• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.23-23
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• 2010

마찰교반접합(Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 일정한 속도로 회전하는 툴이 재료내부에 삽입 되면서 툴과 재료사이에서 마찰열이 발생하여 연화된 재료와 접합 툴 사이에서의 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적다는 장점이 있다. 마찰교반접합은 기존의 저융점 재료에 관한 접합을 넘어서 최근에는 철계 합금, 타이타늄 합금, 니켈계 합금 등 고융점 재료에서의 적용에 관한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 마찰교반접합을 이용하여 위와 같은 강한 재료를 접합하기 위해서는 내구성이 갖추어진 툴이 반드시 수반된다. 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 염화물의 농도가 높은 부식 환경에 적용되는 소재로서, 공식(pitting corrosion) 및 틈부식 (crevice corrosion)에 대한 내식성을 높이기 위하여 Mo의 함량을 6%로 낮추고 20~25% Cr과 Ni을 첨가하여 사용된다. 이러한 고합금의 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 여타 내식성 합금에 비하여 내식성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 최근 SO2 배출에 대하여 규제가 강화되면서 화력 발전소용 탈황 설비 중 일부 장비에서 6% Mo가 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 사용이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 $Si_3N_4$ 툴을 사용하여 Mo이 6% 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강인 1925hMo강을 마찰교반접합하였다. 툴 회전속도 (200rpm, 300rpm, 460rpm, 700rpm)를 변수로 하여 접합을 실시하였다. 접합 후 외관상태를 점검하였으며 광학현미경 (optical microscope)과 주사전자현미경 (scanning electron microscope)을 사용하여 미세조직 관찰을 하였으며 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 통하여 접합부의 기계적 특성을 평가하였다. 그 후 이러한 결과를 통하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.62-62
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• 2010

PVC(Polyvinyl Chloride)와 HDPE(High-density Polyethlene) 하수도관은 수많은 고분자 재료 중에도 높은 기계적 강도를 가지며, 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, PVC와 HDPE 하수관을 연결하기 위해 소모 접착제나 고무링 이용한 소켓 방법 이음 방법은 낮은 수밀성과 기계적 강도로 오 폐수의 누수가 발생되고, 이것이 흙에 스며들어 지하수, 하천 및 토양을 오염시키고 있다. 따라서, 대안으로 최근에는 열판을 이용한 맞대기 융착 용접을 PE 하수도 관에 제한적으로 적용하여 시공하고 있다. 그러나, PVC 하수관은 열을 가할 시 열에 의한 민감한 거동으로 인해 맞대기 융착 용접법이 적용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하수도 관 중, 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 내 충격 PVC 하수도관과 HDPE 이중 벽관의 DSC(Diffential Scanning Calorimeter), TGA(Thermogravimetric analyzer), TMA(Thermomechanical Analysis), DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 분석으로 온도에 따른 열적 거동을 분석하여, 적절한 융착 온도 조건을 제시하였다. 또한 접합강도 향상을 위한 이음부 설계를 제안하여, 융착 용접 특성을 평가하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.81-81
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• 2009

최근 휴대폰, 노트북 등과 같은 소형 멀티미디어 기기의 사용이 증가함에 따라 전자 패키징 산업은 경박단소화를 요구하고 있습니다. 더불어 전기적 신호의 손실을 줄이기 위해 전기, 전자산업체에서는 가볍고 굴곡성이 우수한 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)과 가격이 싸고 신뢰성이 입증된 경성인쇄회로기판(Rigid Printed Circuit Board, RPCB)의 전극간 접합에 많은 관심을 보이고 있습니다. 기존에 연성인쇄회로기판과 경성인쇄회로기판을 접합하는 방식으로는 connector를 이용한 체결법이 사용되고 있지만 완성품의 부피가 커지고 자동화 공정이 힘들며 I/O 개수가 제한적이어서 신호전달에 취약한 단점이 있습니다. 또한, 최근 FPCB를 RPCB에 접합하는데 interconnection으로 이방성 도전 필름(Anisotropic conductive film, ACF) 또는 비전도성 필름(Non-conductive film)이 널리 사용되고 있습니다. 하지만 필름의 가격이 비싸고, 낮은 전기 전도도를 보이며, 신뢰성 특성이 낮다는 단점을 가지고 있습니다. 본 실험에서는 기존의 connector 방식과 접착 필름을 이용한 방식을 대체하기 위하여 솔더를 interlayer로 이용하여 열과 압력으로 접합하는 방법에 대하여 연구하였습니다. 실험에 사용된 솔더의 조성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu (in wt%)이고, RPCB와 FPCB의 표면처리는 ENIG로 하였습니다. 접합 온도와 접합 시간에 따라 최적의 접합 조건을 도출하고자 하였고, 접합된 시편을 가지고 신뢰성 테스트를 진행하였습니다. $85^{\circ}C$/85% 고온고습 시험과 고온 방치 시험을 통하여 접합부의 신뢰성을 테스트 하였고, 90도 Peel test로 기계적 접합 강도를 측정하였고, 파괴 단면을 Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-dispersive spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)로 분석하였습니다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.14 no.2 s.43
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• pp.35-40
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• 2007

