• Proceedings of the KWS Conference
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• v.43
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• pp.243-245
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• 2004

가속기의 저장링 및 빔라인에는 방사광을 차단 혹은 일부 통과 둥의 목적으로 Photon Absorber와 같은 진공 부품이 사용되고 있으며, 이는 일반적으로 구리와 스테인리스 스틸 등의 이종재료를 브레이징 공정을 이용하여 제작함으로써 부품이 구조적 건성의 확보와 더불어 진공환경 및 수밀을 유지하고 있다. 그러나, Photon Absorber는 사용 용도에 따라 구조적 형상이 서로 다르기 때문에 브레이징 공정을 적용하는 경우, 상대적으로 제품 생산가격의 상승, 유지보수 및 제작불량에 따른 공정 제어의 어려움이 나타나고 있다. 본 연구에서는 스테인리스 스틸 (STS 304)과 구리(OFHC Copper)의 이종금속에 접합에 GTAW 용접 공정 기술을 적용하여 제반 용접공정에 따른 용접부 성능 및 진공 특성 등을 검토하였다. 용접봉 (ER CuSi-A)을 직접 사용하여 이종 재료의 시험편에 GTAW 용접을 적용한 결과, 진공 누설율은 $1{\times}10^{-10}\;Torr{\cdot}l/s$ 이하를 얻을 수 있었으며, 용접 접합부의 인장강도 210 MPa로써 구리 모재와 유사한 기계적 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.24-24
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• 2010

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 2상 스테인레스 강은 금속 조직적으로 페라이트와 오스테나이트 상이 거의 1:1의 동등한 비율로 매우 미세하게 결합된 구조를 가지고 있다. 또한 이상 스테인레스 강은 각상의 개개의 특성에 기인하여 염소 분위기에서 응력부식 저항성이 우수하고, 공식과 틈부식에 대한 저항성이 매우 뛰어나다. 그리고 이상 스테인레스 강은 비교적 고가인 Ni이 일반 오스테나이트 스테인리스 강의 약 1/2의 수준으로 적게 포함이 되어 경제적인 이점을 지니고 있으며 또한 용접성이 좋아 산업계의 수요는 현재 점차 증가하고 있는 상황이다. 하지만 이러한 이상 스테인리스 강은 용접 후 페라이트 상의 조대화, 그리고 페라이트 상의 분율이 오스테나이트 상의 분율보다 높아지게 되어 용접부에서의 저온 인성 감소 및 내식성 저하 등의 문제가 발생하게 된다. 그리하여 용접 시 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 입열량의 조절이 가장 필요로 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 3mm의 대표적인 이상 스테인리스 강인 SAF2205 스테인리스 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전속도를 변수로 하여 접합을 실시하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$ 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.8
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• pp.65-70
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• 2002

The brazing of duplex stainless steels which is an essential process for rocket engine manufacturing has been investigated on bonding phenomena and shear strength. The UNS32550 was used for base metal, and the MBF-50 was used for insert metal. Brazing was carried out under the various conditions (brazing temperature : 1473K, 1498K, holding time : 0, 0.3, 0.9, 1.8 ks). There were various phases in the joint because of reaction between liquid insert metal and base metal, In the early stage, BN is formed in the bonded interlayer and base metal near the bonded layer. Cr nitride is formed in the bonded interlayer. The amount of BN and Cr nitride decrease with the increase of holding time. Superior shear strength of 550MPa is obtained by restraining the formation of nitride.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.9 no.4
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• pp.61-68
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• 2002

Thermal shock testing was used to evaluate reliability that appeared in the solder joints of electronic devices when they were subjected to thermal cycling. Recently, mobile devices have come smaller and multi-functional, with the increasing need for high-density packaging, BGA or CSP has become the main trend for surface mounting technology, and therefore mechanical stress life for solder joints in BGA/CSP type packages has required. Reliability of BGA/CSP solder joints was evaluated with electric resistivity change of daisy chain pattern and stress-strain curve measured using strain gage attached on the surface of PCB under mechanical impact loading. In this report, applications of PCB Universal Testing Machine we have developed and experimental datum of SONY estimating dynamic behavior of mechanical stress in BGA/CSP solder joints are introduced.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.26 no.3
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• pp.43-49
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• 2019

In this study, a new approach using graphene oxide (GO) powder-composited Sn-3.0Ag-0.5Cu(in wt.%) solder paste for improving the bending reliability of solder joints between a flexible substrate and small outline package (SOP) was suggested. The GO addition slightly affected the melting temperature, however, the change in the melting temperature was not significant. Meanwhile, we observed the addition of GO could suppress IMC growth and IMC thickness of solder joint during the reflow process. Moreover, the cyclic bending test was also performed for evaluation of reliability in solder joint and we could improve the cyclic bending reliability of solder joint by adding GO powders. For 0.2 wt.% of GO added to the solder joint, the bending lifetime was increased to 20% greater than that without GO. Pull strength and ductility of the solder joint with GO were also higher than those of the joint without GO and it was assumed that this effect by adding GO could contribute to improve cyclic bending reliability of solder joint.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.9
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• pp.1099-1103
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• 2011

Since the mechanical strength and stiffness of wire-woven bulk Kagome (BK) have been theoretically estimated by assuming that WBK is composed of straight struts, the analytical solutions occasionally give substantial errors as compared with the experimental results. The struts of WBK are helically formed, which results in errors in the estimations In this study, for accurately predicting the mechanical properties of WBK, the effects of waviness and brazed part are taken into account for estimating the strength and stiffness of WBK. The results are compared with the measured experimental results and the results estimated by a finite element analysis performed on a unit cell under periodic boundary conditions (PBC).

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2005.06a
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• pp.118-120
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• 2005

대형구조물 제작 시에는 세라믹백킹재 등 백킹재를 이용한 편면용접법이 많이 채용되고 있다. 이처럼 백가우징이 적용되지 않는 편면용접법으로 용접 시공 시, 표면부에 비해 루트부의 충격성능이 열화되는 경향이 있다. 본 연구에서는 세라믹백킹재를 채용한 편면용접법의 루트부의 저온 충격성능을 확보할 수 있는 용착금속의 Ni 함량에 대해 고찰하고자 한다.

• 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.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.2
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• pp.71-79
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• 2021

In this study, we have successfully fabricated the Sn-Ni paste and evaluated the bonding properties for high-temperature endurable EV (Electric Vehicle) power module applications. From evaluating of the micro-structural changes in the TLPS (Transient Liquid Phase Sintering) joints with Sn and Ni contents in the Sn-Ni pastes, a lack of Ni powders and Ni particle agglomerations by Ni surplus were observed in the Sn-20Ni and Sn-50Ni joints (in wt.%), respectively. In contrast, relatively dense microstructures are observed in the Sn-30Ni and Sn-40Ni TLPS joints. From differential scanning calorimetry (DSC) thermal analysis results of the fabricated Sn-Ni paste and TLPS bonded joints, we confirmed that the complete reactions of Sn with Ni to form Ni-Sn intermetallic compounds (IMCs) at bonding temperatures occurred, and there is no remaining Sn in the joints after TLPS bonding. In addition, the interfacial reactions and IMC phase changes of the Sn-30Ni joints under various bonding temperatures were reported, and their mechanical shear strength were investigated. The TLPS bonded joints were mainly composed of residual Ni particles and Ni₃Sn₄ intermetallic phase. The average shear strength tended to increase with increasing bonding temperature. Our results indicated a high shear strength value of approximately 30 MPa at a bonding temperature of 270 ℃ and a bonding time of 30 min.