• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1377-1384
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• 2010

본 논문에서는 솔더 재료 중에서 가장 많이 사용되어 온 Sn37Pb 솔더에 대한 변형거동을 가장 정확히 나타낼 수 있는 재료 모델을 결정하기 위한 방법을 연구하였다. 이를 위해 실제 전자패키지와 유사한 변형 거동을 보이는 시편을 제작하였고 상온에서 $125^{\circ}C$ 까지의 열 사이클 하에서 모아레 간섭계를이용하여 변형을 측정하는 실험을 수행하였다. Sn37Pb 솔더에 대해 세 가지 서로 다른 구성방정식을 적용하여 시편에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 실험 결과 나타난 시편의 굽힘 변형과 해석 결과나타난 굽힘 변형을 비교하였고, 세 가지 재료모델의 계수를 미지수로 놓고 최적설계 기법을 적용하여 유한요소 해석과 실험 결과가 최대한 일치하는 계수 값을 결정하였다. 이를 통해 Anand 에 의해 제안된 구성방정식이 솔더의 거동을 가장 잘 표현한다고 결론을 낼 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.17-27
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• 2011

본 논문에서는 솔더의 온도 변화에 따른 변형 거동을 평가하기 위하여 솔더 재료의 열변형 거동을 파악할 수 있는 전단시편을 고안하여 온도변화에 따르는 열변형 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 전단시편은 열팽창계수가 다른 두 금속 막대와 그 사이 공간에 접합된 솔더로 구성되어 있으며, 솔더는 유연 솔더 (Sn/36Pb/2Ag)와 무연 솔더 (Sn/3.0Ag/0.5Cu) 두가지를 대상으로 하였다. 실시간 무아레 간섭계를 이용하여 세 온도 사이클 동안의 각 온도단계에서 변 위 분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고 그로부터 온도에 따른 유연 솔더와 무연 솔더의 열변형 특성을 비교하였다. 유한요소해석을 통하여 여러 연구자가 제시한 솔더의 점소성 물성치를 평가하였으며 유연 솔더의 경우에는 Darveaux가 제안한 Anand 모델, 무연 솔더의 경우 Chang이 제안한 Anand 모델을 사용한 해석 결과가 실험 결과와 가장 일치한다는 것을 밝혔다. 평가된 재료 모델을 사용하여 무연 솔더와 유연 솔더가 포함된 전단시편을 유한요소 해석하고 솔더의 점소성 거동 을 자세하게 분석하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1997년도 추계학술대회논문집
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• pp.11-16
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• 1997

In this study, the finite element analysis of AA6061 wheel forging processes over hot working range is performed and a thermo-viscoplasticity theory applicable to hot forging is applied for simulation. Aluminum alloy has frequently been utilized to manufacture automobile and aircraft parts due to its various advantages such as lightness, good forgeability, and wear resistance. Several forging conditions are applied to the simulation, such as die speeds, rib thicknesses, and depth of die cavity. The effectiveness of the simulation results is summarized in terms of metal flow, strain distributions, temperature distributions, forging load, which are essential to over all process design.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권2호
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• pp.17-28
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• 2012

WB-PBGA 패키지를 구성하는 솔더볼 재료나 수지 복합재의 열-기계적 물성치는 온도에 대단히 큰 영향을 받을 뿐 아니라, 온도가 유지되는 시간에도 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 변형 거동을 신뢰성 있게 해석하기 위하여 재료의 비선형성을 고려한 유한요소 해석을 수행하고 무아레 간섭계 실험결과와 비교하였다. 먼저 수지 복합재의 점탄성 거동을 파악하기 위해 수지 접합재와 패키지 기판으로 구성된 이종접합체를 대상으로 하여 수지 복합재의 온도와 시간에 종속적인 점탄성 거동에 대해 유한요소 해석을 수행하고 결과를 분석하였다. 무연 솔더가 실장된 WB-PBGA의 열-기계적 거동을 파악하기 위하여 솔더는 점소성 물성치를, 수지 복합재는 점탄성 물성치를 적용하여 온도 변화에 따르는 유한요소 변형해석을 수행하여 실험결과와 비교하였다. 결과적으로 패키지의 변형은 수지 복합재의 재료 모델에 따라 대단히 크게 달라지며, 수지 복합재는 온도와 시간에 영향을 받는 점탄성 물성으로 해석해야 함을 알 수 있었다. 본 논문에서와 같은 SAC 계열 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 경우 유리전이 온도가 $135^{\circ}C$ 정도로 비교적 높은 B-type 수지 복합재의 점탄성 물성치를 적용했을 때 상대적으로 신뢰성 있는 해석 결과를 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.207-225
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• 1992