The pull strength and fracture mechanism were investigated to evaluate the reliability and compatibility of Sn-8Zn-3Bi joints, the solder paste on lead and lead-free plating under thermal shock conditions. At the Sn-8Zn-3Bi solder joint, no crack initiation was observed during thermal shock test. After 1000 cycles, the strength of the solder joint decreased not sharply but reduced gradually compared with initial conditions. The decrement of strength was affected by ${\gamma}-Cu_5Zn_8$ IMC growth which caused the IMC fracture on the fracture surface and a change in fracture mode and initial crack point. Clearly, the Sn-8Zn-3Bi solder shows good reliability properties and compatibility with lead-free plated Cu LF under thermal shock temperatures between 248K and 423K.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.15 no.8
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• pp.102-108
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• 1998

본 논문에서는 Nd-YAG 레이저 용접 프로세스를 이용하여 두께가 다른 STS304스테인레스 박강판을 대상으로한 점용접에 관한 연구로서, 레이저 용접은 미소부위에 효율적인 접합가공이 가능한 공정으로 비접촉식 가열원을 이용하기 때문에 접합공정 중 기계적 변형이 없고, 레이저 빔을 국부가열원으로 하여 매우 좁은 부분에 제한적으로 열을 가할 수 있어서 강한 금속적 결합이 요구되는 소형부품의 접합에 이용될 수 있다. 뿐만 아니라 공정 변수들을 변화시켜 실제 접합부에 들어 가는 입열량을 쉽게 제어할 수 있다는 등 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 1mm이하의 스테인레스 박판에 대한 레이저 점용접을 FDM과 신경회로망을 이용하여 해석하고 용접부의 너겟 크기, 용접부 깊이 등의 형상을 예측하였다. 또한 레이저 점용접에 있어서의 주요 변수인 펄스 에너지, 펄스 타임, 박판의 두께, 두 판사이의 간극크기 등득 변화시켜 실험하고 수치해석을 검증하기 위하여 여러 가지 강에 대한 레이저 점용접 실험을 수행하였다. 또한 수치해석 시뮬레이션을 위하여 윈도우 프로그래밍을 개발하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.2
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• pp.89-94
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• 2021

The mechanical reliability of flexible devices has become a major concern on their commercialization, where the importance of reliable bonding is highlighted. In terms of component materials' properties, it is important to consider thermal damage of polymer substrates that occupy large area of the flexible device. Therefore, room temperature bonding process is highly advantageous for implementing flexible device assemblies with mechanical reliability. Conventional epoxy resins for the bonding still require curing at high temperatures. Even after the curing procedure, the bonding joint loses flexibility and exhibits poor fatigue durability. To solve this problems, low-temperature and adhesive-free bonding are required. In this work, we develop a room temperature bonding process for polymer substrates using carbon nanotube heated by microwave irradiations. After depositing multiple-wall carbon nanotubes (MWNTs) on PET polymer substrates, they are heated locally with by microwave while the entire bonding specimen maintains room temperature and the heating induces mechanical entanglement of CNT-PET. The room temperature bonding was conducted for a PET/CNT/PET specimen at 600 watt of microwave power for 10 seconds. Thickness of the CNT bonding joint was very thin that it obtains flexibility as well. In order to evaluate the mechanical reliability of the joint specimen, we performed lap shear test, three-point bending test, and dynamic bending test, and confirmed excellent joint strength, flexibility, and bending durability from each test.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.6
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• pp.13-23
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• 1997

