• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.15 no.4
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• pp.65-70
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• 2008

The mechanical shear strength of BGA(Ball Grid Array) solder joints under high impact loading was investigated. The Sn-37Pb solder balls with a diameter of $500{\mu}m$ were placed on the pads of FR-4 substrates with ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) surface treatment and reflowed. For the High Temperature Storage(HTS) test, the samples were aged a constant testing temperature of $120^{\circ}C$ for up to 250h. After the HTS test, high speed shear tests with various shear speed of 0.01, 0.1, 1, 3 m/s were conducted. $Ni_3Sn_4$ intermetallic compound(IMC) layer was observed at the solder/Ni-P interface and thickness of IMC was increased with aging process. The shear strength increased with increasing shear speed. The fracture surfaces of solder joints showed various fracture modes dependent on shear speed and aging time. Fracture mode was changed from ductile fracture to brittle fracture with increasing shear speed.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.76-76
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• 2010

무연솔더 재료를 자동차 전장품에 적용하기 위해서는 고온환경에 대한 내구성 및 진동 인자에 대한 영향을 고려해야한다. 특히, ELV(End of Life Vehicles) 지침이 개정됨에 따라 고온용 무연솔더 재료에 대한 재평가가 반드시 필요한 시점이다. 이에 대해 본연구에서는 현재 상용화 된 Pb-free솔더의 재료들 중 총 4종의 Solder을 선정하여 자동차 환경에 부합하는 진동조건하에서 시험해보았다. 그리고 미세조직의 특성, 접합부 형성시의 기계적 강도 및 접합부의 신뢰성을 평가하여 보았다. 각각의 조성에 대한 CHIP type과 QFP type의 실장부품을 준비하였으며, 각각의 조성별로 솔더 페이스트로 Daisy Chain PCB에 접합하여 조성에 따른 비교 데이터를 구축할 수 있었다. 리플로우 공정후 초기의 미세조직 및 전당강도, 저항값을 측정하여 진동시험에 따른 데이터와 비교하였다. 주파수는 10Hz~1,000Hz였으며, 진동가속도는 $29.4m/s^2$, 20시간의 랜덤진동이 적용되는 동안 챔버내의 온도는 상온으로 유지되었다. 진동시험과 이에 따른 저항측정을 통하여 진동 주파수와 시간에 따른 실장 부품이 받는 진동 영향과 실시간 저항값을 측정하였으며, 이때의 미세조직 비교를 통해 진동특성을 평가하였다. 진동 주파수에 따른 저항값의 변화가 있었으며, 진동전후 전단강도에도 영향을 주었다. QFP type에서는 SAC105가 진동에 가장 취약하였으며, CHIP type에서는 SACX0307이 진동에 가장 취약하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.81-81
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• 2010

전자 패키징은 미세화, 경량화, 저가화를 지향하고 신뢰성의 향상을 위해 발전해 왔다. 이러한 경향은 전자부품 자체의 성능 향상 뿐 아니라 전자부품을 장착, 고정할 수 있게 하는 인쇄회로 기판(PCB : Printed Circuit Board)의 성능에 많은 관심을 가지게 되었다. 전기적 신호의 손실을 줄이기 위해 전기, 전자 산업체에서는 가볍고 굴곡성이 우수한 연성인쇄회로기판(FPCB : Flexible PCB)과 가격이 싸고 신뢰성이 입증된 경성인쇄회로기판(RPCB : Rigid PCB)이 그 대상이다. 본 논문에서는 이 PCB중에서도 RPCB와 FPCB간의 열압착 방식으로 접합 시 전극간의 접합 양상을 보았다. 이 열압착 방식은 기존에 PCB를 접합하는데 사용하고 있는 connector를 이용한 체결법을 대체하는 기술로써 솔더를 중간층(interlayer)로 이용하여 열과 압력으로 접합하는 방식이다. 이 방식을 connector를 사용하는 방식에 비해 그 부피가 작고 I/O개수에 크게 영향 받지 않으며 자동화 공정이 쉬운 장점을 가지고 있다. 접합의 대상 중 RPCB의 경우는 무전해 니켈 금도금(ENIG : Electroless Nickle Immersion Gold)로 제작하였으며 FPCB의 경우는 ENIG와 유기보호피막(OSP : Organic solderability preservation) 처리하였다. 실험에 사용한 PCB는 $300\;{\mu}m$ pitch의 미세피치이며 솔더의 조성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu (in wt%)과 Sn-3.0Ag (in wt%)를 사용하였다. 접합 온도와 접합 시간 그리고 접합 압력에 따라 최적의 접합 조건을 도출하였다. 접합 강도는 $90^{\circ}$ Peel Test를 통해서 측정하였으며 접합면 및 파괴면은 SEM과 EDS를 통하여 분석하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.8 no.3
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• pp.53-59
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• 1990