The study is concerned with the thermo-viscoplastic finite element analysis of axisymmetric forward hot extrusion through square dies. The problem is treated as a nonsteady state problem because the distribution of temperature and material properties are continuously changing with the punch travel. In square die extrusion, difficulties arise from the severe distortion and die interference of elements at the aperture rim of the die even with a small punch travel. And finite element computation is impossible without intermittent remeshing. Accordingly, an automatic remeshing technique is proposed by employing specially designed mesh structure near the aperture rim. The analysis of temperature distribution includes heat conduction through material interfaces, heat convection and radiation to the atmosphere and is carried out by decoupling the heat analysis from the analysis of the deformation. The extrusion load and the distributions of strain rate and temperature are computed for the given cases rendering reasonable results. Computed grid distortions are found to be in good agreement with the experimental results. It has been thus shown that the proposed method of analysis can be effectively applied to the axisymmetric hot extrusion through square dies.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권1호
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• pp.45-50
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• 2003

시스템 보드에 플립 칩 BGA가 실장된 3차원 유한요소 해석 모델을 구성하여 열사이클시험 과정에서 발생되는 솔더 접합부의 피로수명을 예측하였다. 피로 모델은 Darveaux의 경험식에 기초하여 비선형 점소성 해석을 수행하였다. 해석은 4종류의 열사이클시험 조건과 패드구조, 솔더 볼의 조성과 크기의 변화에 따라 발생하는 크리프 수명을 평가하였다. 해석결과 $-65∼150^{\circ}C$의 열사이클시험 조건에서 가장 짧은 피로수명을 보였으며, $0∼100^{\circ}C$ 조건과 비교하면 약 3.5 배 정도 증가하였다. 동일한 시험조건에서 패드구조 변화에 따른 피로수명 차이는 SMD구조가 NSMD구조에 비해 약 5.7% 증가하였다 결과적으로 솔더 접합부에서 크리프 변형에너지 밀도가 높으면 피로수명은 짧아지는 것을 알 수 있었다

• 한국정밀공학회지
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• 제19권8호
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• pp.126-133
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• 2002

The cutting thickness of ultra-precision machining is generally very small, only a few micrometer or even down to the order of a few nanometer. In such case, a basic understanding of the mechanism on the micro-machining process is is necessary to produce a high quality surface. When machining at very small depths of cut, metal flow near a rounded tool edge become important. In this paper a finite element analysis is presented to calculate the stagnation point on the tool edge or critical depth of cut below which no cutting occurs. From the simulation, the effects of the cutting speed on the critical depths of cut were calculated and discussed. Also the transition of the stagnation point according to the increase of the depths of cut was observed.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권12호
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• pp.2970-2981
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• 1993

In hot closed-die forging the load increases rapidly near the final stage. Preforming operation is important to both the sound final forging and die-service life. In this study, the material flows during preforming and final forging are investigated. The physical modeling with Plasticine as a model material showed clear flow patterns. The forging process were numerically simulated by the finite element method with the isothermal and the non-isothermal models. The flow patten of the isothermal simulation showed good agreements with the experiments. Temperature changes and pressure distributions on the die surfaces during one cycle of the forging process were obtained from the non-isothermal simulation. High pressure and temperature were developed at certain areas of the die surfaces. It was concluded that those areas usually coincide with each other and should be distributed by the preforming operations to enhance the die life.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권7호
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• pp.1042-1049
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• 1997

LMFBR(Liquid Metal Fast Breeder Reactor) vessel is operated under the high temperatures of 500-550.deg. C. Thus, transient thermal loads were severe enough to cause inelastic deformation due to creep-fatigue and plasticity. For reduction of such inelastic deformations, Y-piece structure in the form of a thermal sleeve is used in LMFBR vessel under repeated start-up, service and shut-down conditions. Therefore, a systematic method for inelastic analysis is needed for design of the Y-piece structure subjected to such loading conditions. In the present investigation, finite element analysis of heat transfer and inelastic thermal stress were carried out for the Y-piece structure in LMFBR vessel under service conditions. For such analysis, ABAQUS program was employed based on the elasto-plastic and Chaboche viscoplastic constitutive equations. Based on numerical data obtained from the analysis, creep-fatigue damage estimation according to ASME Code Case N-47 was made and compared to each other. Finally, it was found out that the numerical predictio of damage level due to creep based on Chaboche unified viscoplastic constitutive equation was relatively better compared to elasto-plastic constitutive formulation.