• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.140-140
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• 2013

3차원 실장을 위한 TSV의 제조 공정 중에 발생할 수 있는 Cu의 돌출 거동에 대해 연구하였다. Cu의 돌출은 반도체를 제조할 때 고온(>$350^{\circ}C$) 공정인 BEOL (back end of line) 중에 발생하는 현상이다. Cu의 돌출은 Si과 Cu의 열팽창계수 차이에 의해 발생하는 현상으로 고온 공정 뿐만아니라 열충격 시험과 같은 열피로에 의해서 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 $-65^{\circ}C$에서 15분과 $150^{\circ}C$에서 15분을 1 사이클로 설정하여 0, 250, 500, 1000 사이클의 열충격 시험을 수행하였다. 열충격 시험 후 각 사이클에서의 Cu 돌출 거동과 Cu의 표면 거칠기 변화에 대해 연구하였다.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.327-332
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• 2013

일본 연구에서는 열충격 시험을 통한 태양전지의 파괴모드에 따른 전기적 특성을 분석하였다. 시편은 Photovoltaic Module을 만들기 전 3 line Ribbon을 Tabbing한 단결정 Solar Cell을 제작하였다. 열충격 시험 Test 1의 온도조건은 저온 $-40^{\circ}C$, 고온 $85^{\circ}C$, Test 2는 저온 $-40^{\circ}C$, 고온 $120^{\circ}C$에서 Ramping Time을 포함하여 각각 15분씩, 총 30분을 1사이클로 500사이클을 각각의 조건으로 수행하였다. 열충격 시험 후 Test 1에서는 4.0%의 효율 감소율과 1.5%의 Fill Factor 감소율을 확인하였으며, Test 2에서는 24.5%의 효율 감소율과 11.8%의 Fill Factor 감소율을 확인하였다. EL(Electroluminescence)촬영 및 단면을 분석한 결과, Test 1과 Test 2 시편 모두 Cell 표면 및 내부에서의 Crack이 발견되었다. 하지만, Test 2의 시험이 Test 1보다 가혹한 온도조건의 시험으로 인해 Test 1에서 나타나지 않았던, Cell 파괴를 Test 2에서 확인하였다. 결국, Test 1에서 효율의 직접적인 감소 원인은 Cell 내부에서의 Crack이며, Test 2에서는 Cell 내부에서의 Crack 및 Cell 파괴로 인한 Cell 자체의 성능저하로 효율이 크게 감소한다는 것을 본 실험을 통하여 규명하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.225-227
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• 2005

Sn-8wt%Zn-3wt%Bi (이하, Sn-8Zn-3Bi) 솔더의 장기 신뢰성을 평가하기 위하여 열 충격 시험을 행하였다. 열 충격 시험은 $-40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$범위에서 1000 사이클 동안 하였다. 접합 기판으로는 각각 OSP(Organic Solderability Preservative), Sn 그리고 Ni/Au 처리를 한 PCB(Printed Circuit Board) 패드를 사용하였다. 접합에 사용한 부품은 1608 Chip(Multi Layer Chip Capacitor, Chip Resistor) 으로 전극 부위에 Sn-37wt%Pb, Sn 도금하여 사용하였다. 솔더링 후 1608 Chip의 전단 강도와 솔더링부에서 미세조직 및 IMC(Inter Metallic Compound) 변화를 관찰하였다. 측정결과, Sn-8Zn-3Bi 솔더의 초기 전단 강도는 기판의 표면처리에 상관없이 약 40N 이상이었다. 그리고 열충격 시험 1000 사이클 후에는 모든 기판에서 2N 정도 약간의 강도 저하를 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권2호
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• pp.35-40
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• 2007

