• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.12
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• pp.1204-1211
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• 2000

Mn-Zn 페라이트 소결체와 SiO$_2$-PbO-ZnO 삼성분계 유리와의 계면반응에서 페라이트와 유리에 각각 첨가된 ZnO가 계면반응에 미치는 영향을 조사하였다. SiO$_2$-PbO-ZnO 삼성분계 유리에 첨가된 ZnO 함량이 낮은 경우 페라이트와의 접합계면에서 생성되는 중간상은 Pb$_2$(Mn,Fe)$_2$Si$_2$O$_{9}$와 Pb$_{8}$(Mn,Fe)Si$_{6}$O$_{21}$의 고용체였으며, ZnO 농도가 증가함에 따라 중간상은 사라졌다. 유리속의 ZnO 성분이 증가함에 따라 페라이트 소결체 쪽의 계면부근에 Zn의 농도가 증가하는 특이한 분포가 나타났다. 이는 유리 속에 첨가된 Zn 이온의 높은 활동도로 인해 페라이트에 포함된 Zn 이온의 용해반응이 선택적으로 억제되어 나타난 것으로 생각된다. 페라이트에 첨가된 ZnO 함량이 낮은 경우 SiO$_2$-PbO 이성분계 유리와의 접합계면에서 페라이트의 용해에 따른 침식과 입계를 통한 유리의 침투가 심하게 일어났으며, ZnO 함량이 증가함에 따라 계면을 통한 상호확산과 반응이 억제되었다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.10 no.2
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• pp.106-119
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• 1996

The ceramic has various high mechanical properties such as heat, abrasion, corrosion resistance and high temperature strength compared with metal. It also has low speciffic weight, low thermal expansibillity, low thermal conductivity. However, it could not be used as structural material since it is brittle and difficult for the machining. Therefore, there have been many researches to attempt to join ceramic with metal which is full of ductillity in order to compensate the weakness of ceramic.The problem is that residual stress develops around the joint area while the ceramic/metal joint material is cooled from high joining temperature to room temperature due to remarkable difference of thermal expansion coefficients between ceramic and metal. Especially, the residual stress at both edges of the specimen reduces the strngth of joint to a large amount by forming a singular stress field. In this study, two dimensional finite element method is attempted for the thermal elastic analysis. The joint residual stress of ceramic/metal developed in the cooling process is investigated and the change of joint residual stress resulted from the repetitive heat cycle is also examined. In addition, it is attempted to clarify the joint stress distribution of the case of tensile load and of the case of superposition of residual stress and actual loading stress.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.6
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• pp.505-512
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• 1998

In this study, two-layer thermal barrier coatings composed of plasma sprayed 0.3mm $ZrO_2(8wt% Y_2o_3)$ ceramic coating layer and O.lmm $NiCrAlCoY_20_3$ bond coating layer on AISI 316 were investigated microstructure of the coating, oxidation of the metallic bond coating and adhesive strength to evaluate the durability of coating layer after cyclic and isothermal test at 90$0^{\circ}C$. And quantitative phase analysis of $ZrO_2(8wt% Y_2o_3)$ ceramic coating was performed as a function of thermal exposure time using XRD technique. The results showed that the amount of m - 2rO, phase in the coating was slightly increased with increasing thermal exposure time at 90$0^{\circ}C$. The c/a ratio of t' - $ZrO_2$ in the as-sprayed coating was 1.0099 and slightly increased to 1.0115 after 100 hours heat treatment. It was believed that $Y_2O_3$ in high yttria tetragonaJ(t') was transformed to low yttria tetragonaJ(t) by $Y_2O_3$ diffusion with increasing thermal exposure time. The adhesive strength was gradually decreased as thermal exposure time increased. After the isothermal test, the failure predominantly occured in ceramic coating layer. On the other hand. the specimens after cyclic thermal test were mostly failed at bond coating/ceramic coating interface. The failure was oeeured by decreasing the bond strength between bond coating and oxide scale which were formed by oxidation of the metallic elements within bond coating and by thermal stress due to thermal expansion mismatches between the oxide scale and ceramic coating.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2007.11a
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• pp.215-217
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• 2007

