• Journal of Welding and Joining
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• 제7권2호
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• pp.12-24
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• 1989

천이액상확산접합법은 접합계면에 일시적으로 액상이 형성되기 때문에, 고상확산접합법과 비교 하여 비교적 쉽게 금속결합을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 정밀하게 표면을 가공할 필요가 없으 며, 접합압력이 거의 필요 없다는 것이 잇점이라고 할 수 있다. 도한, 접합온도에서 등온응고되 기 때문에, 브레이징법과 비교하여 접합계면에 취약한 금속간화합물(Metallic Compound)이 생 성되지 않으므로, 기계적성질 및 내식성이 우수한 접합이음부를 얻을 수 있다는 잇점이 있다. 따라서, 본 접합법은 원리적으로 모재(Base Metal)와 거의 같은 정도의 물리적, 화학적, 기계적 성질을 갖는 접합이음부(Joint or Bonded Interlayer)를 얻을 수 있는 접합법이라고 생각되어진 다. 본 해설에서는 천이액상확산접합법의 기본원리, 접합기구, 접합인자 및 실용된 예에 대해서 서술하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.81-81
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• 2018

Bi-Te계 열전소자는 상온에서의 열전 효율이 우수하기 때문에 항공, 컴퓨터 등의 열전발전 또는 열전냉각 모듈에 널리 사용된다. 이 열전소자를 활용한 열전모듈은 다수의 n형 및 p형 열전소자가 세라믹 위에 형성된 Cu 전극에 전기적으로 직렬이 되도록 서로 솔더링 접합이 되어 있는 구조를 가지고 있다. 이처럼 직렬 연결된 방식에서는 높은 접합강도를 필요로 한다. 열전모듈 제작 시 Bi-Te 계 소자를 바로 Cu 기판에 접합시키면 솔더에 들어있는 Sn과 기판의 Cu가 접합하는 과정에서 소재 내로 확산하여 접합강도를 저하시킨다. 이러한 열전모듈의 접합강도 저하를 막기 위해 무전해 Ni-W-P 도금층을 확산 방지층으로 적용하였다. 본 연구에서는 Ni-W-P 도금이 Bi-Te 계 열전 모듈의 접합강도에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 Bi-Te계 열전소자에 양호한 밀착성을 가지는 Ni-W-P 도금층을 형성시키기 위해서 알루미나 분말을 이용한 sand-blasting 방법을 사용하여 Bi-Te 소재 표면에 분사하는 방법으로 표면을 거칠게 하였다. 그 후 무전해 Ni-W-P 도금을 $85^{\circ}C$에서 20분간 실시하여 약 4um의 Ni-W-P 도금층을 형성시켰다. 열전 모듈은 Sn-Ag-Cu 솔더를 사용하여 제작하였으며 접합강도는 Bonding tester를 사용하여 측정하였다. 제작한 열전 모듈의 단면 및 파단면 관찰을 통하여 접합강도가 변하는 요인을 조사하였다. 제작한 열전 모듈의 단면을 FE-EPMA로 관찰한 결과 Ni-W-P 도금층이 Bi-Te 소자와 Sn과 Cu사이의 확산을 방지하는 확산방지층 역할을 하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 열처리 전 열전모듈과 200도, 150시간 열처리 후 접합강도를 각각 측정해 본 결과, 열처리 후의 접합강도가 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 Bi-Te계 열전모듈 제작에 무전해 Ni-W-P 도금층을 형성시키므로 인해 확산방지층의 생성과 접합강도의 상승에 도움을 주었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.104.1-104.1
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• 2018