Sn-8Zn-3Bi 무연 솔더 페이스트의 접합부신뢰성 및 적합성을 평가하기 위해 유(SnPb) 무연(Sn, SnBi)도금된 Cu 리드프레임 QFP(Quad Flat Packager)를 사용하여 열충격 조건 하에서의 인장 강도의 변화 및 파괴 기구에 대한 분석을 실시하였다. 리드 도금의 종류에 상관없이 모든 시험 시편에서 열충격 사이클 수의 증가에 비례하여 접합부의 취성 특성이 강화되어 인장 강도가 감소하는 것을 확인하였다. 하지만, 접합부에는 열팽창 계수의 차이에 의해 야기될 수 있는 미세 균열은 발견되지 않았다. 단면 관찰 및 변위 이력 곡선 분석을 통하여 열충격 사이클 수의 증가에 따른 인강 강도의 감소는 접합부의 파괴 기구의 변화에 기인되었음을 확인하였다. 본 실험을 통해 Sn-3Zn-3Bi 솔더의 유 무연 도금 Cu 리드프레임과의 우수한 작업 특성과 열충격 환경 하에서도 우수한 기계적 접합 특성을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제21권1호
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• pp.26-32
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• 2012

본 연구에서는 PV(photovoltaic)모듈에서 경년에 따른 효율 저하의 원인을 분석하기 위해 셀 레벨에서의 열충격 시험을 수행하였다. 열충격 시험의 조건은 $-40^{\circ}C$에서 $85^{\circ}C$로 각각 15분씩 30분을 1사이클로 하였으며, 열충격 시험 500 사이클 동안 100 사이클 간격으로 EL분석 및 I-V분석을 수행하였다. 효율 감소율은 단결정 Bare Cell이 8%, Solar Cell이 9%였으며, 다결정 Bare Cell이 6%, Solar Cell이 13%의 감소율을 보였다. 열충격 시험 후 Solar Cell은 표면 손상으로 인한 효율저하를 확인할 수 있었다. Bare Cell의 경우 표면의 손상이 없었지만, 효율이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 이는 Fill Factor 분석에 의해 경년 시 나타나는 누설전류에 의한 소모전력 증가로 효율 저하에 영향을 준 것으로 판단된다. 또한, Bare Cell보다 Solar Cell에서의 효율 감소율이 상대적으로 높게 나타난 결과는 표면 손상 및 소모 전력의 증가로 인해 Solar Cell 효율에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 향후 단면 분석법 및 다양한 조건의 시험 기법을 활용하여 PV모듈 뿐 아니라 Cell 레벨에서의 불규칙한 효율 및 Fill Factor의 감소 원인을 검토하고, Solar Cell에서의 효율 저하가 가속되는 원인에 대한 대책 방안 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.91-95
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• 2012

본 연구에서는 열충격 시험을 통하여 Cell레벨에서의 효율저하 특성을 분석하였다. 열충격 시험은 PV모듈의 시험 규격인 KS C IEC-61215를 이용하여 보다 가혹한 조건인 $-40^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$의 조건으로 500사이클 수행하였다. I-V 측정을 통하여 효율을 분석한 결과, 열충격 시험 전 13.9%에서 열충격 시험 후 11.0%로 효율이 저하 됐으며, 감소율은 20.9% 나타났다.EL촬영을 통해 표면을 분석한 결과 Ribbon접합부 및 Gridfinger의 손상으로 확인 됐으며, 보다 정확한 효율 저하의 원인을 분석하기 위해 단면분석을 실시한 결과 표면손상으로 확인 되었던 위치의 Cell내부에서도 Crack을 확인 할 수 있었다. 또한 FF값을 분석한 결과 열충격 시험 전 72.3%에서 시험 후 62.0%로 11.8%의 감소율을 보였다. 따라서, 경년 시 나타나는 효율저하는 Cell자체의 소모전력 증가와 외부환경에 의한 표면 손상 및 Cell내부의 Crack에 기인하여 가속된다고 판단된다.

• 에너지공학
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• 제21권3호
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• pp.249-253
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• 2012

본 연구에서는 열충격 시험을 통하여 Cell 레벨에서의 효율저하 특성을 분석하였다. 열충격 시험은 PV모듈의 시험 규격인 KS C IEC-61215를 이용하여 보다 가혹한 조건인 $-40^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$의 조건으로 500사이클을 수행하였다. I-V 측정을 통하여 효율을 분석한 결과, 열충격 시험 전 13.9%에서 열충격 시험 후 11.0%로 효율이 저하 됐으며, 감소율은 20.9%로 나타났다. EL촬영을 통해 표면을 분석한 결과 Ribbon접합부 및 Gridfinger의 손상으로 확인 됐으며, 보다 정확한 효율 저하의 원인을 분석하기 위해 단면분석을 실시한 결과, 표면손상으로 확인 되었던 위치의 Cell 내부에서도 Crack을 확인할 수 있었다. 또한, FF(Fill Factor)값을 분석한 결과 열충격 시험 전 72.3%에서 시험 후 62.0%로 11.8%의 감소율을 보였다. 따라서, 경년 시 나타나는 효율저하는 I-V 특성 곡선의 변화에 따라 병렬저항($R_{SH}$)이 감소하여 Cell자체의 소모전력 증가 및 표면 손상, Cell 내부의 Crack에 기인하여 가속된다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.62-68
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• 2016

