• 기계저널
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• 제24권4호
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• pp.275-283
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• 1984

유한요소기법은 원만한 온도변화를 갖는 이동경계문제에 대해 적용할 수 있음을 설명하였다. 상변화가 일어나는 요소에서 어느 한 시간 단계에 변화할 수 있는 온도의 범위는 상변화 온도 구간 보다 적어야 원만한 수치해를 얻을 수 있음을 소개하였다. 잠열의 효과를 엔탈피의 온도에 대한 변화율로 처리하여 열용량 행렬을 계산할 수 있음을 설명하였다. 급격한 변화를 갖는 온 도분포를 수치적으로 근사해를 구할 때 나타나는 파동형상은 연속적인 변수를 부분적으로 근사 해를 가정 하는데서 포함되는 오차에 기인한다. 따라서 이러한 급격한 변화의 변수를 취급하는 기법이 요구된다. 상변화를 수반하는 이동경계문제는 물의 결빙금속의 열처리, 용접, 고체연료의 연소 등에서 많이 접하게 되나 전문적인 프로그램이 없으므로(저자가 조사한 바에 의하면) 온 도분포를 요구하는 문제에서는 이의 선결이 요망되고 있다. 특히 구조해석문제에서 시간에 따라 온도조건이 변화는 경우가 많아 온도분포에 대해 따로 계산하고 그 후 구조해석을 하는 방법이 있으나, 이는 상변화와 같은 물성의 큰 변화가 없는 경우에만 가능하다. 따라서 상변화가 있는 문제에서 열탄성(thermo-elasticity)이나 열탄소성(thermoelasto-plasticity)해석을 하기 위해서는 이동경계와 구조해석을 동시에 하여야 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.76-76
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• 2010

무연솔더 재료를 자동차 전장품에 적용하기 위해서는 고온환경에 대한 내구성 및 진동 인자에 대한 영향을 고려해야한다. 특히, ELV(End of Life Vehicles) 지침이 개정됨에 따라 고온용 무연솔더 재료에 대한 재평가가 반드시 필요한 시점이다. 이에 대해 본연구에서는 현재 상용화 된 Pb-free솔더의 재료들 중 총 4종의 Solder을 선정하여 자동차 환경에 부합하는 진동조건하에서 시험해보았다. 그리고 미세조직의 특성, 접합부 형성시의 기계적 강도 및 접합부의 신뢰성을 평가하여 보았다. 각각의 조성에 대한 CHIP type과 QFP type의 실장부품을 준비하였으며, 각각의 조성별로 솔더 페이스트로 Daisy Chain PCB에 접합하여 조성에 따른 비교 데이터를 구축할 수 있었다. 리플로우 공정후 초기의 미세조직 및 전당강도, 저항값을 측정하여 진동시험에 따른 데이터와 비교하였다. 주파수는 10Hz~1,000Hz였으며, 진동가속도는 $29.4m/s^2$, 20시간의 랜덤진동이 적용되는 동안 챔버내의 온도는 상온으로 유지되었다. 진동시험과 이에 따른 저항측정을 통하여 진동 주파수와 시간에 따른 실장 부품이 받는 진동 영향과 실시간 저항값을 측정하였으며, 이때의 미세조직 비교를 통해 진동특성을 평가하였다. 진동 주파수에 따른 저항값의 변화가 있었으며, 진동전후 전단강도에도 영향을 주었다. QFP type에서는 SAC105가 진동에 가장 취약하였으며, CHIP type에서는 SACX0307이 진동에 가장 취약하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.74-74
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• 2009