열전소자는 열전현상을 이용한 재료로서 여기서 열전현상이란 열을 전기로 또는 전기를 열로 바꿀 수 있는 에너지 변환 현상을 의미한다. 그 중 Bi-Te계 열전소자는 $200^{\circ}C$이하의 온도에서 열전 효율이 우수하기 때문에 항공, 컴퓨터 등의 열전발전 또는 열전냉각 모듈에 널리 사용된다. 열전 모듈 제작시 Bi-Te 소자는 구리 기판에 접합하여 사용하게 되는데 이 때 솔더의 성분인 Sn과 기판의 Cu는 소자내로 확산하여 금속간 화합물을 형성한다. 이렇게 형성된 금속간 화합물은 접합강도를 저하시키는 원인뿐만 아니라 열전 성능을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 이러한 접합강도와 열전성능의 저하를 막기 위해 BiTe 소자의 표면에 $4{\mu}m$두께의 Ni-P 도금 공정을 추가하여 Ni-P 도금층이 Cu와 Sn의 확산을 막는 방지층 역할을 하게 한다. 그리고 도금한 소자를 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$로 커팅하여 구리 기판에 접합하여 열전 모듈을 제작하였다. 제작된 열전모듈의 단면을 EPMA분석한 결과 Ni-P 도금층이 확산방지층으로 잘 작용되었음을 확인하였다. 또한 접합강도 측정결과 도금을 하지 않은 Bi-Te소자에 비해 접합강도가 향상되었음을 확인하였다. 따라서 Ni-P도금을 실시함으로서 금속간 화합물 형성을 억제하고 열전모듈의 성능과 접합강도를 향상시킬 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1221-1227
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• 2015

미세유로채널 타입의 열교환기 제작에 필요한 과정 중 하나인 확산접합(Diffusion Bonding)에 대하여 연구를 수행하였다. 시험에 사된 재료는 Alloy 800HT, Alloy 690, 그리고 Alloy 600 으로 다양한 온도에서 확산접합을 수행하고 상온에서 $650^{\circ}C$ 까지 인장특성을 평가하였다. Alloy 800H 의 경우 든 온도에서 확산접합부의 연신율이 크게 저하되었다. Alloy 690 과 Alloy 600 의 경우 $500^{\circ}C$ 까지는 확산접합부도 높은 연신율을 보이나 $550^{\circ}C$ 이상에서는 연신율이 재에 비해 감소하였다. 이는 확산접합부에서의 불분한 결정립계 이동과 석출상에 의한 것으로 판단된다. 확산접합부의 인장 특성을 향상시키기 위해 후열처리를 수행한 경우 든 재료에 대해 $550^{\circ}C$ 까지 재 수준으로 연신율이 회복되었다. 이러한 확산접합부의 인장특성의 변화와 미세조직간의 연관성에 대해 토의하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권2호
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• pp.1-10
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• 1992

저탄소강은 일반적으로 용접성이 우수하지만 완전한 접합 강도와 용접부에서의 결함을 방지하기 위해서는 많은 주위가 필요하다. 용접부의 기계적 성질은 그 미세구조에 따라 좌우되는데, 이 구조는 모재의 화학조성, 용접 조건 그리고 후열처리에 의하여 결정이 된다. 이와 같이 용융용 접에 의한 저탄소강의 접합부는 저탄소함량으로 응고 균열에 대한 저항이 높다. 그러나 탄소의 함량이 증가하므로서 용접성은 저하하여, 0.3% 이상에서 용접부는 과열, 과냉, 저온 균열과 porosity에 취약하게 된다. 구조용강애 있어서는 용접성에 대한 일반적인 기준이 없으므로 이 러한 재료는 모재와 용접부의 기계적 성질, 고온 및 저온 균열성, 열간 및 냉각가공성등을 고려 하게 된다. 그러나 가장 중요한 것은 용접부의 신뢰도이다. 탄소강과 저합금강에 있어서 용접은 높은 강도를 얻을 수 있어야 하며 접합부에서 모재의 원래의 특성을 유지하여야 하고 결함이 없어야 할 것이다. 이와 같은 결함은 모재의 융접 이하에서 접합을 실시하는 고상접합으로 충 분히 억제할 수가 있다. 고상접합에서는 근본적인 미세조직의 결정화도 피할 수 있으며 고온균 일과 같은 결함의 위험도 배제할 수 있다. 고상접합은 용융용접과는 달리 모재를 용융시키지 않고 고체상태에서 접합을 하는데, 신금속 및 신소재의 개발과 첨단산업의 발달로 고상접합 기 술이 크게 각광을 받고 발전하게 되었다. 이와 같은 접합기술의 발전으로 기존의 용접으로는 접합이 불가한 소재, 용접기술의 적용이 곤란한 복잡한 형상, 복합기능 소재, 고품질 및 고정밀 성이 요구되는 소재등이 접합이 가능하게 되었다. 이러한 접합기술로는 brazing, 확산접합, 마찰 용접 등이 주로 많이 이용되고 있다. Brazing은 융점이 낮은 filler metal이 모재의 사이에서 용 융상태로 유입되어 냉각되면서 접합되는 방식이고 확산접합은 모재의 접합계면에서 원자의 상호 확산으로 접합을 하게 된다. 한편 마찰용접은 계면에서 회전에 의한 마찰열고 접합하는 방식 이다. 본 기술해설에서는 이러한 고상접합 기술을 이용한 철강재료의 접합에 대하여 고찰하도록 하겠다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 춘계 학술발표대회 개요집
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• pp.42-44
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• 2004