Temperature distribution of thick plate during welding was investigated. Applied weldng process was shielded metal arc welding which was known as one of the most utilized processes in fabrication fields. Heating and cooling cycles were recorded by imploying high fidelity recorded and K-type thermocouple of 0.3mm in diameter. Both analytical and numerical calculations were preformed so as to verify the thermal cycle measurement. Results showed that the temperature of a welded points at given time could be predicted by the theoretical calculations. It was considered that methods could be applied to real structural components with slight modification.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.3
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• pp.12-19
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• 1996

Spot 용접의 역사는 1877년에 E. Thomson이 발명한 것이지만 1886년 처음으로 저항 용접기의 특허를 취득할 때까지는 거의 실용화 되지 못하였다. 그 후 Thomson의 전기 용접기 회사가 저항 용접의 특허를 거의 독점한 관계로 커다란 발전없이 spot 용접에 관한 특허 분쟁이 해소된 1920년 이후 보급되기 시작하여 1935년경 부터 증가 하였다. 초기에는 주로 맞대기 용접에 이용되고 전선의 접합이나 크게는 rail의 용접 에까지 이르렀다. 금세기에 들어와서부터 spot 용접이나 seam 용접이 실용화되고 관련 용접 장치도 개발되었다. Spot 용접은 자동차 공업과 더불어 크게 발전하였으며 오늘 날에는 spot 용접 생산의 약 2/3를 자동차 공업이 점유하고 있다. Spot 용접은 고온 압접의 일종으로 각종 압접 방법중에서 가장 많이 사용되고 있는 것이다. 접합하고저 하는 부분에 직접 고전류를 통하고 그 전류에 의한 저항 발열로 용접부의 온도를 상승 시켜 용접하는 것으로서 극히 짧은 시간에 용접이 가능하고 고속, 고능률이므로 특히 다량 생산에 적합하다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.9 no.12
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• pp.1435-1440
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• 2014

This paper was designed to analyze thermal properties using thermoelectric element for air-cooling heat dissipation of 13.2W-class COB LED. For comparative analysis with generally used air cooling methods, the heat sink was designed and produced, and this experiment was conducted to measure the temperature distribution using a contact thermometer while the COB LED was operating for 100 minutes. One result was about $75^{\circ}C$ for the general cooling method, and the other was $57^{\circ}C$ while the thermoelectric element was operating with applying the current of 0.8A to the thermoelectric element. This results confirmed that the method of applying thermoelectric element was much better in the dissipation of thermal condense on the COB LED than that of the general air cooling one. The temperature on the contact points of COB LED using thermoelectric element was decreased about 31% compared with the air cooling method from $75^{\circ}C$ to $57^{\circ}C$.

• Journal of Welding and Joining
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• v.13 no.4
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• pp.7-13
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• 1995

마이크로솔더링에 의한 전자기기는, 사회기능의 중추가 되는 컴퓨터, 통신 기기, 항공기 인공위성 등의 제어계를 구성하므로, 그 접속부에 대한 높은 신뢰성의 요구는 그 무엇보다 중요하다. 전자기기에 있어서의 솔더 접속부는 집과 기판의 전기 적.기계적 접속의 역할을 하고 있으며, 따라서 개개의 접속부의 파단은 전체의 불량 으로 연결된다. 실제 전자콤포넌트와 그 시스템의 단선 등의 사고에 있어서 자주 발생 하는 사고중의 하나가 솔더접속부의 단선에 의한 것이며, 그 단선중에서도 가장 보편 적이며 또한 대단히 심각한 문제로서 주목을 받고 있는 것이 솔더접속부의 열피로파단 이다. 전자기기를 사용할 때, 스위치의 on-off에 의한 power cycle과 환경의 온도변화 에 기인하는 반복열 사이클은 솔더접속부의 피로를 일으키게 되고, 결국에는 사용중에 파단을 초래하게 된다. 이러한 온도변화의 범위는 약 -55.deg. - 150.deg.C로 예상할 수 있으며, 여기서 최고온도인 150.deg.C는 Pb-Sn 공정합금의 경우 0.9Tm.p.이상의 고온에 해당한다. 이 피로는 등온적으로 또는 열사이클중에 발생하기도 한다. 솔더접 속부의 열피로수명은 대부분의 공업재료에서 나타나는 저사이클피로거동과 유사하게 발생하며, 솔더 접속부에 인가되는 열변형/응력(thermal strain/stress)의 크기에 크게 의존하는 것으로 알려져 있다. 솔더는 서로 다른 열팽창계수를 갖는 칩과 회로 기관의 두종류의 재료를 접속하기 때문에, 상기한 바와 같은 반복열사이클에 의하여 발생하는 열변형/응력이 접속부의 피로.파단을 야기시킨다. 이러한 솔더접속부에 대한 주기적인 응력/변형의 인가는 접속부에 내.외적으로 현저한 변화를 야기시키게 되고, 열피로로 연결되며 결국에는 시스템의 전기적 단선을 초래하게 된다. 또한 열피로파단 현상는 변형/응력의 크기 뿐 만아니라 솔더합금자체의 야금학적인 물성에도 크게 의존 하며, 내적.외적인 열변화에 의한 야금학적인 특성변화도 크게 영향을 미친다. 솔더 접속부의 신뢰성에 대한 연구는, 그 중요성에 비추어 볼 때, 지금까지 수많은 연구가 행하여져 왔다. 그러나 신뢰성과 관련된 열피로파단현상에 대한 야금학적인 면에서의 연구는 비교적 적은 편이다. 따라서 본 해설에서는 전자기기의 마이크로 솔더접속부 에서 발생하는 열피로파단현상에 대한 야금학적인 면에 중점을 두어 서술하고자 한다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.25-25
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• 2010