폭발용접은 화약의 폭발에 의한 충격 에너지를 이용하여 금속을 접합시키는 방법으로서 화약의 폭발에 의해 생기는 순간적인 높은 에너지를 이용하는 접합법이다. 1944년에 처음으로 폭발용접의 기술적, 상업적인 이점으로 인해 수요가 증가하고 있는 실정이다. 적용 예는 거대한 판재의 cladding을 포함하여 cladding nozzle, tube 와 tubeplate의 접합, pipe와 pipe의 접합등에 사용되고 있다. 종래의 용접법으로는 용접이 곤란하거나 불가능한 것으로 생각되었던 이종금속에 대해서는 적용이 가능하 고, 용접에 의한 열영향을 받지 않으며 용접 속도가 대단히 빠르다는 잇점이 있다. 또한 용접의 차이가 커서 접합이 곤란한 금속을 폭발용접하면 이음부는 충분한 강도를 가지면서 용이하게 접합할 수 있는 것이 큰 특징이다. 대부분의 금속은 폭발용접이 가능하지만 폭발의 충격에 의해서 균열이 발생되기 쉽고 주철과 같이 취약한 금속 및 Mg을 함유한 알루미늄 합금(순 알루미늄과는 접합 가능함)등은 이 용접법을 사용하기 는 곤란하다. 시공상의 특징으로는 특별한 기계 장치가 필요하지 않고 모재가 판재 혹은 파이프상이면 모재 두께에 제한 받지 않고, 어떠한 형태와도 가능하기 때문에 다품종, 소량생산이 가능하다. 한편 접합시에 화약을 사용하기 때문에 취급에 있어서 주의를 요하고 큰 폭발음 때문에 용접장소의 제한을 받는다는 것이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.9
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• pp.1227-1233
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• 2010

In the hot section of a gas turbine, the turbine blades were protected from high temperature by providing a thermal barrier coating (TBC) as well as by cooling air flowing through internal passages within the blades. The cooling air then passed through discrete holes on the blade surface, creating a film of cooling air that further protects the surface from the hot mainstream flow. The holes are subjected to stresses resulting from the lateral growth of thermally grown oxide, the thermal expansion misfit between the constituent layers, and the centrifugal force due to high-speed revolution; these stresses often result in cracking. In this study, the deformation and cracks occurring near a hole on a heat-resistant alloy subjected to thermo-mechanical cycling were investigated. The experiment showed that cracks formed around the hole depending on the applied stress level and the number of cycles. These results could be explained by our analytic solution.

• Composites Research
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• v.13 no.6
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• pp.23-29
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• 2000

The internal residual stresses within the multilayered structure with sharp interface induced by the difference in thermal expansion coefficient between the materials of adjacent layers often provide the source of failure such as delamination of interfaces etc. Recent development of the multilayered structure with functionally graded interface would be the solution to prevent this kind of failure. However a systematic thermo-mechanical analysis is needed for the customized structural design of multilayered structure. In this study, theoretical model for the thermo-mechanical analysis is developed for multilayered structures of the $Al-SiC_p$ functionally graded composite for electronic packaging. The evolution of curvature and internal stresses in response to temperature variations is presented for the different combinations of geometry. The resultant analytical solutions are used for the optimal design of the multilayered structures with functionally graded interface as well as with sharp interface.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.13 no.3 s.40
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• pp.39-45
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• 2006

This study was investigated the thermal properties of underfill with various epoxy resins using thermal analysis methods such as differential scanning calorimetry (DSC), thermo gravimetry analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA) and thermo-mechanical analysis (TMA). And, the adhesion strength of the underfills/FR-4 substrate was evaluated. The glass transition temperature (Tg) of underfill which was composed the cycolaliphatic epoxy resin was lower than that of underfill which was not composed the cycolaliphatic epoxy resin. The thermal degradation of underfill was composed of two processes, which involved chemical reactions between the degrading polymer and oxygen from the air atmosphere. The coefficient of thermal expansion (CTE) of underfill which was composed the cycolaliphatic epoxy resin was higher than that of underfill which was not composed the cycolaliphatic epoxy resin. The excessive curing temperatures caused a weak boundary layer of epoxy resin, which resulted in a deterioration of mechanical properties in the epoxy resin and thus led to poor adhesion property between the underfill/FR-4 substrate.