산업용 가스터빈의 버켓용 Ni기 초내열합금 GTD-111의 수리기술로서 천이액상확산접합법(Transcient Liquid Diffusion Bonding Process, 이하 TLP접차법)이 각광받고 있다. 그러나 이 방법은 등온응고 완료까지 장시간이 소요되므로 접합시간을 단축할 수 있는 공정 개발이 필요하다. (중략)

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 춘계 학술발표대회 개요집
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• pp.48-50
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• 2004

TLP 접합 공정에서 모재와 삽입금속 사이에서의 확산을 통하여 액상 삽입금속은 고온에서 등온으로 유지 시 등온 응고된다. D.S.Duvall은 느린 가열시 매우 빠른 속도로 가열 시 보다 낮은 온도에서 dissolution이 완료되고 응고가 발생할 것으로 예상하였다. (중략)

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2008년도 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.13-13
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• 2008

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.256-256
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• 2012

SoP용 재료에 응용하기 위하여 NiCuZn 페라이트계 이용한 이종접합의 관한연구를 하였다. NiCuZn 페라이트계와 유전체의 이종접합특성은 XRD, Dilatometer, LCR meter, FE-SEM, EDS 이용하여 물리 화학적 특성을 조사하였다. NiCuZn 페라이트계는 일반적인 세라믹 제조공정을 이용하여 분말을 제조하였으며, 이종접합은 모든 시편에서 잘 진행되었으며 일부 유전체의 이온들이 페라이트 쪽으로 확산이 진행되었으며 NCZF700계는 $900^{\circ}C$ 소결 시편에서 확산이 진행되지 않은 현상이 나타났다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.72-75
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• 2003

솔더의 상호확산을 이용한 저온 칩 접합을 구현하기 위하여 $117^{\circ}C$의 공정 온도를 가지는 In과 Sn 솔더패드를 $25\;mm^2$의 접합면적에 형성하고 두 솔더의 융점 보다 낮은 온도인 $120^{\circ}C$에서 접합을 시행하였다. 30초의 반응시간에서도 접합이 이루어 졌으며 반응시간이 지남에 따라 두 솔더가 반응하여 혼합상을 형성하였다. 솔더패드 접합에서 접합부는 낮은 접속저항과 높은 접속강도를 가짐을 확인할 수 있었다. $40\;{\mu}m$의 극미세피치의 In, Sn 솔더 범프를 형성하여 접합부를 형성하였으며 daisy chain을 형성한 접합부를 이용하여 평균 $65\;m\Omega/bump$ 저항값을 얻을 수 있었다. 상온에서 시효후 $54\%$의 접속저항이 감소함을 확인할 수 있었다.