8 wt.% 망간 (Mn) 이 함유된 마르텐사이트계 고 Mn강은 고강도용 강재로 산업현장에 적용될 수 있는 유용한 재료이다. 그러나, 다량의 망간의 함유로 인한 용접성 저하로 상용화를 위해서는 용접성 평가가 필요하다. 본 연구에서는 gleeble simulator 를 통해 열영향부를 재현한 후 local brittle zones(LBZs) 을 규명하였다. 모재는 Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) 및 X-Ray Diffractometer(XRD) 로 분석결과 다량의 Mn 함유로 인해 lath마르텐사이트 미세조직과 소량의 잔류 오스테나이트로 구성되어 있었다. 용접부에서 모재까지 Vickers 경도계로 경도 분포를 측정한 결과 coarse-grained heat affected zone (CGHAZ) 에서 fine-grained heat affected zone (FGHAZ) 까지 경도 증가 후 subcritical heat affected zone (SCHAZ) 까지 급격한 경도 감소 거동을 보였다. 열영향부의 미세조직은 투과전자현미경 (TEM)으로 분석하였다. 연성취성천이온도 (DBTT) 측정을 위해 온도 구간을 상온, $0^{\circ}C$, $-20^{\circ}C$, $-40^{\circ}C$, $-60^{\circ}C$, $-80^{\circ}C$으로 설정하여 charpy impact test를 시행하였다. 그 결과 coarse-grained heat affected zone(CGHAZ) 에서 조대한 결정립으로 인해 낮은 충격값을 보였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.57-57
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• 2009

산업의 고도화에 따른 구조물의 사용 환경이 열악해지고 최근 에너지저감과 환경문제 개선을 위한 경화의 요구에 따라 뛰어난 내식성 및 우수한 고비강도 특성을 갖고 있는 타이타늄 및 타이타늄합금의 활용에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다. 이에 따라 타이타늄 신합금의 개발뿐만 아니라 기존에 개발되어 비교적 보편적으로 적용되고 있는 타이타늄 부품의 제조 및 성형기술에 대한 수요도 급증하고 있다. 특히, 기기 및 부품 제조를 위한 용접/접합기술도 매우 중요한 요소기술로 자리메김하고 있다. 타이타늄은 산소, 수소 등의 침입형 원소와의 친화력이 강한 활성이 큰 금속으로 용접시 고온에 노출되면 급격히 산화 및 취화 등의 문제를 발생한다. 따라서 타이타늄의 용접시에는 $426^{\circ}C$이상의 온도에서는 대기로부터 용접부가 차단되도록 하는 쉴딩기술이 매우 중요하다. 타이타늄의 용접은 일반적으로 아크용접, 전자빔 용접, 레이저 용접 및 확산접합 등이 적용되고 있으나 용접입열 조정이 용이하고 아크 안정성이 높고 용접부의 기계적 특성이 우수한 GTA 용접이 작업성을 고려하여 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 미국용접학회(AWS)의 타이타늄 용접가이드를 분석 및 소개하였고, 1t 이하의 박판 CP Ti를 대상으로 GTAW 용접부 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 이때, 용접 비드폭 제어 및 펄스 용접기술을 통하여 박판 타이타늄의 최적 GTAW 공정변수 제어기술을 분석하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.2
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• pp.79-89
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• 1996

일정진폭하중과 과대하중비 2.5의 단일 인장과대하중에 의한 4140강 용접부 의 피로균열성장거동을 실온과 -45.deg.C의 저온에서 피로시험과 파면관찰을 통하여 고찰하였다. 이때, 용접부 미시조직의 영향을 평가하기 위해 모재(parent metal), 열영향부(as-welded HAZ), 열처리된 열영향부(PWHT HAZ)로 나누어 응력비 0과 0.5로 CT시험편을 이용하여 피로시험을 실시하였다. 피로균열성장거동은 재료의 미시조직과 온도변화보다는 응력비에 크게 영향을 받았으며, 단일 과대하중에 의한 피로균열성장 지연효과가 모든 재료에서 상당히 크게 나타났다. 전자현미경에 의한 피로파면 관찰 결과, 실온에서는 연성의 스트라이에이숀과 -45.deg.C에서는 의벽개파면과 같은 피로 균열성장거동을 나타내고 있다.