철계 피삭재 가공 시 적용되는 cBN(cubic Boron-Nitride)의 경우 열적/구조적 안정성으로 인해 융착 시 계면에서 화학적 결합이 어려워, 지립이 단일층으로 형성되어야 하는 융착 공구의 경우 적용되질 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹과의 젖음성이 우수한 Ti 성분이 포함된 67Ag+28Cu+5Ti(wt.%) 조성의 합금분말을 이용하여 cBN을 접합을 하였으며, 이때 융착조건은 진공 분위기($6{\times}10^{-6}$Torr), $900^{\circ}C$ 온도에서 5분간 유지하여 융착을 실시하였다. 본 연구의 주목적은 Ti 합금화 된 Ag계 합금분말 및 cBN의 융착 계면에서의 융착 계면거동해석을 통한 건전한 접합공정을 찾는데 있다. 이에 온도 $900^{\circ}C$, 유지시간 5분에서 건전한 융착층을 형성함을 알 수 있었다. 또한 결합력 측정기를 이용하여 결합력을 측정한 결과 diamond와 융착하였을 때가 123N, cBN을 융착하였을 때 107N으로써, cBN 융착이 diamond 융착의 87%정도의 결합력을 보임을 알 수 있었다. 한편 cBN과 Ag-Cu-Ti계 브레이징 필러의 계면에서의 미세조직 및 화학반응의 메커니즘은 SEM, EDS를 이용하여 분석하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.23 no.4
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• pp.57-61
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• 2016

Thick film sealing glass paste is required for cell packaging of NaS based battery for energy storage system, to join the beta-alumina electrolyte tube and the alpha-alumina battery cell cap components. This paper presents the effect of the particle sizes of seal glass powder and the sealing temperatures on the microstructure of the glass sealants was investigated. It was found that the larger in the particle size of seal glass powder, the smaller the pore volume and the number of pores in a unit area. Also, the number of pores decreased with increasing the sealing temperatures while the pore size was increased. This result enables the control of porosity, pore distribution and number of pores in a microstructure of glass sealing component by proper selection of glass powders particle size and sealing temperature.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.2
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• pp.158-165
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• 2001

고체산화물 연료전지용 밀봉재로서 전지 구성원과 열팽창계수가 유사하고 비젖음성 특성을 가지며 전지 작동온도에서 화학적 안정성을 갖는 밀봉유리를 개발하고자, BaO-Al$_2$O$_3$-La$_2$O$_3$-Ba$_2$O$_3$-SiO$_2$계 유리를 제조하여 조성 변화에 따른 열적 특성 변화와 접합후의 젖음성 및 반응성 등을 조사하였다. 유리망목 형성산화물인 B$_2$O$_3$와 SiO$_2$의 함량비 및 BaO의 망목 형성산화물(B$_2$O$_3$+SiO$_2$)에 대한 함량비 변화에 따른 유리의 열적 특성을 조사한 결과, 0.33~0.71의 B$_2$O$_3$/SiO$_2$함량비하에서 BaO/(B$_2$O$_3$+SiO$_2$)가 0.70일 때 유리의 열팽창계수는 106~111$\times$$10^{-7}$/K 이었으며 이때 연료전지 구성원인 YSZ(yttria stabilized zirconia)와의 열팽창 불일치(thermal expansion mismatch)가 가장 작았다. 또한 이러한 조성의 유리로부터 분말성형체를 제조하여 YSZ에 접합을 시도한 결과, 우수한 접합성 및 비젖음성을 확인할 수 있었으며, 800~8$50^{\circ}C$의 전지 작동온도에서 100시간까지 유지시에도 YSZ와의 계면반응이 일어나지 않음을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.113-113
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• 2010

유비쿼터스 시대를 맞이하여 현재의 전자제품은 초고주파 환경에서의 소형화된 마이크로파 소자를 요구하고 있다. 마이크로파 대역에서 세라믹 소재는 대부분의 폴리머 소재에 비해 낮은 유전손실 값을 보이고 있어 향후 확대되는 고주파화에 적합한 소재로 평가되고 있다. 하지만 세라믹 재료는 깨지기 쉬운 특성을 가지고 있어 공정 및 취급이 어려우며 높은 소결온도를 가지고 있어 융점이 낮은 재료와의 집적화에 있어서 난점을 가지고 있다. 이를 위해 본 연구실에서는 실온에서 세라믹을 비롯한 금속 및 폴리머 재료의 치밀한 코팅막의 성막 및 이종 접합이 가능한 Aerosol Deposition (AD 법)에 주목하였고 마이크로파 소자 제작 공정으로서 AD 법의 응용 가능성을 연구하였다. 마이크로파 소자의 기판으로서는 AD 법을 이용하여 유전손실이 낮고 플렉서블한 $Al_2O_3$-PTFE 혼합 기판을 제작하고 적용하였다. 금속 선로 패터닝 제작 공정으로는 도금법이 대표적이지만 고비용 및 복잡한 공정 절차, 폐화학용액으로 인한 환경문제 등의 단점을 지니고 있어 이를 대체하는 금속 선로 패터닝 공정이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 AD 법을 이용하여 금속 필름을 제작하고 대체 공정으로서의 가능성을 확인하였다. 하지만 AD 법을 이용한 세라믹 필름 제작에 관한 연구는 크게 활성화되어 있는 반면에 금속 필름의 제작, 특성 측정 및 개선에 관한 연구는 그에 비해 미비한 수준이다. 이를 위해 이번 연구에서는 AD 법을 이용하여 금속 필름을 성막 시에 영향을 미치는 요인을 고찰하였으며 또한 마이크로파 소자의 도체 손실에 크게 관계되는 금속 필름의 비저항 특성의 측정 및 개선에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 본 연구에서는 정전장 시뮬레이션을 활용하여 AD 법으로 성막된 금속 필름의 정밀한 비저항 측정에 관한 연구방법을 마련하고 후열처리를 통한 비저항 특성을 개선시키는 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.80-80
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• 2009

