• 제목/요약/키워드: Thermal Fatigue

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재료에 따른 반도체 센서 배선의 피로 수명 평가에 관한 연구 (The Study of Fatigue Lifetime Evaluation on the Interconnect of semiconductor sensor according to the various materials)

  • 심재준;한동섭;한근조;김태형
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.283-288
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    • 2005
  • 기존의 기계적인 센서들보다 높은 민감도와 선형성을 가지는 반도체 센서들은 크기가 작고 일괄공정에 의해 제작될 수 있는 반도체 공정 기술로 제작되므로 다양한 산업에서 적용되고 있다. 하지만 열과 반복적인 외부 하중은 센서의 수명에 치명적인 영향을 미치고 있고, 특히 외부에서 가해지는 열은 센서를 구성하는 구조물보다 신호를 전달하는 배선의 피로 수명에 지대한 영향을 미치고 있으므로 이에 대한 영향성을 분석할 수 있는 프로세스를 확립하고, 이후 다양한 재료의 반복적인 열하중에 대한 피로 수명을 평가하여 사용 온도에 대한 적절한 재료를 선정할 수 있는 자료를 제시하고자 하였다.

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무연솔더(SnAgCu)와 유연솔더(SnPb)의 피로 수명 비교 연구 (A Comparative Study of the Fatigue Behavior of SnAgCu and SnPb Solder Joints)

  • 김일호;박태상;이순복
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제28권12호
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    • pp.1856-1863
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    • 2004
  • In the last 50 years, lead-contained solder materials have been the most popular interconnect materials used in the electronics industry. Recently, lead-free solders are about to replace lead-contained solders for preventing environmental pollutions. However, the reliability of lead-free solders is not yet satisfactory. Several researchers reported that lead-contained solders have a good fatigue property. The others published that the lead-free solders have a longer thermal fatigue life. In this paper, the reason for the contradictory results published on the estimation of fatigue life of lead-free solder is investigated. In the present study, fatigue behavior of 63Sn37Pb, and two types of lead-free solder joints were compared using pseudo-power cycling testing method, which provides more realistic load cycling than chamber cycling method does. Pseudo-power cycling test was performed in various temperature ranges to evaluating the shear strain effect. A nonlinear finite element model was used to simulate the thermally induced visco-plastic deformation of solder ball joint in BGA packages. It was found that lead-free solder joints have a good fatigue property in the small temperature range condition. That condition induce small strain amplitude. However in the large temperature range condition, lead-contained solder joints have a longer fatigue life.

크리프-피로 영향을 고려한 터보펌프 터빈의 손상해석 (Damage Analysis of Turbopump Turbine considering Creep-Fatigue effects)

  • 이무형;장병욱;김진한;정은환;전성민;이수용;박정선
    • 한국항공운항학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.1-10
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    • 2010
  • Structures under high temperature may have creep behavior and fatigue behavior. Durability study of the structures need the damage analysis with the creep-fatigue effects. In this paper, the damage analysis is studied for a turbine blade in the turbopump for a liquid rocket engine which is operated under high temperature condition. First of all, the load cycle is required for defining the operational characteristics of turbopump. The thermal stress analysis is done for a turbine blade of the turbopump. The stress analysis results are used to judge damage due to the creep and the fatigue. The strain-life method with miner rule is used for fatigue damage analysis. The Larson-Miller parameter master curve and robinson rule are used for the creep damage analysis. The linear damage summation method is used to consider creep-fatigue effects of turbopump turbine. Finally, the analysis results for fatigue and the influence are compared to figure out the damage phenomenon of the turbopump turbine.

터빈 노즐 및 열차폐 코팅에 따른 고압 1 단 터빈 블레이드의 구조 건전성 영향에 대한 연구 (A Study on the Structural Integrity of the First Stage Turbine Blade Caused by Thermal Barrier Coatings and the Cooling Design of the Nozzle)

