• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.4
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• pp.241-247
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• 1992

The direct bonding of Cu to $Al_2O_3$, employing the $Cu-Cu_2$O eutectic skin melt, is investigated. The bonding force and interface structure of samples prepared by oxidation at $1015^{\circ}C$ in $1.5{\times}10^{-1}$torr followed by bonding at 107$5^{\circ}C$ under $10_{-3}$ torr vacuum have been studied using peeling test, SEM, EDS and XRD. It has been found that the optimal strength is obtained for 3 minutes of oxidation while the adhesion force is decreased with oxidation shorter or longer than 3 minutes. The rupture occured at alumina-eutectic interface. Fractured surface of $Al_2O_3$covered with $Cu_2$O nodules pulled out of the Cu indicates that bonding strength is governed by $Cu-Cu_2$O interface and not by $Cu_2$O-A$l_2O_3$interface. The bonding force is slightly increased with bonding time and the reaction phases of CuA$l_2O_4$and $CuAlO_2$are formed at interface during the bonding.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.9 no.3
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• pp.137-147
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• 1997

Interface shear strength of' concrete under static loading and deterioratiion of interface strength by fatigue loading in shear were experimentally investigated using composite beam test specimens. Thirteen beams were constructed. Five composite beams were tested statically until interface delaminations were observed in the static tests. Seven composite beam and one monolithically cast beam were subjected to two to three million cycles of fatigue load. Test variables were interface roughness, interface shear reinforcement, and presence of interface bond. The average interface shear strength of the composite beams with bonded-rough interface was 6, 060 kPa. No interface delamination was observed after cycling for the composite beams with bonded - rough interface and interface bond was not influenced by repeated application of the shear stress of 2.000 kPa(about 1/3 of the static interface shear strength). Smooth interface and unbonded-rough interface with shear reinforcement deteriorated under repeated shear loading.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.4
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• pp.61-68
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• 2023

In this study, Sn-3.5Ag-15.0Fe composite solder was manufactured and applied to TLP bonding to change the entire joint into a Sn-Fe IMC(intermetallic compound), thereby applying it as a high-temperature solder. The FeSn₂ IMC formed during the bonding process has a high melting point of 513℃, so it can be stably applied to power modules for power semiconductors where the temperature rises up to 280℃ during use. As a result of applying ENIG surface treatment to both the chip and substrate, a multi-layer IMC structure of Ni₃Sn₄/FeSn₂/Ni₃Sn₄ was formed at the joint. During the shear test, the fracture path showed that cracks developed at the Ni₃Sn₄/FeSn₂ interface and then propagated into FeSn₂. After 2hours of the TLP joining process, a shear strength of over 30 MPa was obtained, and in particular, there was no decrease in strength at all even in a shear test at 200℃. The results of this study can be expected to lead to materials and processes that can be applied to power modules for electric vehicles, which are being actively researched recently.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.7 no.2
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• pp.113-119
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• 2006

Brazing is an important manufacturing process in the fabrication of Heavy Water Reactor fuel rods, in which bearing and spacer pads are joined to Zircaloy-4 cladding tubes. The physical vapor deposition(PVD) technique is currently used to deposit metallic Be on the surfaces of pads as a filler metal. Amorphous Zr-Be binary alloys which are manufactured by rapid solidification process are under developing to substitute the conventional PVD-Be coating. In the present study, brazed joint with PVD and amorphous alloys of $Zr_{1-x}Be_{x}(0.3{\le}x{\le}0.5)$ as filler metals are compared by mechanism, microstructure and hardness. The thickness of brazed joint with amorphous alloys became much smaller than that of PVD-Be. The erosion of base metal did not occur in the brazed joint with amorphous alloys. The brazing mechanism for PVD-Be seems to be Be diffusion into Zr-4 with capillary action resulting from eutectic reaction while that for amorphous alloys are associated with the liquid phase formation in the brazed joint. The brazed joint microstructure with PVD-Be consists of dendrite while that with amorphous alloys is globular. The $Zr_{0.7}Be_{0.3}$ alloy shows the smooth interface with little erosion in the base metal and is recommended a most suitable brazing filler metal for Zircaloy-4.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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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.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.3
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• pp.33-37
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• 2011