패키징 구조의 발전이 점차 중요한 문제로 대두되어, 칩의 집적 기술의 발전에 따라 실장기술에서도 고속화, 소형화, 미세피치화, 고정밀화, 고밀도화가 요구되고있다. 최근 선진국을 중심으로 전자 전기기기 및 부품의 실장기술에서도 환경 친화적인 기술을 요구함에 따라, 저에너지 공정 및 무연 실장 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존의 SOP(Small Out-line Package), QFP(Quad Flat Package) 등은 소형화, 다핀화, 고속화, 실장성에 한계가 있기 때문에, SMT(Surface Mount Technology) 형식으로 된 BGA(Ball Grid Array)가 휴대형 전화를 비롯한 기타 전자 부품 실장에 널리 사용되고 있다. BGA ball shear 법은 BGA 모듈의 생산 및 취급 중에 발생할지도 모르는 기판에 수평으로 작용하는 기계적인 전단력에 BGA solder ball이 견딜 수 있는 정도를 측정하기 위해 사용되는 시험법이다. 전단 시험에 의한 전단 강도의 측정 외에 전기전도도 측정, 파면 관찰, 이동거리(displacement), 유한요소 해석법 등을 병행하여 시험법의 신뢰성 향상에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 실험에서는 지름이 $500{\mu}m$인 Sn-3.5Ag 솔더볼을 이용하여 세라믹 기판을 접합하여 BGA 패키지를 완성하였다. 상부 기판에 솔더볼을 정렬시켜 리플로우 방법으로 접합 한 후 솔더볼이 접합된 상부 기판과 하부 기판을 접합 하여 시편을 제작하였다. 접합된 시편들은 $150^{\circ}C$에서 0~800시간 열처리를 실시하였고, 열처리를 하면서 각각 $3{\times}10^2A/cm^2,\;5{\times}10^3A/cm^2$의 전류를 인가하였다. 시편들을 전단 시험기를 이용하여 솔더볼의 기계적 특성 평가를 하였으며, 계면 반응을 관찰하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.1 no.2
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• pp.105-112
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• 1991

In PLZT system, a new type of material for piezoelectric actuator was developed and its properties were investigated. This material consists of three layers : a piezoelectric ceramic layer, an interlayer which composition changes gradually, and another piezoelectric layer. This kind of materials is called functionally Gradient Materials(FGM). The composition of these layers were selected from the $(Pb,\;La)(Zr,\;TiO_3$ system through the concept of materials design. Sintered FGM at $1300^{\circ}C$, 2hr has an interlayer of about $20\mu\textrm{m}$ with no distorted damage. Dielectric and piezoelectic properties of FGM show intervalues of each side composition. The strain-voltage characteristics in FGM system was improved comparison with any single composition. Especially, the FGMs were fabricated which has high piezoelectric-low dielectric composition and low piezoelectric-high dielectric composition. The properties of both FGMs were significantly improved.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.4 no.6
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• pp.18-26
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• 1996

A two dimensional thermo elasto-plastic finite element stress analysis was performed to study residual stress distributions in AI composites reinforced by SiC whisker and $ZrO_2$ ceramic joints. The influences on the residual stress distributions due to the difference of the reinforcement volume fraction and interlayer material property were investigated. Specifically, stress distributions between AI interlayer material property were investigated. Specifically, stress distributions between AI interlayer and $ZrO_2$ ceramic and between the AI interlayer and AI composite were computationally analzed.