A Study on the Bonding Residual Thermal Stress Analysis of Dissimilar Materials Using Boundary Element Method

경계요소법에 의한 이종재료 접합 잔류열응력의 해석

In general residual stress is measured by X-ray diffraction method but in case of bonding residual thermal stress it is inadequate technique to examine the stress singularity. Therefore Two-dimensional elastic boundary element analyses were carried out to investigate the residual thermal stress and stress singularity of bonding interface in Al/Epoxy. This boundary element results were compared with the strain gauge measurements. The effects of different interface models, sub-element and adherend thickness are presented and discussed. On the basis of the obtained results, interface delamination causing by normal stress is expected and stress singularity is observed more intensively increasing with adherend thickness. It is concluded that the bonding strength of Al/Epoxy interface can be estimated correctly by taking into account the stress singularity at the edge of the interface.

전자 부품의 일종인 LSI 패키지의 제조 과정에서 절연 방진 방습 등을 목적으로 수지 몰딩이 널리 사용되고 있는데, 냉각과정에서 금속과 수지의 계면에 접합 잔류열응력이 발생하여 파괴의 원인이 되고 있다. 접합 잔류열응력의 측정에는 X선 회절법등이 사용되지만 측정상의 어려움과 계면단 응력특이성에 대한 해석의 곤란함 때문에 적절한 모델링에 따른 수치해석적 연구가 새로이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 Al/Epoxy를 몰딩 접합한 세가지의 대표적인 계면 형상을 선정하여 계면에서의 잔류열응력을 경계요소 수치해석 및 스트레인 게이지를 이용한 실험을 통하여 각각 해석하였다. 수치해석과 실험결과는 정성적으로 잘 일치하였으며, 서브 요소를 사용하므로써 계면단 응력 특이성의 해석 정밀도를 향상시킬 수 있었다. 또한 접합 잔류열응력의 해석결과로부터 수직응력에 의한 계면 박리가 예상되고, 피착체의 두께가 증가할수록 응력 특이성이 강하게 나타남을 확인하였다.