In this study, the degradation mechanism of mounted chip resistors with Ag-epoxy isotropic conductive adhesives (ICAs) under the humidity exposure ($85^{\circ}C$/85%RH) was examined by electrical resistance change and microstructural study. The effect of the chloride content in Ag-epoxy ICA on joint stability was also examined. The increasing range of the electrical resistance in the typical ICA joint was greater than that in the low Cl content ICA joint. In the case of the typical ICA joint, Sn oxides such as SnO, $SnO_2$, and Sn-Cl-O were formed inhomogeneously on the surface of the Sn plating during the $85^{\circ}C$/85%RH test. In contrast, no Sn-Cl-O was found in the low Cl content ICA joint during the $85^{\circ}C$/85%RH. It is suggested that Cl in Ag-epoxy ICA accelerate the electrical degradation of Sn plated chip components joined with Ag-epoxy ICA.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2007.11a
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• pp.146-149
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• 2007

1) 자체 제작한 NCP인 A, B, C 3종은 상용화 제품에 비해 도포성에 관련한 특성은 우수한 것으로 나타났으나 Tg 등의 열특성은 개선이 필요한 것으로 판단된다. 2) 접합강도의 경우 4종의 큰 차이가 없었으나 필러가 비교적 적은 조성인 B 조성의 경우 가장 큰 접합강도를 나타냈다. 3) NCP A, B, C 3종에 대한 접속저항 측정 결과 필러가 가장 많은 C의 경우가 가장 높은 저항 값을 보였으며 이는 가속 고온 고습 시험에 대한 결과에서도 급격한 접속률 감소를 통해 확인할 수 있다. 4) 시간에 따른 접속저항의 급격한 증가는 NCP 성분 중 친수성을 가진 물질이 있는 것이 원인이라 판단되며 이에 대한 개선을 통해 고습에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.274-274
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• 2010

한국은 국제핵융합실험로 (ITER) 사업에 참여하고 있으며, 삼중수소 증식을 시험하기 위한 시험 모듈(TBM, Test Blanket Module)로서 HCML (Helium Cooled Molten Lithium) TBM을 설계, 개발하고 있다. 헬륨 및 액체 리튬을 냉각재와 증식재로 사용하는 개념으로, 구조재로서 Ferritic Martensitic (FM) 강이 사용될 예정이다. 특히, HCML TBM의 일차벽은 중성자 및 플라즈마로부터 입사되는 입자들을 차폐하기 위한 Be 차폐체와 FM강으로 구성되어 있으며, 일차벽 제작법 개발을 위해서는 Be과 FM강 간의 접합과 FM강 간의 접합 방법이 개발되어야 한다. FM강 간의 접합은 기존의 연구를 통해 접합 조건이 이미 도출되었고, 고열부하 시험을 통해 검증 완료한 상태이다. 그러나, Be과 FM강 간의 접합은 현재 개발단계에 있다. 본 논문에서는 고려 중인 구조재와 Be 차폐체 사이의 접합법 개발을 위해, 고온등방가압(HIP, Hot Isostatic Pressing) 조건을 도출하고, 운전조건과 유사 혹은 가혹한 조건에서 고열부하를 인가하여, 그 건전성을 평가하는 일련의 과정을 기술하였다. 본 연구에서는 Be과 FM강 간의 접합법 개발 및 검증을 위해 제작된 $80{\times}80{\times}1$ Be/FM강 mock-up을 국내에서 구축된 고열부하 시험 장비인 KoHLT를 활용하여 수행한 고열부하 시험에 대한 것이다. 본 mock-up은 $80{\times}80{\times}10mm(t)$의 Be tile 3개를 동일 크기에 두께가 각각 25mm와 50 mm인 FM강과 스테인레스강에 접합된 것으로, 고열부하 장비에 설치하여 고열부하 시험을 수행하였다. 냉각수의 온도 및 속도는 25 C, 0.15 kg/sec로 유지되었고, 열부하는 $0.5\;MW/m^2$로 유지하였다. 시험 조건에 대한 예비해석을 통해, 가열시의 온도 및 stress, strain 분포를 얻었고, 이를 통해, cycle to failure 값을 도출하였다. 1000 사이클의 가열 실험을 마친후 초음파를 활용한 접합 계면의 결함확인 및 파괴검사를 통한 접합 건전성을 확인하였다. 3가지 접합법 모두 일부 접합면이 이탈되었으며, 향후 보다 건전한 접합방법 개발이 진행되어야 할 것으로 보인다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.6
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• pp.793-805
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• 2008

