• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.21 no.2
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• pp.91-97
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• 2014

With Pb-free solder joints containing Sn-Ag-Cu-based ternary alloys (Sn-1.0 wt.%Ag-0.5Cu and Sn-4.0Ag-0.5Cu) and Sn-Ag-Cu-In-based quaternary alloys (Sn-1.0Ag-0.5Cu-1.0In, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.6In, and Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In), fracture-mode change, shear strengths, and fracture energies were observed and measured under a high-speed shear test of 500 mm/s. The samples in each composition were prepared with as-reflowed ones or solid-aged ones at $125^{\circ}C$ to 500 h. As a result, it was observed that ductile or quasi-ductile fracture modes occurs in the most of Sn-Ag-Cu-In samples. The happening frequency of a quasi-ductile fracture mode showed that the Sn-Ag-Cu-In joints possessed ductile fracture properties more than that of Sn-3.0Ag-0.5Cu in the high-speed shear condition. Moreover, the Sn-Ag-Cu-In joints presented averagely fracture energies similar to those of Sn-Ag-Cu joints. While maximum values in the fracture energies were measured after the solid aging for 100 h, clear decreases in the fracture energies were observed after the solid aging for 500 h. This result indicated that reliability degradation of the Sn-Ag-Cu-In solder joints might accelerate from about that time.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.5
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• pp.352-357
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• 2009

The InAs multi-quantum dots (MQDs) solar cell and InGaAs multi-quantum wells (MQWs) solar cell to cover 1.1 eV and 1.3 eV were designed by 1D poisson, respectively. The MQDs and MQWs of 5, 10, 15 layers were grown by molecular beam epitaxy. The photo luminescence results showed that the 5 period stacked MQDs have the highest intensity at around 1.1 eV with 57.6 meV full width at half maximum (FWHM). Also we can observe 10 period stacked MQWs peak position which has highest intensity at 1.31 eV with 12.37 meV FWHM. The density and size of QDs were observed by reflection high energy electron diffraction pattern and atomic force microscope. Futhermore, AlGaAs/GaAs sandwiched tunnel junctions were modified according to the width of GaAs layer on p-type GaAs substrates. The structures with GaAs width of 30 nm and 50 nm have backward diode characteristics. In contrast, tunnel diode characteristics were observed in the 20 nm of that of sample.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.16 no.3
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• pp.31-37
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• 2009

Cu-Cu thermo-compression bonding process was successfully developed as functions of the $N_2+H_2$ forming gas annealing conditions before and after bonding step in order to find the low temperature bonding conditions of 3-D integrated technology where the quantitative interfacial adhesion energy was measured by 4-point bending test. While the pre-annealing with $N_2+H_2$ gas below $200^{\circ}C$ is not effective to improve the interfacial adhesion energy at bonding temperature of $300^{\circ}C$, the interfacial adhesion energy increased over 3 times due to post-annealing over $250^{\circ}C$ after bonding at $300^{\circ}C$, which is ascribed to the effective removal of native surface oxide after post-annealing treatment.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.25 no.4
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• pp.431-440
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• 2013

In this study, a standard tensile welded-joint test was conducted to select a welding electrode suitable for recently developed HSA800 steel. Two welding electrodes were available at the time of this study; one was GMAW-based and the other FCAW-based. The tensile test specimens were fabricated by joining 60mm-thick HSA800 plates according to the AWS-prequalified groove welded joint details. Specimens which violate the standard root opening distance (ROD) were also included to see if poor construction tolerance could be accommodated. During fabrication, serious concerns about the welding efficiency of the GMAW-based product were raised by a certified welder. Both welding electrodes showed satisfactory and similar performance from welded joint strength perspective. But groove welded joints made by using the FCAW-based rod consistently showed more ductile and stable behavior. The AISC provisions for PJP joint strength were shown to be very conservative under direct tensile loading. Violating the AWS prequalified ROD by 100% apparently passed the strength criteria, but unusual crater-like fracture surface was observed.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.6 no.1
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• pp.120-130
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• 1994

