반도체 패키지의 경박단소화로 인해 발생하는 복잡한 휨 거동은 내부 응력을 발생시켜 박리나 균열과 같은 다양한 기계적인 결함을 야기한다. 이에 따른 수율 감소를 막기 위해 휨 거동을 정확하게 예측하려는 노력은 다양한 측면에서 그 접근이 이루어지고 있다. 이 중 패키지를 구성하는 주 재료인 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 균질한 물질로 취급되어 열에 의한 휨 거동은 전혀 없는 것으로 묘사된다. 그러나 실리콘을 얇게 가공하기 위해서 진행되는 그라인딩과 폴리싱에 의해 상온에서 휨이 발생한다는 사실이 보고되어 있고, 이는 표면에 형성되는 damage layer가 두께 방향으로 불균질함을 발생시키는 것으로부터 기인한다. 이에 본 논문에서는 반도체 패키징 공정 중 최고온 공정 과정인 solder reflow 온도에서 단면 연마된 웨이퍼가 나타내는 휨 거동을 측정하고, 이러한 휨 량이 나타나는 원인을 연마된 면과 그렇지 않은 면의 열팽창계수를 측정함으로써 밝혀내었다. 측정에는 미세 변형률과 형상이 모두 측정 가능한 3차원 디지털 이미지 상관법(Digital Image Correlation; DIC)을 이용하였다.
In superconducting coil applications particularly in wet wound coils, coated conductor (CC) tapes are subjected to different type of stresses. These include hoop stress acting along the length of the CC tape and the Lorentz force acting perpendicular to the CC tape's surface. Since the latter is commonly associated with delamination problem of multi-layered CC tapes, more understanding and attention on the delamination phenomena induced in the case of coil applications are needed. Difference on the coefficient of thermal expansion (CTE) of each constituent layer of the CC tape, the bobbin, and the impregnating materials is the main causes of delamination in CC tapes when subjected to thermal cycling. The CC tape might also experience cyclic loading due to the energizing scheme (on - off) during operation. In the design of degradation-free superconducting coils, therefore, characterization of the delamination behaviors including mechanism and strength in REBCO CC tapes becomes critical. In this study, transverse tensile tests were conducted under different loading conditions using different size of upper anvils on the GdBCO CC tapes. The mechanical and electromechanical delamination strength behaviors of the CC tapes under transverse tensile loading were examined and a two-parameter Weibull distribution analysis was conducted in statistical aspects. As a result, the CC tape showed similar range of mechanical delamination strength regardless of cross-head speed adopted. On the other hand, cyclic loading might have affected the CC tape in both upper anvil sizes adopted.
In this study, the hazard rate of the indoor environment of Children's Educational Facilities in Seoul was conducted, in order to determine how the indoor environments of these facilities, where infants and children spend the most time of their away from home day, can effect their health. The way of measurement and analysis were done according to the Indoor Air Quality Standard Method, and the Risk Assessment was accomplished with several significant ways - Hazard Identification, Exposure Assessment, Dose-response Assessment, Risk Characterization, which are deighed by National Research Council (NRC). On each exposure factors, documentary and questionary research such as Epidemiological study and Toxicological study were conducted. The result of the CTE (Central tendency exposure) of Formaldehyde and Benzene by Monte-Carlo simulation was $6.79{\times}10^{-6}$, $2.50{\times}10^{-7}$ which in the case of Formaldehyde exceeded the permitted standard ($10^{-6}$) of the US EPA. The RME(Reasonable maximum exposure) was $7.31{\times}10^{-5}$, $2.65{\times}10^{-6}$ which did not exceed $10^{-4}$, the maximum permitted standards in the US EPA.
