• Smart Structures and Systems
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• 제29권6호
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• pp.767-775
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• 2022

Metal additive manufacturing (AM), also known as metal three-dimensional (3D) printing, produces 3D metal products by repeatedly adding and solidifying metal materials layer by layer. During the metal AM process, products experience repeated local melting and cooling using a laser or electron beam, resulting in product defects, such as warpage, cracks, and internal pores. Such defects adversely affect the final product. This paper proposes the in situ monitoring-based warpage prediction of metal AM products with experimental feature extraction. The temperature profile of the metal AM substrate during the process was experimentally collected. Time-domain features were extracted from the temperature profile, and their relationships to the warpage mechanism were investigated. The standard deviation showed a significant linear correlation with warpage. The findings from this study are expected to contribute to optimizing process parameters for metal AM warpage reduction.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권3호
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• pp.24-37
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• 2024

반도체 패키지의 초박형화로 인해 작은 열하중에서도 Warpage가 크게 발생하며, 이는 제품 신뢰성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 특히 몰드 경화 공정에서의 Warpage 예측은 복합적인 열-화학-기계적 현상으로 인해 어려운 문제이다. 본 연구는 몰드 경화 공정에서 Warpage를 예측하기 위한 비용 절감형 머신러닝 모델 구축 방법을 분석하였다. 경화 공정에서 시간과 온도에 따른 경화도를 특성화하고, 이를 통해 재료의 기계적 특성을 수치화하였다. ABAQUS UMAT을 사용해 특성화된 재료 특성으로 FEM 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 패키지의 적층 구조에 따른 Local Warpage를 예측하는 Warpage formula를 제안하고 FEM 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였다. 개발된 모델과 이론식을 통해 다양한 설계 인자를 고려한 몰드 경화 공정에서 Warpage를 저비용으로 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이 방법은 머신러닝 입력 변수로 Warpage formula를 사용하고, 훈련 데이터 세트를 효율적으로 구축하여 Single IC 패키지 기준으로 98% 이상의 예측 정확도와 96.5%의 시뮬레이션 시간 절약을 가능하게 한다.

• 소성∙가공
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• 제32권6호
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• pp.367-375
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• 2023

Composite materials, known for their excellent mechanical properties and lightweight characteristics, are applied in various engineering fields. Recently, efforts have been made to develop an automotive battery protection panel using a plain-woven composite composed of glass fiber and polypropylene to reduce the weight of automobiles. However, excessive warpage occurs during the GF/PP compression molding process, which makes car assembly challenging. This study aims to develop a model that predicts the warpage during the compression molding process. Obtaining out-of-plane properties such as elastic or shear modulus, essential for predicting warpages, is tricky. Existing mechanical methods also have limitations in calculating these properties for woven composite materials. To address this issue, finite element analysis is conducted using representative volume elements (RVE) for woven composite materials. A warpage prediction model is developed based on the estimated physical properties of GF/PP composite materials obtained through representative volume elements. This model is expected to be used for reducing warpages in the compression molding process.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.89-93
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• 2020

반도체 패키지의 경박단소화로 인해 발생하는 복잡한 휨 거동은 내부 응력을 발생시켜 박리나 균열과 같은 다양한 기계적인 결함을 야기한다. 이에 따른 수율 감소를 막기 위해 휨 거동을 정확하게 예측하려는 노력은 다양한 측면에서 그 접근이 이루어지고 있다. 이 중 패키지를 구성하는 주 재료인 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 균질한 물질로 취급되어 열에 의한 휨 거동은 전혀 없는 것으로 묘사된다. 그러나 실리콘을 얇게 가공하기 위해서 진행되는 그라인딩과 폴리싱에 의해 상온에서 휨이 발생한다는 사실이 보고되어 있고, 이는 표면에 형성되는 damage layer가 두께 방향으로 불균질함을 발생시키는 것으로부터 기인한다. 이에 본 논문에서는 반도체 패키징 공정 중 최고온 공정 과정인 solder reflow 온도에서 단면 연마된 웨이퍼가 나타내는 휨 거동을 측정하고, 이러한 휨 량이 나타나는 원인을 연마된 면과 그렇지 않은 면의 열팽창계수를 측정함으로써 밝혀내었다. 측정에는 미세 변형률과 형상이 모두 측정 가능한 3차원 디지털 이미지 상관법(Digital Image Correlation; DIC)을 이용하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.165.2-165.2
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• 2005