카본나노튜브(CNT) 복합체는 우수한 기계적 성질을 가지고 있어 다양한 분야에서 연구되고 있다. 본 연구에서는 카본나노튜브(CNT)를 간단한 볼밀공정을 사용하여 Sn3.5Ag solder ball과 SAC305 powder 표면에 혼합하고 이를 통해 접합부 특성을 관찰하였다. 볼밀을 실시하기 전 카본나노튜브(CNT)는 초음파을 이용하여 분산을 실시하였다. Sn3.5Ag solder ball의 직경은 450um이고 SAC305 powder의 직경은 약 30um이었으며 이때 사용한 볼밀볼의 직경은 각각 3mm, 1mm이다. 볼밀 회전속도는 약 300rpm이고 6, 12, 18, 24시간동안 볼밀을 실시하였다. 24시간 볼밀 후에도 solder ball과 solder powder의 모양은 크게 변하지 않았다. SEM을 통해 표면을 관찰한 결과 분산된 카본나노튜브(CNT)는 solder ball과 solder powder의 표면에서 관찰되었다. 카본나노튜브(CNT)가 삽입된 solder ball은 BGA coupon 위에 놓고 Reflow를 실시하여 접합하였고 solder powder은 flux를 첨가하여 paste로 제조하여 2012 chip에 대한 접합특성을 관찰하였다. 카본나노튜브(CNT)는 solder ball 내부의 표면근처에서 관찰되었으며 카본나노튜브(CNT)가 혼합된 solder ball은 Aging 실시 후에 IMC 두께가 카본나노튜브(CNT)가 혼합되지 않은 solder ball에 비해 두께가 작고 접합강도는 약 10% 증가하였다. 또한 카본나노튜브(CNT)가 혼합된 solder paste와 카본나노튜브(CNT)가 혼합되지 않은 solder paste를 비교한 결과 인쇄성은 모두 양호하였으며 카본나노튜브(CNT)가 혼합된 paste를 사용한 chip의 전단강도가 높게 나타났다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.228-230
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• 2005

Sn-8wt%Zn-3wt%Bi (이하, Sn-8Zn-3Bi) 솔더의 장기 신뢰성을 평가하기 위하여 고용고습시험을 행하였다. 고온 고습 시험은 $85^{\circ}C$/85RH 조건에서 1000 시간 동안 하였다. 접합 기판으로는 각각 OSP (Organic Solderability Preservative), Sn 그리고 Ni/Au 처리를 한 PCB(Printed Circuit Board) 패드를 사용하였다. 접합에 사용한 부품은 1608Chip 으로 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor 이하, 1608C) 와 Chip Resister(이하, 1608R)을 사용하였으며, 이 두 부품의 전극부위에 Sn-10wt%Pb(이하 Sn-l0PB), Sn을 각각 도금하였다. 솔더링 후 1608C 와 1608R의 전단 접합 강도와 솔더링부에서 Zn상의 변화를 관찰하였다. 측정결과, Sn-8Zn-3Bi 솔더의 초기 전단 접합 강도는 기판의 표면처리에 상관없이 약 40N 이었다. 그러나 고온 고습 시험 1000 시간 후에는 기판의 표면처리에 상관없이 약 30N 까지 감소하였다. 하지만 이는 reference인 Sn-37Pb 솔더의 강도값과 거의 유사하며, 이는 Sn-8Bi-3Zn 솔더의 고온 고습 시험 후 전단강도 특성은 기존 유연솔더와 비교하여 동등이상이라고 평가할 수 있다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제12권2호
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• pp.11-19
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• 1994

