• 대한기계학회논문집A
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• 제24권11호
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• pp.2771-2776
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• 2000

In this work, the effect of surface treatment of prepreg on the mode I fracture behavior was studied. Unidirectional (0-deg) double cantilever beam (DCB) specimens were used for fracture tests. Two groups of DCB specimens were made: the first group was made of prepregs surface-treated by Ar(sup)+ ion beam under oxygen environment and the second group was made of regular prepregs. For both groups, fracture resistance curve (R-curve) was determined and compared to each other, Results showed that resistance behavior of the first group is better than that of the second group. That is, mode I fracture toughness, G(sub)Ic of the first group is 24% larger than that of the second group. SEM examination shows that the improvement of G(sub)Ic is due to the increase of interfacial strength between plies.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권9호
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• pp.81-86
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• 2000

This paper was carried out to investigate the characteristics of interlaminar fracture toughness of foam core sandwich structures under opening loading mode by using the double cantilever beam (DCB) specimens in Carbon/Epoxy and foam core composites. instead of using symmetric geometry of DCB specimen non-symmetric DCB specimen was used to calculate the interlaminar fracture toughness. Three approaches for calculating the energy release rate({{{{ {G }_{IC } }}}}) were compared. Fracture toughness of foam core sandwich structures by autoclave vacuum bagging and hotpress were compared and analyzed. Experiment nonlinear beam bending FEM method were performed. Suggested bonding surface compensation and equivalent area inertia moment was used to calculate the energy release rate in nonlinear analytical results. The conclusions among experimental nonlinear analytical and FEM results was observed. The vacuum bagging method was shown to be able to substitute method in stead of autoclave without serious loss of Mode I energy release rate({{{{ {G }_{IC }}}}}) to be able to substitute method in stead of autoclave without serious loss of Mode I energy release rate({{{{ {G }_{IC }}}}}).

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.39-46
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• 2021

Cu 배선(interconnect) 적용을 위한 다층박막의 적층 구조에 따른 최적 계면접착에너지(interfacial adhesion energy, Gc) 평가방법을 도출하기 위해, Ta, Cu 및 tetraethyl orthosilicate(TEOS-SiO2) 박막 계면의 정량적 계면접착에너지를 double cantilever beam(DCB) 및 4-점 굽힘(4-point bending, 4-PB) 시험법을 통해 비교 평가하였다. 평가결과, Ta확산방지층이 적용된 시편(Cu/Ta, Cu/Ta/TEOS-SiO2)에서는 두 가지 평가방법 모두 반도체 전/후 공정에서 박리가 발생하지 않는 산업체 통용 기준인 5 J/㎡ 보다 높게 측정되었다. Ta/Cu 시편의 경우 DCB 시험에서만 5 J/㎡ 보다 낮게 측정되었다. 또한, DCB시험 보다 4-PB시험으로 측정된 Gc가 더 높았다. 이는 계면파괴역학 이론에 따라 이종재료의 계면균열 선단에서 위상각의 증가로 인한 계면 거칠기 및 소성변형에 의한 에너지 손실이 증가 하는것에 기인한다. 4-PB시험결과, Ta/Cu 및 Cu/Ta계면은 5 J/㎡ 이상의 높은 계면접착에너지를 보이므로, 계면접착에너지 관점에서는 Ta는 Cu배선의 확산방지층(diffusion barrier layer) 및 피복층(capping layer)으로 적용 가능할 것으로 생각된다. 또한, 배선 집적공정 및 소자의 사용환경에서 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 및 화학적-기계적 연마 (chemical mechanical polishing)에 의한 박리는 전단응력이 포함된 혼합모드의 영향이 크므로 4-PB 시험으로 측정된 Gc와 연관성이 더 클 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.356-360
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• 2015

본 논문에서는 복합재료 접합부의 파손거동 예측을 위해 CFRP를 DCB 형태로 가공하여 Mode 1 정적해석을 수행하였다. 시편은 각각 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm의 4가지 경우로, 방향성을 지니지 않은 탄소섬유의 물성치를 이용하였다. Model 1 해석을 통해 나온 결론으로는 25 mm에서 낮은 힘으로 가장 늦게 접착부에서 떨어지는 것을 볼 수 있었으며 40 mm에서 가장 높은 힘이 발생하였다. 접합부의 접착계면 탈락은 25 mm의 시험편 두께에서 9.75 mm로 가장 느리게 나타났으며 40 mm의 시험편 두께에서 7.82 mm로 가장 빠르게 나타난 것을 볼 수 있었다. 이 탈락은 시험편의 파괴에 의한 것이다. 접착계면의 탈락과 이에 따른 반력에 관한 본 연구 결과는 CFRP의 안전한 구조설계에 이바지할 수 있을 것으로 사료된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.101-105
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• 2019

칩 패키지에는 생산 공정 및 운송, 보관 과정에서 발생하는 외부 환경 변화로부터 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 보호하기 위해 에폭시 몰딩(epoxy molding compound, EMC)이 사용된다. PCB와 EMC의 접합 신뢰성은 제품의 품질 및 수명에 중요한 요소이며 이를 보증하기 위해 제품 설계 및 생산 단계에서 그 접합 에너지를 정밀하게 측정하고, 이에 영향을 끼치는 요소를 통제하여 공정을 최적화 시켜야 한다. 본 논문은 이중 외팔보(double cantilever beam, DCB) 시험을 이용하여 휨(warpage)이 있는 칩 패키지의 EMC와 PCB의 계면 접합 에너지를 측정하고 보정하는 방법에 대해 소개한다. DCB 시험법은 이종 재료의 계면 접합 에너지를 측정하는 전통적인 방법이며 정밀한 접합 에너지 측정을 위해 평평한 기판이 필수적이다. 그러나 칩 패키지는 내부 구성 요소들의 열팽창 계수 차이로 인해 휨이 발생하기 때문에 평평한 기판을 제작하여 정밀한 접합 에너지를 측정하는데 어려움이 있다. 이를 극복하고자 본 연구에서는 휨이 있는 칩 패키지로 DCB 시험법을 위한 시편을 제작하고, 기판의 복원력을 보정하여 접합 에너지를 계산하였다. 보정된 접합에너지는 동일 조건에서 제작된 칩 패키지 중 휨이 없는 시편을 선별하여 측정한 접합 에너지와 비교, 검증하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.175-180
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• 2018

