• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.35-43
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• 2017

The three-dimensional integrated circuit (3D-IC) is a general trend for the miniaturized and high-performance electronic devices. The through-silicon-via (TSV) is the advanced interconnection method to achieve 3D integration, which uses vertical metal via through silicon substrate. However, the TSV based 3D-IC undergoes severe thermo-mechanical stress due to the CTE (coefficient of thermal expansion) mismatch between via and silicon. The thermo-mechanical stress induces mechanical failure on silicon and silicon-via interface, which reduces the device reliability. In this paper, the thermo-mechanical reliability of TSV based 3D-IC is reviewed in terms of mechanical fracture, heat conduction, and material characteristic. Furthermore, the state of the art via-level and package-level design techniques are introduced to improve the reliability of TSV based 3D-IC.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.286-291
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• 2001

Applications of bonded dissimilar materials such as IC package, ceramic/metal and resin/metal bonded joints, are very increasing in various industry fields. It is very important to analyze the thermal stress and stress singularity at interface edges in bonded joints of dissimilar materials. In orer to understand the package crack emanating from the edge of Die pad and Resin, fracture mechanics of bonded dissimilar materials and material properties are obtained. In this paper, the thermal stress and its singularity index for the IC package were analyzed using 2-dimensional elastic boundary element method. Crack propagation angle and path by thermal stress were numerically simulated with boundary element method.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권1호
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• pp.13-20
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• 2009

This work presents functionally graded coatings (FGC) of hydroxyapatite (HA) and metallic powders on Ti-6Al-4V implants using plasma spray coating method. HA has been the most frequently used coating material due to its excellent compatibility with human bones. However, because of the abrupt changes in thermomechanical properties between HA and the metallic implant across an interface, and residual stress induced on cooling from coating temperture to room temperature, debonding at the interface occurs in use sometimes. In this work, FGC of HA and Ti or Ti-alloy powders is made to mitigate the abrupt property changes at the interface and the effect of FGC on residual stress release is investigated by evaluating the mechanical bond strength between the implant and the HA coating layers. Thermal annealing is done after coating in order to crystallize the HA coating layer which tends to have amorphous structure during thermal spray coating. The effects of types and compositional ratio of metallic powders in FGC and annealing conditions on the bond strength are also evaluated by strength tests and the microstructure analysis of coating layers and interfaces. Finally, biocompatibility of the coating layers are tested under ISO 10993-5.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권4호
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• pp.92-97
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• 1998

Because of the low melting temperature of solder, each temperature cycle initiates an irrecoverable creep deformation at the solder interconnection which connects the package body with the PCB. The crack starts and propagates from the position where the creep deformation is maximized. This work has tried to compare and analyze the thermal fatigue life of solder interconnection which is affected by the lead material, the size of die pad, chip thickness, and interface delamination of 48-Pin TSOP under the temperature cycle ($0^{\circ}C$~1$25^{\circ}C$). The crack initiation position and thermal fatigue life which are calculated by using FEA method are well matched with the results of experiments. The thermal Fatigue life of copper lead frame is extended around 3.6 times longer than that of alloy 42 lead frame. It is maximized when the chip size is matched with the length of the lead. It tends to be extended as the thickness of chip got thinner. As the interfacial delamination between die pad and EMC is increased, the thermal fatigue life tends to decrease in the beginning of delamination, and increase after the delamination grew after 45% of the length of die pad.