레이저 가공기술은 재료가공 분야에서 넓은 응용분야를 가지고 있으며, 특히 절단, 용접, 열처리 등의 가공분야에서 고정밀도와 자동화의 용이성으로 인해 생산성이 높은, 고부가가치의 첨단응용 기술로 부각되고 있다. 특히 레이저절단은 타 절단법에 비교되는 절단정도, 열영향, 생산성, 작업 환경등의 각종 우위성으로 박판 및 후판절단분야에서 급속한 보급을 보이기 시작하였다. 현재 대 부분의 레이저 가공기는 CNC화 되어가고 있는 추세이며, 레이저 절단의 경우 생산성증대 및 고 정밀화를 위하여 CAD/CAM인터페이스에 의한 자동화가 필연적인 상황이다. 뿐만아니라 고출력 레이저 발전기를 가공 기본체에 탑재한 탑재형 레이저가공기의 출현으로 대형부재의 절단이 가능 하게 되었으며, 더불어 절단공정의 무인화를 지향하는 각종 시스템이 개발되고 있다. 이와 같은 무인화, 생산성증대, 작업시간단축과 러닝 코스트 및 재료의 절감을 위한 노력의 일환으로 컴 퓨터에 의한 자동 및 반자동 네스팅 시스템의 개발을 들 수 있다. 레이저에 의한 2차원 절단응 용분야에서의 네스팅작업은 설계가 끝난 각 부품의 절단작업의 전단계로서 수행되며, 일반적으로 네스팅공정이 완료되면 절단경로를 결정하고 가공조건과 함께 수치제어공작기계의 제어에 필요한 NC코드를 생성하게 된다. 최근에는 이와 같은 네스팅 시스템이 일부 생산현장에 적용되고 있 으나 이러한 시스템들의 대부분이 외국에서 개발된 것을 수입하여 사용하는 실정이다. 2차원 패턴의 최적자동배치문제는 비단 레이저 절단과 같은 열가공 분야에서 뿐만 아니라 블랭킹 금형, 의류, 유리, 목재등 여러분야에서 응용이 가능하며 패키지의 국산화가 시급한 실정이다. 네스 팅작업은 적용되는 분야에 따라 요구사항과 구속조건이 달라지며 이로 인해 알고리즘과 자료구 조도 달라지게 되나 공통적인 목표는 주어진 영역안에서 겹침없이 배치하면서 버림율을 최소화 하는 것이다. 지난 10여년간 여러 산업의 응용분야에서는 네스팅시스템의 도입이 활발하게 이 루어지고 있는데 수동에 반자동 및 자동에 이르기까지 다양하나 자동네스팅시스템의 경우 배치 효율의 신뢰성이 비교적 부족하기 때문에 아직까지는 생산현장에서 기피하는 실정이다. 배치알 고리즘의 관점에서 볼 때 이러한 문제들은 NP-complete문제로 분류하며 제한된 시간안에 최적의 해를 구하기가 가능한 조합 최적화 문제로 알려져 있다. 따라서 이 글에서는 레이저 절단분야 에서의 네스팅시스템에 관한 개요와 최근의 연구동향 그리고 몇 가지 전형적인 네스팅 알고리 즘들을 소개하고 비교분석을 통해 개선점을 간략하게 논의하고자 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.73-79
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• 2022

본 연구에서는 최근 저온접합 소재로 각광받고 있는 Ga과 대표적인 전극 물질인 Cu와의 반응연구를 실시하여 저온 솔더링 적용시 필요한 정보들을 확인하고자 하였다. 80-200℃ 온도범위에서 Ga과 Cu/Au 기판을 반응시켜 계면반응 및 금속간화합물(IMC) 성장을 관찰하고 분석하였다. 반응계면에서 성장하는 주요한 IMC는 CuGa₂ 상이었으며 그 상부에는 작은 입자크기를 가지는 AuGa₂ IMC 그리고 하부에는 얇은 띠 형상의 Cu₉Ga₄ IMC가 형성되었다. CuGa₂ 입자들은 scallop 형상을 보이며 Cu₆Sn₅ 성장의 경우와 비슷하게 반응시간이 증가함에 따라서 큰 형상변화없이 입자 크기가 증가하였다. CuGa₂ 성장기구를 분석한 결과 120-200℃ 온도범위에서 시간지수는 약 3.0으로 산출되었고, 활성화에너지는 17.7 kJ/mol로 측정되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권4호
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• pp.90-98
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• 1997