Feeder cable assembly는 정보통신용 자동차부품이다 기능을 제대로 하지 않으면 자동차의 제어와 안전에 큰 문제가 발생한다. 가속수명시험은 시험시간을 단축할 목적으로 짧은 시간에 잠재적인 고장모드와 고장을 찾기 위하여 기속조건(스트레스, 스트레인, 온도 등)에서 실험을 실시하는 것이다. 고장원인은 부품의 품질과, 고장으로 유도하는 공정, 디자인에 의해 발생하는 결함이다. 열충격은 온도차에 의하여 부품의 열팽창 정도가 다른 것에 기인한다. 열충격시험은 부품이 급격한 온도차를 견디는 능력을 실험하는 것이다. 본 연구에서는 가속시험의 coffin-manson 식을 이용하여 정상조건(최고온도 $80^{\circ}C$, 최저온도 $-40^{\circ}C$)과 가속조건(최고온도 $120^{\circ}C$, 최저온도 $-60^{\circ}C$)을 이용하여 가속계수를 계산하여 2.25 값을 얻었다. 정상조건에서 1,000 사이클 실험이 가속조건에서 444 사이클 실험만하여도 됨을 알 수 있었다. Bx 수명 식을 이용하여 가속조건에서 시료가 5개, B0.04%.10years 조건에서 747 사이클 결과를 얻었다. 정상조건에서 1,000 사이클, 가속조건에서 747 사이클 실험한 feeder cable assembly 시료 5개를 각각 네크워크 분석기를 이용하여 성능시험을 실시하고, 와이블분포의 모수분포값을 비교한 결과 가속이 잘 되었음을 알 수 있었다. 동등한 신뢰도에서 가속실험을 통하여 시험시간을 1/4 정도 단축할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권5호
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• pp.450-457
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• 2009

열차폐 코팅 시편에 대하여 열충격을 주기적으로 가한 후 발생하는 결함을 관찰하였다. 실험에 사용 된 열차폐 코팅 시편은 인코넬-738로 제작된 모재 위에 CoNiCrAlY 본드 코팅층과 $ZrO_2-8wt%Y_2O_3$ 세라믹탑 코팅층이 플라즈마 용사 방법으로 올려진 형태로 되어있다. 열충격 시험은 $1000^{\circ}C$의 고온으로 가열했다가 상온으로 급격하게 냉각시키는 가혹한 조건으로 실행되었고, 사이클 수가 증가함에 따라 열충격의 피로도 또한 증가하였다. 시험후 시편 내부의 미세 조직 변화와 결함을 전자현미경으로 관찰하고, 시편의 기계적인 특성을 측정하여 그 변화 양상을 살펴보았다. 열충격 주기실험후 본드 코팅층과 세라믹 탑 코팅층 사이에 발생하는 TGO 산화물층에 대한 변화 양상과 이에 대한 와전류 신호를 측정하여 TGO층 성장 거동의 비파괴적인 평가를 위한 실험을 진행하였다. 본 연구를 통하여 마이크로 단위의 TGO층에 대한 와전류검사의 적용 가능성을 확인하고 열차폐 코팅의 수명을 예측할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제15권6호
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• pp.5-10
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• 2011

A turbocharger is subjected to rapid temperature changes during thermal cyclic loads. In order to predict the thermo-mechanical failures, it's very important to estimate temperature distributions under the thermal shock test. This paper suggest the finite element techniques with the temperature histories, a constitutive material model and the mechanical constraints to calculate the thermal stresses and plastic strain distributions for the turbine housing. The first step was to develop a simple coupon approach to represent the failure mechanism of the classical design shapes and secondly applied the actual turbocharger to predict and validate the weak locations under the physical engine test.