본 연구에서는 CFRP를 적층각도 45도로 제작하고 구조용 접착제로 접착된 TDCB(Tapered Double Cantilever Beam) 시험편을 CATIA로 설계를 하였고, 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 진행하였다. 연구 모델은 영국 산업 및 ISO 표준에 기초하여 설계하였으며, 모델 형상의 각도에 따라서 형상계수(m)를 변수로 설정하였다. 본 논문의 연구 결과로서, 모든 해석 시험편들 중에서 $4^{\circ}$ 인 경사 각도를 가진 시험편에서 최대 변형량은 12.628mm로 가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 12.352mm으로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 또한, 최대등가응력은 그 각도가 $6^{\circ}$에서 9210.3MPa가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 4800.5MPa로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 본 연구 결과를 통하여 CFRP로 제작된 적층각도를 가진 TDCB 구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 CFRP로 접착된 TDCB 구조물의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.391-401
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• 1995

Several tests of the Double Cantilever Beam(DCB) were carried out for influence of the fiber orientation on the Mode I of the interlaminar fracture behavior in the Carbon/Epoxy composites. The interlaminar fracture toughness of Mode I was estimated based on the energy release rate of Mode I, $G_{I}$. The fracture toughness at crack initiation, $G_{IC}$, increases from type A to type E. The fracture toughness, $G_{IR}$ , is almost constant macroscopically for type A and type E when crack propagates. $G_{IR}$ for types B, C, D increases rapidly at the beginning of the crack growth then it decreases gradually. The fracture surface observation by SEM was also obtained the same results. Consequently the influence of the fiber orientation on the Mode I Interlaminar fracture behavior was made clear.ear.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권7호
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• pp.752-763
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• 2000

The stress field around the dynamically propagating interface crack tip under a remote mixed mode loading condition has been studied with the aid of dynamic photoelastic method. The variation of stress field around the dynamic interface crack tip is photographed by using the Cranz-Shardin type camera having $10^6$ fps rate. The dynamically propagating crack velocities and the shapes of isochromatic fringe loops are characterized for varying mixed load conditions in double cantilever beam (DCB) specimens. The dynamic interface crack tip complex stress intensity factors, $K_1\;and\;K_2$, determined by a hybrid-experimental method are found to increase as the load mixture ratio of y/x (vertical/horizontal) values. Furthermore, it is found that the dynamically propagating interface crack velocities are highly dependent upon the varying mixed mode loading conditions and that the velocities are significantly small compared to those under the mode I impact loading conditions obtained by Shukla (Singh & Shukla, 1996a, b) and Rosakis (Rosakis et al., 1998) in the USA.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권5호
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• pp.474-481
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• 2009

Fracture models and criteria of adhesive with two parameters, namely $G_C$ and ${\sigma}_{max}$, have been developed to describe the fracture process of adhesive joints. Cohesive zone model(CZM) is a representative two parameter failure criteria approach. In CZM, ${\sigma}_{max}$ is a critical, limiting maximum value of the stress in the damage zone ahead of the crack and is assumed to have some physical significance in adhesive failure. Based on CZM and finite element analysis method, the relationship between fracture load and adhesive properties, as $G_{IC)$ and $({\sigma}_{max})_I$, was investigated in adhesively bonded joint tensile test and T-peel test. The two parameters in tensile mode loading were evaluated by using the relationship. The value of $G_{\IC}$ evaluated by proposed method showed close agreement with analytical solution for tapered double cantilever beam(TDCB) test which proposed in an ASTM standard.

• 한국표면공학회지
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• 제32권6호
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• pp.647-657
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• 1999

Due to the inherently poor adhesion strength of Cu-based leadframe/EMC (Epoxy Molding Compound) interface, popcorn cracking of thin plastic packages frequently occurs during the solder reflow process. In the present work, in order to enhance the adhesion strength of Cu-based leadframe/EMC interface, black-oxide layer was formed on the leadframe surface by chemical oxidation of leadframe, and then oxidized leadframe sheets were molded with EMC and machined to form SDCB (Sandwiched Double-Cantilever Beam) and SBN (Sandwiched Brazil-Nut) specimens. SDCB and SBN specimens were designed to measure the adhesion strength between leadframe and EMC in terms of critical energy-release rate under quasi-Mode I ($G_{IC}$ ) and mixed Mode loading ($G_{C}$ /) conditions, respectively. Results showed that black-oxide treatment of Cu-based leadframe initially introduced pebble-like X$C_2$O crystals with smooth facets on its surface, and after the full growth of $Cu_2$O layer, acicular CuO crystals were formed atop of the $Cu_2$O layer. According to the result of SDCB test, $Cu_2$O crystals on the leadframe surface did not increase ($G_{IC}$), however, acicular CuO crystals on the $Cu_2$O layer enhanced $G_{IC}$ considerably. The main reason for the adhesion improvement seems to be associated with the adhesion of CuO to EMC by mechanical interlocking mechanism. On the other hand, as the Mode II component increased, $G_{C}$ was increased, and when the phase angle was -34$^{\circ}$, crack Kinking into EMC was occured.d.