The purpose of this study is to propose the analytical model for the hysteretic behavior of Reinforced Concrete bearn-column joints under various loading history. Discrete line elernents , YVith inelastic rotational spring was adopted to consider the movement of plastic hinging zone influenced by the details of longitudinal reinforcements. Also hysteretic model was constructed by excluding such variables which can not be utilized in dynamic analysis of Reinforced Concrete. structure that it will be adoptable in two-dimensional inelastic frame ardysis with 6-DOF. From the analysis of previous test results, it was found that stiffness deterioration caused by inelastic hysteretic loadings can be predicted by the functron of basic pinching coefficients, ductility ratio.and yield strength ratio of members. Strength degradation coefficients were newly proposed to explain the difference of inelastic behavior of members caused by spacing ratio of transverse steel and sectlon aspect ratio. The energy dissipation capacities calculated using the analytical model proposed in thls paper show a good agreements w~lh test results by an error of 10~20%.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.338-338
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• 2013

Monolithic three-dimensional integrated circuits (3D-ICs) 구현 시 bonding 과정에서 발생되는 aluminum (Al) 이나 copper (Cu) 등의 interconnect metal의 확산, 열적 스트레스, 결함의 발생, 도펀트 재분포와 같은 문제들을 피하기 위해서는 저온 공정이 필수적이다. 지금까지는 polymer 기반의 bonding이나 Cu/Cu와 같은 metal 기반의 bonding 등과 같은 저온 bonding 방법이 연구되어 왔다. 그러나 이와 같은 bonding 공정들은 공정 시 void와 같은 문제가 발생하거나 공정을 위한 특수한 장비가 필수적이다. 반면, 두 물질의 합금을 이용해 녹는점을 낮추는 eutectic bonding 공정은 저온에서 공정이 가능할 뿐만 아니라 void의 발생 없이 강한 bonding 강도를 얻을 수 있다. Aluminum-germanium (Al-Ge) 및 aluminum-indium (Al-In) 등의 조합이 eutectic bonding에 이용되어 각각 $424^{\circ}C$ 및 $454^{\circ}C$의 저온 공정을 성취하였으나 여전히 $400^{\circ}C$이상의 eutectic 온도로 인해 3D-ICs의 구현 시에는 적용이 불가능하다. 이러한 metal 조합들에 비해 indium (In)과 tin (Sn)은 각각 $156^{\circ}C$ 및 $232^{\circ}C$로 굉장히 낮은 녹는점을 가지고 있기 때문에 In-Sn 조합은 약 $120^{\circ}C$ 정도의 상당히 낮은eutectic 온도를 갖는다. 따라서 본 연구팀은 In-Sn 조합을 이용하여 $200^{\circ}C$ 이하에서monolithic 3D-IC 구현 시 사용될 eutectic bonding 공정을 개발하였다. 100 nm SiO2가 증착된 Si wafer 위에 50 nm Ti 및 410 nm In을 증착하고, 다른Si wafer 위에 50 nm Ti 및 500 nm Sn을 증착하였다. Ti는 adhesion 향상 및 diffusion barrier 역할을 위해 증착되었다. In과 Sn의 두께는 binary phase diagram을 통해 In-Sn의 eutectic 온도인 $120^{\circ}C$ 지점의 조성 비율인 48 at% Sn과 52 at% In에 해당되는 410 nm (In) 그리고 500 nm (Sn)로 결정되었다. Bonding은 Tbon-100 장비를 이용하여 $140^{\circ}C$, $170^{\circ}C$ 그리고 $200^{\circ}C$에서 2,000 N의 압력으로 진행되었으며 각각의 샘플들은 scanning electron microscope (SEM)을 통해 확인된 후, 접합 강도 테스트를 진행하였다. 추가로 bonding 층의 In 및 Sn 분포를 확인하기 위하여 Si wafer 위에 Ti/In/Sn/Ti를 차례로 증착시킨 뒤 bonding 조건과 같은 온도에서 열처리하고secondary ion mass spectrometry (SIMS) profile 분석을 시행하였다. 결론적으로 본 연구를 통하여 충분히 높은 접합 강도를 갖는 In-Sn eutectic bonding 공정을 $140^{\circ}C$의 낮은 공정온도에서 성공적으로 개발하였다.