  • 허재성;강영석;이동호
    • 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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    • 제4권2호
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    • pp.93-99
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    • 2016
  • 엔진 성능 혹은 효율의 극대화는 엔진 구성품들을 점점 더 극한의 환경에서 장시간 운용되게 요구하고 있다. 이를 위해 엔진 제작사 혹은 연구소는 초내열합금, 냉각 설계 최적화, 열차폐 코팅 개선 등의 노력과 동시에 재료 모델링, 유한요소해석, 최적설계 등의 수치 해석 기법을 적용하여 좀 더 정교한 설계 및 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 연소기 뒤에 위치하는 1 단 고압터빈 노즐의 끝벽 냉각 설계와 열차폐 코팅에 따른 일방향 응고 재료인 1 단 고압터빈 블레이드의 저주기 피로 수명에 대한 영향을 고찰하고자 한다. 이를 위해 경계 조건인 고온 및 고압의 연소 가스에 의한 노즐 및 블레이드의 금속 온도는 복합 열 전달 해석을 통해 얻고, 이 결과를 받아 블레이드의 구조 해석 및 저주기 피로수명을 평가하여 노즐 냉각설계와 열차폐 코팅의 영향을 분석하였다.

플립칩 패키지에서 무연 솔더 조인트 및 UBM의 열충격 특성 해석 (An Analysis on the Thermal Shock Characteristics of Pb-free Solder Joints and UBM in Flip Chip Packages)

  • 신기훈;김형태;장동영
    • 한국공작기계학회논문집
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    • 제16권5호
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    • pp.134-139
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    • 2007
  • This paper presents a computer-based analysis on the thermal shock characteristics of Pb-free solder joints and UBM in flip chip assemblies. Among four types of popular UBM systems, TiW/Cu system with 95.5Sn-3.9Ag-0.6Cu solder joints was chosen for simulation. A simple 3D finite element model was first created only including silicon die, mixture between underfill and solder joints, and substrate. The displacements due to CTE mismatch between silicon die and substrate was then obtained through FE analysis. Finally, the obtained displacements were applied as mechanical loads to the whole 2D FE model and the characteristics of flip chip assemblies were analyzed. In addition, based on the hyperbolic sine law, the accumulated creep strain of Pb-free solder joints was calculated to predict the fatigue life of flip chip assemblies under thermal shock environments. The proposed method for fatigue life prediction will be evaluated through the cross check of the test results in the future work.

FEM을 이용한 철도차량용 제동 디스크의 제동시 답면에서의 열응력에 의한 피로손상에 관한 연구 (A Study on the Fatigue Damage of a Railway Disc Brake Surface Due to Thermal Stress During Braking Using FEM Analysis)

  • 주세민;권용상;김호경
    • 한국철도학회논문집
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    • 제12권2호
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    • pp.212-218
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    • 2009
  • 본 연구에서는 제동시 발생하는 마찰열에 의한 철도차량 디스크의 온도 및 열응력을 유한요소해석을 이용하여 분석하고 동일 차량 디스크의 피로강도를 비교 평가하였다. 해석결과 초기속도 90, 105, 120km/h에서의 제동조건에서 제동했을 경우 디스크 마찰면에서 최대 von-Mise 응력은 각각 42.4, 50.3, 57.1MPa로 90km/h에서 120km/h로 33.3% 증가시 응력은 약 35% 증가하였으며 1년간 서울-부산간의 1회 왕복시 14.6%의 손상율이 발생하는 것으로 평가되어 선형손상법칙을 적용시 수명이 6.85년으로 예상된다.

멤브레인 방식 LNG탱크의 피로강도 평가법에 관한 연구 (I) (A Study on the Evaluation Method of Fatigue Strength of Membrane Type LNG Tank(I))

  • 김종호
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제21권1호
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    • pp.49-58
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    • 1997
  • The membrane type LNG tank is non self-supporting tank which consists of both primary and secondary membrane supported through the insulation boxes by the adjacent hull struc¬ture. Although the membranes are not structural member. They are subject to periodical cyclic loads due to the thermal expansion and other expansions or contraction of membrane. At the design stage of the tank, an analytical and experimental approach on the fatigue strengths of membrane and its welds is necessary in order to assist the designer and the inpector. In this study the evaluation method of fatigue strength of membrane type LNG tank is pre¬sented with FEM analysis and fatigue test of lap welds and it contains the following:1) The fatigue tests and preparation of design S - N curve for lap welds 2) FEM analysis of test specimens 3) Estimation of cumulative damage factor of lap welds 4) Guideline for inspection of lap welds of membrane type LNG tank As the results of analytical and experimental approaches in this study, the evaluation method of fatigue strengths of membrane type LNG tank is proposed, which is expected to be useful for design and inspection of membrane type LNG tank.

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