A copper-tungsten sintered alloy(Cu-W) has been friction welded to a tough pitch copper in order to investigate the effect of friction pressure on bonding strength and a charicteristic of fracture. The tensile strength of the friction welded joint was increased up to 90% of the Cu base metal under the condition of friction time 1.2 sec, friction pressure 4.5kgf/$\textrm{mm}^2$ and upset pressure 10kgf/$\textrm{mm}^2$. From the results of fracture surface analysis, the increase of friction pressure could remarkably decrease the force and the time to be normally acted on weld interface. The W particles which were included in the plastic zone of Cu side could induce fracture adjacent to the weld interface because their existance in Cu induces a decrease in available section area and an increase in notch effect. Therefore, the tensile strength was decreased at high friction pressure (6kgf/$\textrm{mm}^2$) because the destruction of W was increased by an increase in mechanical force and crack was formed at weld interface.

• Journal of Welding and Joining
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• 제8권1호
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• pp.31-42
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• 1990

Arc must be stable during welding first of all other factors for obtaining sound weldment, especially in the automation of welding process. Arc stability is somewhat sophisticated phenomenon which is not clearly defined yet. In consumable electrode welding, the voltage and current variation due to metal transfer enables to assess arc stability. Recently, statistical analyses of the voltage and current waveform factors are performed to assess the degress of arc stability which is assessed and controlled by operator's own experience by now. But, considering the increasing need and the trend of automation of welding process, it is necessary to monitor arc stability in real-time. In this sutdy, the modified stability index composed of two voltage and current wvaeform factors (arc time and short circuit time) reduced from four factors (arc time, short circuit time, average arc current and average short circuit current) in Mita's index by the welding electrical circuit modeling is proposed and verified by experiments to be well estimating arc stability in the static sense. Also, the recursive calculation form estimating present arc stability in the dynamic sense is developed for real-time estimation. The results of applying the recursive index during welding show good estimation of arc stability in real-time. Therefore, the results of this study offers the mean for real-time control arc stability.

• Journal of Welding and Joining
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• 제21권1호
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• pp.48-53
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• 2003

The object of this study is to examine the effect of short circuit time ratio (SCTR) and current rise delay time (Td) on the spatter generation at low and medium current range in $CO_2$ welding. The spatter was evaluated by the weight generated in the welding of bead-on-plate for 30 seconds (3 times). Td was varied by order of 0, 0.4, 0.8 and 1.2 msec. At each Td, the short circuit time ratio was varied by the output voltage of the welding power source. In the low current range, it was found that the optimum SCTR was 20~25%, and the minimum spatter generation weight was obtained in the case of Td=0.4msec and SCTR=22% even though the remarkable difference was not showed by the application of Td. In the medium current range, it was confirmed that the arc was stable though the SCTR was increased from 20% to 40% by the control of current wave. Spatter generation weight depended on the variation of Td, and the lowest value of spatter generation weight occurred at Td=0.8~1.2msec.

• 한국정밀공학회지
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• 제15권12호
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• pp.226-235
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• 1998

This study proposes the analysis and evaluation of method of time series of ultrasonic signal using the chaotic feature extraction for ultrasonic pattern recognition. The features are extracted from time series data for analysis of weld defects quantitatively. For this purpose, analysis objectives in this study are fractal dimension, Lyapunov exponent, and strange attractor on hyperspace. The Lyapunov exponent is a measure of rate in which phase space diverges nearby trajectories. Chaotic trajectories have at least one positive Lyapunov exponent, and the fractal dimension appears as a metric space such as the phase space trajectory of a dynamical system. In experiment, fractal(correlation) dimensions and Lyapunov exponents show the mean value of 4.663, and 0.093 relatively in case of learning, while the mean value of 4.926, and 0.090 in case of testing in slag inclusion(weld defects) are shown. Therefore, the proposed chaotic feature extraction can be enhancement of precision rate for ultrasonic pattern recognition in defecting signals of weld zone, such as slag inclusion.