• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.129-129
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• 2017

열전재료는 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 가장 널리 사용되는 재료이다. $Bi_2Te_3$계 열전 재료는 400K 이하의 비교적 저온 영역에서 높은 성능지수(Dimensionless Figure of merit, ZT($={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$, ${\alpha}$: 제백계수, ${\sigma}$: 전기전도도, T: 절대온도, ${\kappa}$: 열전도도))를 나타내는 열전재료이며 자동차 시트나 정수기 등에 응용되고 있다. 열전모듈은 제조시 수십 개에서 수백 개 이상의 n형 및 p형 열전소자를 알루미나($Al_2O_3$)와 같은 세라믹 기판(substrate) 상에 접합된 동 전극 위에 전기적으로 서로 직렬로 접합시켜 제조한다. 기존의 열전모듈의 제조방법에는 동 전극 위에 위에 Sn합금 분말과 플럭스(flux)의 혼합물인 솔더페이스트를 스크린 인쇄법을 사용하여 동 전극에 도포한 다음, 그 위에 열전소자를 얹고 약 520K의 열풍을 가하여 솔더를 용융시켜 열전소자와 동 전극을 접합시킨다. 스크린 인쇄법에서는 인쇄 압력이 일정하지 않으면, 솔더페이스트 층의 두께가 균일하지 않게 되어 열전소자 접합부의 불량을 유발시킨다. 그러나 열모듈은 단 하나의 접합 불량이 모듈 전체의 열전변환성능에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 솔더페이스트를 도포하지 않고 열전소자를 직접 동 전극과 접합할 수 있는 방법을 고안하였다. 무전해도금을 이용한 니켈층을 형성시킨 $Bi_2Te_3$계 열전소자 표면에 약 $50{\mu}m$의 주석도금층을 전기도금법을 구사하여 형성시켰다. 그 후, wire cutting을 통하여 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$의 크기로 절단한 주석도금된 열전소자를 동 전극에 얹고 1.1KPa의 압력을 가하면서 523K의 핫플레이트 위에서 3분간 방치하여 직접(direct) 열압착 접합을 실시하였다. 접합부의 단면을 SEM을 이용하여 관찰한 결과, 동 전극과 열전소자 사이의 계면에 용융 후 응고된 주석층이 결함없이 균일하게 형성된 양호한 접합부를 관찰할 수 있었다. 따라서, 솔더페이스트를 이용하지 않고, 열전소자 표면에 주석도금을 실시한 후, 동 전극과 직접 열압착 본딩을 실시하는 방법은 균일한 접합계면을 얻을 수 있는 새로운 공정으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-140
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• 2015

주석(Sn)은 뛰어난 유연성을 나타내기 때문에 접촉저항을 감소시킬 목적으로 전자부품과 전자기기의 도선과 단자를 피복하는데 사용된다. 하지만 특정한 조건에서 시간경과와 함께 위스커라는 침상결정이 발생하여 회로 단락을 초래하는 것이 문제이다. 위스커는 직선형, 굴곡형, 곡선형의 형태로 성장하며 직경은 $1{\mu}m$, 길이는 수백 ${\mu}m$에서부터 수 mm에 이른다. 발생 초기단계에서 성장이 정지된 작은 덩어리도 위스커와 함께 관찰된다. 주석도금 피막에서 발생하는 위스커는 1940년대 미국의 전화교환기 단락원인으로 널리 알려지게 되었다. 이러한 위스커를 억제하는 방법으로 주석-납 도금이 개발되었다. 주석-납 도금피막에서는 작은 덩어리가 다수 발생하는 반면에 위스커는 발생하지 않는다. 하지만 2006년 7월에 시행된 RoHS(Restriction of the use of certain Hazardous Substances) 지령에서 수은, 카드뮴, 6가 크롬 및 납은 유해물질로 지정되어 사용이 엄격히 규제되고 있다. 주석 도금피막의 위스커가 발생하고, 성장하는 원인으로 도금피막 내부의 압축응력과 전위, 산화피막, 도금피막-기판계면에서 발생하는 금속간화합물 주변의 변형을 들 수 있다. 본고에서는 도금하여 얻은 주석피막 표면에 형성된 위스커를 중심으로 증착피막과 주석도금 피막을 용융 응고하여 형성된 합금의 경시변화를 비교하고, 작은 덩어리와 위스커의 발생 및 성장 기구에 관하여 기술하였다.

• 선박안전
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• 통권37호
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• pp.2-11
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• 2014

본 연구에서는 최근, 전기자동차 및 소형 레저용 선박을 중심으로 연구가 진행 중인, 대용량 이차전지의 용량 증대를 위하여 필요한 내부 전극 접합 기술에 관하여 연구하였다. 종래의 초음파 용접으로 적층할 수 있는 적층량의 한계를 극복하기 위한 방안으로 전극 소재에 직접 가열을 통한 용접 방법이 아닌 용가제 금속을 적용하여 전극을 접합시켜, 통전성과 인장강도를 증대시킴과 동시에 열적요인으로 인한 전극표면에 화학적 활성물질의 변성을 최소화할 수 있는 저온 접합 방법에 대하여 연구하였다. 부연하여 용접을 위하여 무리하게 출력을 상승시킬 경우 용접열의 영향으로 전극의 변형 및 활성물질의 변성을 야기함과 동시에 최종 페키징 이후 출력저하, 발열 등, 배터리의 안정성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 고주파 유도가열을 통한 유도 가열 방식의 접합 방법과 용융 도금을 통한 용가제 금속의 전처리를 통한 종래와는 차별화된 전극접합 방법을 소개한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권3호
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• pp.91-99
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• 2007

Fractures of galvannealed coating layer during actual press forming in automotive applications were observed by scanning electron microscopy in order to understand fracture mechanism. Fracture behaviors of galvannealed coating layer in extra deep drawing quality steels and high strength steels have been studied by performing the tests describing the representative plastic deformation in sheet metal forming such as uni-axial tensile test, compression test, bi-axial test and plane strain test. Growth and direction of cracks were deeply related to the plastic deformation modes and history. The material properties of galvannealed coating layer were investigated by nano-indentation test equipped with Berkovich diamond indentor for the specimens. Hardness and elastic modulus of the coating layer were higher than bared steels and that was the reason for crack of coating layer. Flat friction test and drawbead friction test were performed to observe the effect of the surface morphology on the frictional characteristics. The micro-plasto hydrodynamic lubrication were appeared and played an important role in reducing the coefficient of friction.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2008년도 추계학술발표대회 및 제15회 신소재 심포지엄
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• pp.37.1-37.1
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• 2008

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2002년도 춘계 학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.35-35
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• 2002

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.47-47
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• 2003

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.17-18
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• 2001

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.44-45
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• 2001

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.46-47
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• 2001