• 폴리머
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• 제38권6호
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• pp.708-713
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• 2014

대부분의 플라스틱 제품은 사출성형을 통해 생산된다. 사출성형에서 성형수축은 피할 수 없으며 이는 제품에 휨이나 뒤틀림을 유발하여 제품의 치수정밀도를 떨어뜨리는 요인으로 작용한다. 사출성형 시 발생하는 휨이나 뒤틀림은 성형조건이나 제품의 형상에도 영향을 받지만 수지의 물성에 따라서도 다양하게 나타난다. 본 연구에서는 제품의 휨을 제어하기 위해 폴리카보네이트를 유리섬유로 보강하여 물성을 예측하였으며, 이를 이용하여 사출성형해석을 실시하였다. 사출성형해석을 통해 유리섬유로 보강된 수지에서 제품의 휨이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구방법의 타당성과 신뢰성을 검증하기 위하여 사출실험을 실시하여 수지의 물성에 따른 휨 값을 분석하였으며 해석과 실험에서 유사한 경향의 휨이 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 결론적으로 본 연구에서 수행한 바와 같이 해석 프로그램을 통해 수지의 물성을 설계하고 이를 통한 휨의 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 International Symposium
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• pp.79-94
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• 2002

Root cause -Thermal expansion coefficient mismatch -Tape warpage -Initial die crack (die roughness) Guideline for failure prevention -Optimized tape/Substrate design for minimizing the warpage -Fine surface of die backside Root cause -Thermal expansion coefficient mismatch - Repetitive bending of a signal trace during TC cycle - Solder mask damage Guideline for failure prevention - Increase of trace width - Don't make signal trace passing the die edge - Proper material selection with thick substrate core Root cause -Thermal expansion coefficient mismatch -Creep deformation of solder joint(shear/normal) -Material degradation Guideline for failure Prevention -Increase of solder ball size -Proper selection of the PCB/Substrate thickness -Optimal design of the ball array -Solder mask opening type : NSMD -In some case, LGA type is better

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.673-674
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• 2010

• Composites Research
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• 제27권4호
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• pp.174-181
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• 2014

본 연구에서는 탄소섬유 강화 복합재의 점탄성 성질을 적용한 유한요소 해석에 대해서 기술하였다. 고온의 성형과정에서 발생하는 가장 중요한 문제 중 하나는 잔류응력의 발생이다. 잔류응력으로 인해 성형이 끝난 후 뒤틀림, 균열이 일어 날 수 있으며 이는 완성품에 심각한 결함을 가져올 수 있다. 잔류응력의 주요 원인은 점탄성이며 고온의 성형과정에서 열팽창계수의 차이와 수지의 시간 및 온도에 대한 물성의 변화로 인해 발생하는 탄소섬유 강화 복합재의 특징이다. 화학 수축도 잔류응력에 많은 영향을 주며 이를 고려한 뒤틀림 예측에서 오차를 줄일 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구는 복합재 성형에 사용된 온도변화에 대한 경화도와 점탄성 효과, 화학수축을 유한요소 해석으로 수행하기 위한 기법을 연구하고, 점탄성의 영향성을 연구하였다. 기존에 연구되어 있는 논문을 참고하여 서브루틴의 타당성을 검증한 후 나아가 복합재의 적층각의 변화에 따른 응력과 변형을 해석해 봄으로써 실제 복합재의 성형 시 발생하는 휨 현상에 대한 예측방법을 제시하였다.

• 한국안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.117-123
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• 2004

본 연구는 셀룰로스 기반의 복합소재에서의 수분 흡수에 의한 뒤틀림 변형효과를 위하여 변형된 고전 선형 적층판 이론을 바탕으로 실험에 의한 반복 데이터 분석 방법과 수치해석의 방법을 이용하여 연구하였다. 실험적 모델은 Moire Interferometer에 따라 수분 생성, 변형과 변형률 모델을 구현하였으며, 실험에 쓰여진 재료는 셀룰로이드 강화 에폭시를 적층한 재료를 사용하였다. 이러한 수치해석에서 제시된 방법으로 내부응력 변화에 따른 변형의 안정성 모델의 평가 툴을 개발하고, 예측모델을 구현할 수 있다.