• Journal of Conservation Science
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• v.26 no.1
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• pp.61-67
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• 2010

After selecting five types of adhesive epoxy resin for metallic cultural assets such as $Araldite^{(R)}$ rapid type, $Devcon^{(R)}$, $Araldite^{(R)}$ SV427+HV427, $CDK^{(R)}$520, $Araldite^{(R)}$ AW106+HV953 which had already been studied, this paper approached more closely the problem of yellowing and the signal of aging with time passing by connecting the problems with the safety of metallic cultural assets. The change of physical properties according to the change of state of epoxy adhesives was investigated through the change of flexural strength and the change of surface hardness by artificially providing the possible environmental change factors such as ultra-violet ray, and acid base, and how the epoxy chemically changes in its ingredients by the environment was analyzed through FT-IR. As a result of the experiment, for the most part of adhesives brought about the physical change of flexural strength, the change of surface hardness, and the chemical change of chemical ingredients as the product of alcohol, which were respectively different according to the time of ultraviolet irradiation, and acid base change. Under most of the conditions, SV427+HV427 and $CDK^{(R)}$520 were fairly stabilized under each condition of weatherability, but it seems that they should be refrained from being applied in case that the area to restore is thin and wide because the degree of flexural strength of themselves is low. Also, it is found that the preservation environment is very important not only for artifacts but also for the preservation of resins sused for preservation treatment.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.46-46
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• 2009

과거 고강도강 용접부에서 발생하는 저온균열은 주로 용접열영향부에서 발생하였는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 강재 메이커들은 고강도강의 용접성을 향상시키고자 노력하였다. 이러한 노력의 결과로 TMCP, HSLA 강 등이 개발되었고 이들 강재는 예열온도를 저하시킬 수 있다는 장점 때문에 보편화되어 사용되었다. 이러한 강재는 모재 예열온도를 기준으로 적용하게 되면 용착금속에서 저온균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서 이제는 용접재료의 용접성, 즉 용접재료의 저온균열 저항성을 평가 할 수 있는 기법이 요구된다. 본 연구의 목적은 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하는 것인데, 저온균열 저항성은 용착금속의 미세조직에 따라 다르게 나타날 수 있다. 용착금속의 합금조성은 기본적으로 용착금속에 요구되는 최저 강도와 충격인성을 만족할 수 있도록 설계한다. 하지만 유사한 강도의 유사한 합금조성이더라도 일부 합금 성분에 의해 용착금속의 미세조직들은 상이하게 나타날 수 있는데, 미세조직 특성에 의하여 용착금속의 강도와 저온인성이 결정된다. 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하기위하여 Gapped Bead-on-Groove(G-BOG) 시험에 사용된 모재는 50mm 두께의 mild steel을 사용하였으며, 모재의 희석을 방지하기위해 15mm 깊이로 V-groove 가공 후 buttering 용접 하였다. 용접된 시편은 다시 5mm 깊이로 V-groove로 2차 가공 후 Ar + 20% $Co_2$ gas를 사용하여 용접하였다. 용접재료는 ER-100S-G grade로 비슷한 합금조성을 갖는 2 종류를 사용하였다. A용접재료는 Ti 이 0.1% 함유 되었으며, B용접재료는 Ti 함유되지 않은 것을 사용하였다. 또한 예열 온도에 따라 저온균열 감수성을 평가하기위하여 모재의 예열온도를 각각 상온, $50^{\circ}C,\;75^{\circ}C,\;100^{\circ}C$로 하여 실험을 진행하였다. 용착금속의 미세조직을 확인해본 결과 Ti 함유된 A 용착금속 미세조직은 대부분 침상형페라이트로 나타났으며, Ti 함유되지 않은 B 용착금속 미세조직은 대부분 베이나이트로 나타났다. G-BOG 시험 결과 Ti 함유된 A 시편이 Ti 함유되지 않은 B 시편보다 저온균열 발생량이 적었다. 이는 용착금속의 미세조직분포 및 특성에 따라 저온균열감수성이 다르다는 것을 나타낸다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.12-12
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• 2009