In superconducting coil applications particularly in wet wound coils, coated conductor (CC) tapes are subjected to different type of stresses that could affect its electromechanical transport property. These include hoop stress acting along the length of the CC tape and the Lorentz force acting perpendicular to the CC tape's surface. Since the latter is commonly associated with the delamination problem of multi-layered REBCO CC tapes, more understanding and attention on the delamination phenomena induced in the case of coil applications are needed. Difference on the coefficient of thermal expansion (CTE) of each constituent layer of the CC tape, the bobbin, and the impregnating materials is the main causes of delamination in CC tapes when subjected to thermal and mechanical cycling. In the design of degradation-free superconducting coils, therefore, characterization of the delamination behaviors including mechanism and strength in the multi-layered REBCO CC tapes becomes a critical issue. Various trials to increase the delamination strength by improving interface characteristics at interlayers have been performed. In this study, in order to investigate the influences of laser cleaning and Ag annealing treated at the substrate side surface, transverse tensile tests were conducted under different sample configurations using $4.5mm{\times}8mm$ upper anvil. The mechanical delamination strength of differently processed CC samples was examined at room temperature (RT). As a result, the Sample 1 with the additional laser cleaning and Ag annealing processes and the Sample 2 with additional Ag annealing process only showed higher mechanical delamination strength as compared to the Sample 3 without such additional treatments. Sample 3 showed quite different behavior when the loading direction is to the substrate side where the delamination strength much lower as compared to other cases.
Mullite ($3Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$) has emerged as a promising candidate for high-temperature structural materials due to its erosion resistance, chemical and thermal stabilities, relatively low thermal expansion coefficient, excellent thermal shock and creep resistances, and low dielectric constant. However, since the pure mullite sintering temperature is as high as $1,600{\sim}1,700^{\circ}C$, there is an increasing need for a sintering additive capable of improving the strength characteristics while lowering the sintering temperature. Herein we have tried to obtain the optimal sintering additive composition by adding MgO, $Cr_2O_3$, and $Y_2O_3$ to mullite, followed by sintering at $1,325{\sim}1,550^{\circ}C$ for 2 h. With additives of 2 wt% of MgO, 2 wt% of $Cr_2O_3$, 4 wt% of $Y_2O_3$, A density of $3.23g/cm^3$ was obtained for the sintered body at $1,350^{\circ}C$ upon using 2 wt% MgO, 2 wt% $Cr_2O_3$, and 4 wt% $Y_2O_3$ as additives. The three-point flexural strength of that was 275 MPa and the coefficient of thermal expansion (CTE) was $4.15ppm/^{\circ}C$.
본 연구에서는 환경 챔버를 이용한 극저온 환경에서, 열.하중 사이클에 따른 탄소섬유강화 복합재의 인장 물성 변화를 고찰하였다. Graphite/epoxy 일방향 복합재 시편에 대하여 시편 상온파손하중의 절반을 가한 상태에서, 상온에서 $-50^{\circ}C$, $-100^{\circ}C$, 그리고 $-150^{\circ}C$ 까지 각각 3회, 6회, 그리고 10회의 열-하중 사이클을 수행한 후 복합재의 인장 강도와 강성을 측정하였다. 그 결과, 온도가 낮아질수록 복합재의 인장 강성은 증가한 반면, 인장 강도는 감소함을 보였다. 그러나 복합재의 인장 강성은 저온 사이클 횟수에 거의 영향을 받지 않았으며 인장 강도는 사이클을 수행하지 않았을 때 보다 오히려 저온 사이클 수행 후 증가함을 확인할 수 있었다. 따라서 실험결과의 고찰을 위해 저온에서 복합재 시편의 열팽창계수를 측정하였고, 주사 전자 현미경 사진을 통해 섬유와 모재의 계면을 분석하였다.
입자강화 알루미늄 복합재의 강도를 계산하기 위하여 압밀 후 냉각할 때 일어나는 전위 펀칭을 유한요소로 모델링 하였다. 다양한 입자의 체적비에서 입자의 크기가 강도에 미치는 영향을 고려하기 위하여 강화 입자 주위에 변형률 구배 소성과 테일러 전위 모델을 적용하였다. 변형률 구배는, 구형 단위 셀이 냉각하는 동안 입자와 기지재의 열팽창계수 차이에 의한 전위 펀칭이 일어날 때 형성되는 등가소성변형률로부터 구하였다. 펀칭된 영역에 걸쳐 평균적으로 변형률 구배를 고려함으로써 항복 응력이 증가하는 것을 관찰하였다. 유한요소 해석을 활용하여 다양한 입자 크기와 체적비에 대하여 SiC 강화 알루미늄 356-T6 복합재의 축대칭 단위 셀의 인장시 강도의 변화를 예측하였다. 예측된 강도는 실험 데이터와 잘 일치하며, 입자 크기 의존 효과를 분명히 보인다.
