This study was performed to observe the micro-structure change of surface, behavior of oxide change of element, the component transformation of the alloy and the bonding strength between the porcelain interface in order to investigate effects of indium, tin on interfacial properties of porcelain fused to low gold alloy. Hardness of castings was measured with a micro-Vicker's hardness tester. The compositional change of the surface of heat-treated specimen was analyzed with an EDS and an EPMA. The interfacial shear bonding strength between alloy specimen and fused porcelain was measured with a mechanical testing system(MTS 858.20). The results were as follows: 1) The hardness value of alloy increased as increasing amount of indium addition. 2) The formation of oxidation increased as increasing indium and tin contents after heat treatment. 3) Diffusion of indium and tin elements increased as increasing indium and tin contents in metal-porcelain surface after porcelain fused to metal firing. 4) The most interfacial shear bonding strength was increased as increasing a composition of adding elements, and a heat-treatment time, and an oxygen partial pressure. From the results of this study it was found that the addition of alloying elements such as indium and tin increase hardness of as-cast alloy, produce surface oxide layer of adding elements by heat-treatment which may improve interfacial bonding strength between alloy and porcelain.
Kim, Jae-Won;Jeong, Myeong-Hyeok;Jang, Eun-Jung;Park, Sung-Cheol;Cakmak, Erkan;Kim, Bi-Oh;Matthias, Thorsten;Kim, Sung-Dong;Park, Young-Bae
Korean Journal of Materials Research
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v.20
no.6
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pp.319-325
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2010
3-D IC integration enables the smallest form factor and highest performance due to the shortest and most plentiful interconnects between chips. Direct metal bonding has several advantages over the solder-based bonding, including lower electrical resistivity, better electromigration resistance and more reduced interconnect RC delay, while high process temperature is one of the major bottlenecks of metal direct bonding because it can negatively influence device reliability and manufacturing yield. We performed quantitative analyses of the interfacial properties of Al-Al bonds with varying process parameters, bonding temperature, bonding time, and bonding environment. A 4-point bending method was used to measure the interfacial adhesion energy. The quantitative interfacial adhesion energy measured by a 4-point bending test shows 1.33, 2.25, and $6.44\;J/m^2$ for 400, 450, and $500^{\circ}C$, respectively, in a $N_2$ atmosphere. Increasing the bonding time from 1 to 4 hrs enhanced the interfacial fracture toughness while the effects of forming gas were negligible, which were correlated to the bonding interface analysis results. XPS depth analysis results on the delaminated interfaces showed that the relative area fraction of aluminum oxide to the pure aluminum phase near the bonding surfaces match well the variations of interfacial adhesion energies with bonding process conditions.
Lapique, Fabrice;Bjorgum, Astrid;Johnsen, Bernt;Walmsley, John
Journal of Adhesion and Interface
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v.4
no.2
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pp.21-29
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2003
Hot AC anodising has been evaluated us pre-treatment for aluminium prior to structural adhesive bonding. Phosphoric and sulphuric acid hot AC anodising showed very promising adhesion promoter capabilities with durability comparable with the best standard DC anodising procedures. AC anodising does not required etching prior to anodising and offers u pre-treatment time down to 20 seconds. The interface/interphase between the aluminium substrate and the adhesive was investigated in order to get a better understanding of the involved adhesion mechanisms and to explain the long-tenn properties. The alkaline medium formed at the oxide layer/adhesive interface has been shown to induce a partial dissolution of the oxide layer leading to the formation of metallic ions which diffuse in the adhesive (EPMA measurements). The effect of diffusion of the Al ions on adhesion and joint durability is still uncertain but studies showed that pre-bond moisture affected the joints durability and to some extent the diffusion length. specially for DC anodised samples. So far no direct correlation could be established between the diffusion length d and the joints durability but new trials with better control over the elapsed time between bonding and adhesive curing are expected to help getting a better understanding of the involved mechanisms.
A failed spent fuel rod with 53,000 MWd/tU from a nuclear power plant was characterized, and the fission products and oxygen layer in the pellet-clad mechanical interaction region were observed using an EPMA (Electron Probe Micro-Analyzer). A sound fuel rod burned under similar conditions was used to compare and analyze, the results of the failed fuel rod. In the failed fuel rod, the oxide layer represented $10{\mu}m$ of the boundary of the cladding, and $35{\mu}m$ of the region outside the cladding. By comparison, in the sound fuel rod, the oxide layer was $8{\mu}m$, observed in the cladding boundary region. The cladding inner surface corrosion and the resulting fuel-cladding bonding were investigated using an EPMA. Zirconium existed in the bonding layer of the (U, Zr)O compound beyond the pellet cladding interaction gap of $20{\mu}m$, and composition of UZr2O3 was observed in the failed fuel rod. This paper presents the results of the EPMA examination of a spent fuel specimen, and a technique to analyze fission products in the pellet-clad mechanical interaction region.
Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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2001.11a
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pp.138-140
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2001
Fluxless flip chip bonding using plasma & ultrasonic wave was investigated in order to evaluate the effect of plasma & ultrasonic treatment on the bondability of the Sn-3.5wt%Ag solder bumped die to TSM-coated glass substrate. The $Ar+10%H_2plasma$ was effective in removing tin oxide on solder surface. The die shear strength of the plasma-treated Si-chip is higher than that of non-treated specimen but lower than that of specimen bonded with flux. The die shear strength with the bonding load at 25W ultrasonic power increased to 0.8N/bump for all bonding temperature but decreased above 1.0N/bump.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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1995.03a
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pp.90-106
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1995
The "O"S' BONDING make metallic and non-metalic crystal structures and form localized superconducting orbitals , which induce electrical conduction , semi-conduction, and superconduction. The orbitals are proced by Ampere's law, Faraday's law , Meissner effect, highcritical temperature of thecopper oxide layers. abnomal trans-membrane signal in cancer cell and plastic deformations bytwins and dislocations, In the case of alloying metals, the most deterimentla cases of electrical conduction are those of solid solution and intermetalic compound . The highest case for the hardness are also those of solid solution and intermetallic compound. It explains the contributions of the "O"S' BONDING for conduction bands and plastic deformation by twins and dislocations.ns and dislocations.
For a conventional power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET), there is a trade-off between specific on-state resistance and breakdown voltage. To overcome this trade-off, a super-junction trench MOSFET (TMOSFET) structure is suggested; within this structure, the ability to sense the temperature distribution of the TMOSFET is very important since heat is generated in the junction area, thus affecting its reliability. Generally, there are two types of temperature-sensing structures-diode and resistive. In this paper, a diode-type temperature-sensing structure for a TMOSFET is designed for a brushless direct current motor with on-resistance of $96m{\Omega}{\cdot}mm^2$. The temperature distribution for an ultra-low on-resistance power MOSFET has been analyzed for various bonding schemes. The multi-bonding and stripe bonding cases show a maximum temperature that is lower than that for the single-bonding case. It is shown that the metal resistance at the source area is non-negligible and should therefore be considered depending on the application for current driving capability.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2001.07a
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pp.347-350
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2001
A typical Mold method is to form a gate electrode, a gate oxide, and emitter tip after fabrication of mold shape using wet-etching of Si substrate. In this study, however, new Mold method using a side wall space structure is used in order to make sharper emitter tip with a gate electrode. Using LPCVD(low pressure chemical vapor deposition), a gate oxide and electrode layer are formed on a Si substrate, and then BPSG(Boro phospher silicate glass) thin film is deposited. After, the BPSG thin film is flowed into a mold as high temperature in order to form a sharp mold structure. Next TiN thin film is deposited as a emitter tip substance. The unfinished device with a glass substrate is bonded by anodic bonding techniques to transfer the emitters to a glass substrate, and Si substrate is etched using KOH-deionized water solution. Finally, we made sharp field emitter array with gate electrode on the glass substrate.
The aim of this study was to evaluate the bond strength of using a Au bonding agent applied on cp-Ti and nonprecious metal-gold-ceramic system. Metallic frameworks(diameter: 5mm, height: 20mm)(N=56, n=7per group) cast in Ni-Cr alloy, Co-Cr alloy and cp-Ti were obtained using acrylic templates and airborne particle abraded with $110{\mu}m$ aluminum oxide. Au bonding agent was applied on wash opaque firing as intermediate layer. SEM and SEM/EDS line profile were performed on the cutting the cross-section of the metal substrate-porcelain with intermediate Au coating. Groups were tested using shear bond strength(SBS) testing at 0.5mm/min. The mean SBS values for the ceramic-Au layer-metal combination were significantly higher than those ceramic-metal combination. While ceramic-Au layer-cp-Ti combinations failed to increase bond strength instead of using a titanium bonding porcelain. The appication of using Au intermediate layer significantly improve the bond strength combination with metal-ceramic system.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.41
no.1
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pp.15-20
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2004
The interfacial layer between the oxide film and the metal film according to RTP annealing temperature of metal film has been studied. Two types of oxides, BPSG and PETEOS, were used as a bottom layer under multi-layered metal films. We observed the interface between oxide and metal films using SEM (scanning electron microscopy), TEM (transmission electron microscopy), AES (auger electron spectroscopy). Bonding failure was occurred by interfacial reaction between the BPSG oxide and the multi-layered metal films above $650^{\circ}C$ RTP anneal. The phosphorus accumulation layer was observed at interface between BPSG oxide and metal films by AES and TEM measurements. On the other hand, bonding was always good in the sample using PETEOS oxide as a bottom layer. We have known that adhesion between BPSG and multi-layered metal films was improved when the sample was annealed below $650^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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