터빈에서 핵심부품인 로터는 블레이드를 원심 운동시키는 대형 단조강이며, 고압의 증기 조건에서 고속회전하며 고온에서 운전과 저온에서 과속시험 동안 높은 원심력을 받는다. 또한 기동/정지 천이 동안 열응력을 받기 때문에, 이러한 운전조건에 부합되는 소재로서는 높은 Creep 강도 및 피로강도를 가지는 CrMoV type의 강종이 사용되어져 왔다. 발전소의 대용량화 및 고온화에 따라 종래의 증기조건에서 사용되어져 왔던 1%CrMoV강은 내산화성 및 내부식성이 문제가 되어 더 이상 사용이 불가하며, 고온/고압하에서도 우수한 소재 특성을 가지는 12%Cr강의 사용이 필수적이다. 그러나 12%Cr강으로 제작되는 로타는 Cr 양이 높기 때문에 저널부에 Galling 또는 Scuffing 이라 불리는 부적절한 마모현상과 사용 중 소착이 발생하기 쉬운 단점이 있기 때문에, 저널부에 Cr 함유량 2~3% 이하의 저합금강을 오버레이 용접하여 육성하는 일체형 가공구조의 로타 저널부가 주목되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 Large scale 로타가 용접 도중 급열 및 급냉이 되지 않으면서 균일한 온도로 일정 시간 유지할 수 있는 열관리 장치 개발, 최적 오버레이 용접조건 선정 및 용접부 건전성 시험 평가를 통하여 12%Cr 로타 저널부의 최적 오버레이 용접공정을 확립하고자 하였다. 용접 열관리 장치는 전기저항 가열방식을 적용하고 있으며 용접이 최종 완료되기 전까지 로타 제품 전체는 $93^{\circ}C$이상의 온도로 유지 되어져야 하며, 규정 용접후열처리 온도는 $650^{\circ}C{\pm}14^{\circ}C$ 이다. 또한 로타 오버레이 용접은 모재 Set up $\Rightarrow$ 용접예열 $\Rightarrow$ GTA용접 $\Rightarrow$ SA용접 $\Rightarrow$ 용접후열(Post heating) $\Rightarrow$ 용접후열처리(PWHT) $\Rightarrow$ 정삭가공 $\Rightarrow$ NDE(UT) 순으로 수행 되어진다 실제 로타의 1/3 Scale로 시험편을 제작하여, 오버레이 mockup 시험을 수행한 후 화학성분, 경도 분포, 인장강도, 충격인성 및 굽힘시험을 수행한 결과, 오버레이 용접에서 요구되어지는 용접 물성값을 만족하는 것으로 확인되었다. 또한 균열 등의 선형 결함이나 기공, 슬라그 혼입과 같은 결함은 관찰되지 않았으며, 용접 시 아크의 안정성과 슬라그의 박리성은 양호하였으며 비드의 외관도 미려하여 용접 작업성도 양호하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.07a
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• pp.640-644
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• 2000

The microstructure, wettability, shear strength and aging effect of Sn-3.5Ag/Cu and Alloy42 lead-frame solder joints were measured for comparison. In the case of Sn-3.5Ag/Cu, Ag$_3$Sn and Cu$\sub$6/Sn$\sub$5/ phases in the matrix Sn and 1∼2$\mu\textrm{m}$ thick Cu$\sub$6/Sn$\sub$5/ Phase at the interface of solder/lead-frame were formed. In the case of Sn-3.5AAg/A11oy42, only Ag$_3$Sn Phase of low density in the matrix Sn and 0.5∼1.5$\mu\textrm{m}$ thick FeSn$_2$phase at the interface of solder/lead-frame were formed. Comparing to Cu, Alloy42 shear strength of Alloy 42 solder joints was smaller than that of Cu and all declined after aging. After aging at 180$^{\circ}C$ for 1 week, η-Cu$\sub$6/Sn$\sub$5/ layer was formed on Cu lead-frame, while AgSn$_3$ phase in the matrix and thickened FeSn$_2$at the interface were formed on Alloy42 lead-frame.