Recently, steel modular systems are developed and have been applied to the projects requiring fast construction such as military barracks and vertical expansion of school buildings. The existing modular system with standard module of ${6m\times3m}$ has a problem that many columns are duplicated in the module connection and the wall thickness increases. In this study, $12m{\times}3m$ module is proposed to solve this problem. Various types of beam-middle column connection which are essential for realizing the $12m{\times}3m$ module are proposed and their maximum load capacity and failure mode are analytically and experimentally evaluated. The comparison between analytical and experimental results shows that the maximum axial load and failure mode can be accurately estimated by finite element analysis. Some connection types which have higher failure load than the design load of the column, can be used as the beam-middle column connection detail of the $12m{\times}3m$ module.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.82-82
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• 2010

표면실장 공법을 통해 CSP 패키지를 보드에 실장 하는데 있어 무연솔더 접합부의 신뢰성에 영향을 미치는 인자 중 가장 중요한 것은 접합부에 형성되는 IMC (Intermetallic compound, 금속간화합물)인 것으로 알려져 있다. 접합부의 칩 부분에는 솔더와 칩의 UBM (Under bump metalization)이 접합하여 IMC가 형성되나, 보드 부분에는 솔더와 보드의 UBM 뿐만 아니라 그 사이에 솔더 페이스트가 함께 접합되어 IMC가 형성된다. 본 연구에서는 패키지의 신뢰성 연구를 위해 솔더 페이스트의 유무 및 두께에 따른 무연 솔더 접합부의 미세조직의 변화를 분석하였다. 본 실험에서는 Sn-3.0(Wt.%)Ag-0.5Cu 조성과 본 연구진에 의해 개발된 Sn-Ag-Cu-In 조성의 직경 $450{\mu}m$ 솔더 볼을 사용하였으며, 솔더 페이스트는 상용 Sn-3.0Ag-0.5Cu (ALPHA OM-325)를 사용하였다. 칩은 ENIG (Electroless nickel immersion gold) finish pad가 형성된 CSP (Chip scale package)를, 보드는 OSP (Organic solderability preservative)/Cu finish pad가 형성된 것을 사용하였다. 실험 방법은 보드를 솔더 페이스트 없이 플라즈마 처리 한 것, 솔더 페이스트를 $30{\mu}m$ 두께로 인쇄한 것, $120{\mu}m$의 두께로 인쇄한 것, 이렇게 3가지 조건으로 준비한 후, 솔더 볼이 bumping된 칩을 mounting하여, $242^{\circ}C$의 peak 온도 조건의 oven(1809UL, Heller)에서 reflow를 실시하여 패키지를 형성하였다. 이후 시편은 정밀 연마한 후, OM(Optical Microscopic)과 SEM(scanning electron microscope) 및 EDS(energy dispersive spectroscope)를 사용하여 솔더 접합부 IMC의 미세조직을 관찰, 분석하였다.