에폭시 수지에 다중벽 탄소나노튜브를 첨가하여 초음파 처리와 전단혼합 방법으로 분산시켜 다중벽 탄소나노튜브로 강화된 에폭시 복합재료를 제조하였으며, 에폭시 수지 내 다중벽 탄소나노튜브의 분산 적정성을 판단하고 기계적 및 열적 물성을 고찰하였다. 충전재 분산에 대한 평가를 위해 정성적인 방법으로 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 이미지를 사용하였고, 정량적인 판단을 위해 인장실험을 실시하였다. 또한, 열적 특성을 평가하기 위해 열팽창계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 측정하였다. 주사전자현미경 사진 및 인장 강도와 영률(Young's modulus)의 작은 편차를 통해서 다중벽 탄소나노튜브가 에폭시 수지 내에 적절히 분산되었음을 확인하였다. 충전재 함량에 따라 인장 강도와 영률이 증가함을 보였고 열팽창계수 측정에서는 열안정성 개선을 고찰하였다.
최근 인쇄회로기판(printed wiring board, PWB)은 마이크로 전자패키지분야에서 디자인 또는 제조측면에서 핵심기술로 인식되고 있다. PWB는 열적특성이 다른 여러 재료가 적층되어 있는 구조이고 제조공정을 지나는 동안에 각 층의 재료는 서로 다른 열팽창률을 나타나게 되어 워피지, 수축, 크기 등의 많은 불량을 발생시킨다. PWB의 열변형 특성은 제조공정 변수 중 솔더레지스트의 부피변화에 의하여 많은 영향을 받으므로 본 연구에서는 각각 2층, 4층 PBGA 및 CSP의 열변형 특성을 솔더레지스트 공정에 따라 분석하고자 하였다. 솔더레지스트의 부피분율이 30%이상일 경우, 2층 PWB의 열변형이 4층 PWB보다 최대 40%로 높게 측정되었다. 이와 같은 이유는 4L PWB는 고인성 특성을 지닌 프리프레그와 동박이 추가적으로 적층되어 있으므로 솔더레지스트의 열변형을 상쇄시키기 때문이다. 반면에 솔더레지스트의 부피분율이 30%이하일 경우, PWB의 층수 및 디자인에 관계없이 유사한 열변형 특성을 나타내었다.
한국마이크로전자및패키징학회 2000년도 Proceedings of 5th International Joint Symposium on Microeletronics and Packaging
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pp.43-55
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2000
In traditional electronic packages the die and the substrate are interconnected with fine wire. Wire bonding technology is limited to bond pads around the peripheral of the die. As the demand for I/O increases, there will be limitations with wire bonding technology. Flip chip technology eliminates the need for wire bonding by redistributing the bond pads over the entire surface of the die. Instead of wires, the die is attached to the substrate utilizing a direct solder connection. Although several steps and processes are eliminated when utilizing flip chip technology, there are several new problems that must be overcome. The main issue is the mismatch in the coefficient of thermal expansion (CTE) of the silicon die and the substrate. This mismatch will cause premature solder Joint failure. This issue can be compensated for by the use of an underfill material between the die and the substrate. Underfill helps to extend the working life of the device by providing environmental protection and structural integrity. Flux residues may interfere with the flow of underfill encapsulants causing gross solder voids and premature failure of the solder connection. Furthermore, flux residues may chemically react with the underfill polymer causing a change in its mechanical and thermal properties. As flip chip packages decrease in size, cleaning becomes more challenging. While package size continues to decrease, the total number of 1/0 continue to increase. As the I/O increases, the array density of the package increases and as the array density increases, the pitch decreases. If the pitch is decreasing, the standoff is also decreasing. This paper will present the keys to successful flip chip cleaning processes. Process parameters such as time, temperature, solvency, and impingement energy required for successful cleaning will be addressed. Flip chip packages will be cleaned and subjected to JEDEC level 3 testing, followed by accelerated stress testing. The devices will then be analyzed using acoustic microscopy and the results and conclusions reported.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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