The simulation results indicate that the most influential factors on warpage are EMC molding thickness, CTE of EMC, elastic modulus of the substrate. Simulation results show that warpage is the largest for SCSP. In order to reduce the warpage, DOE optimization is performed, and the optimization results show that warpage of SCSP becomes $10{\mu}m$.