• 한국재료학회지
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• 제29권7호
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• pp.443-450
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• 2019

Thermal management is a critical issue for the development of high-performance electronic devices. In this paper, thermal conductivity values of mild steel and stainless steel(STS) are measured by light flash analysis(LFA) and dynamic thermal interface material(DynTIM) Tester. The shapes of samples for thermal property measurement are disc type with a diameter of 12.6 mm. For samples with different thickness, the thermal diffusivity and thermal conductivity are measured by LFA. For identical samples, the thermal resistance($R_{th}$) and thermal conductivity are measured using a DynTIM Tester. The thermal conductivity of samples with different thicknesses, measured by LFA, show similar values in a range of 5 %. However, the thermal conductivity of samples measured by DynTIM Tester show widely scattered values according to the application of thermal grease. When we use the thermal grease to remove air gaps, the thermal conductivity of samples measured by DynTIM Tester is larger than that measured by LFA. But, when we did not use thermal grease, the thermal conductivity of samples measured by DynTIM Tester is smaller than that measured by LFA. For the DynTIM Tester results, we also find that the slope of the graph of thermal resistance vs. thickness is affected by the usage of thermal grease. From this, we are able to conclude that the wide scattering of thermal conductivity for samples measured with the DynTIM Tester is caused by the change of slope in the graph of thermal resistance-thickness.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.116-117
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• 2006

I-D ZnO nanostructures were fabricated by thermal evaporation method on Si(100), GaN and $Al_2O_3$ substrates without a catalyst at the reaction temperature of $700^{\circ}C$. Only pure Zn powder was used as a source material and Ar was used as a carrier gas. The shape and growth direction of synthesized ZnO nanostructures is determined by the crystal structure and the lattice mismatch between ZnO and substrates. The ZnO nanostructure on Si substrate were inclined regardless of their substrate orientation. The origin of ZnO/Si interface is highly lattice-mismatched and the surface of the Si substrate inevitably has the $SiO_2$ layer. The ZnO nanostructure on the $Al_2O_3$ substrate was synthesized into the rod shape and grown into particular direction. For the GaN substrate, however, ZnO nanostructure with the honeycomb-like shape was vertically grown, owing to the similar lattice parameter with GaN substrate.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.331-337
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• 2022

전기자동차용 배터리 하우징 소재로 사용되고 있는 금속 소재에서 경량소재로 대체하기 위한 열가소성복합재료를 제조하였다. 매트릭스 소재는 고분자 소재인 나일론 6를 사용 하였으며 방열 성능을 부여하기 위해 열전도도가 높은 Boron Nitrate(BN)를 사용하였다. 동일한 필러의 함량 및 입자 크기에 따른 열전도성 고분자 복합재료의 방열 특성을 분석하였다. 필러의 함량이 증가할수록 열전도도 값이 증가하였으며, 입자크기가 60~70㎛인 BN의 함량이 50%인 복합재료의 경우 1.4W/mK 이상 열전도도를 나타내었다. 입자 크기가 클수록 입자 간 계면 접촉면이 넓어져 Thermal path가 이루어짐을 확인하였다. 제조된 열전도성 고분자복합재료를 이용하여 배터리 하우징을 제작하였으며 셀의 충방전 동안 온도 변화를 관찰하여 배터리 하우징의 대체 소재로서의 가능성을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제29권1호
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• pp.96-101
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• 2005

PTFE 및 PFA 등의 불소수지는 최대 연속 사용 온도가 260$^{\circ}C$에 달하는 고온 내열성 고분자 소재로서, 본 연구에서 수행된 280 $^{\circ}C$, 7주 간의 열노화에 의해서도 충분한 열적 안정성이 유지됨을 관측하였다. 그러나 기계적 강도, 융점 및 열분해 개시 온도 등의 소재적 물성이 유지됨을 의미하는 상기한 열적 안정성은 본 연구에서 수행된 코팅막으로서의 표면접촉각, 미세 모폴로지, 내스크래치성 분석에 의한 방법을 기준하면 충분하지 못하다는 것이 확인 되었다. 공기 치환율이 제어되는 기어식 노화시험기로 진행된 불소수지 코팅막의 280 $^{\circ}C$ 열노화에 대한 분석의 결과는 심각한 표면 모폴로지의 손상과 금속기재에 대한 접착력의 손실을 지적하고 있다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.431-438
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• 2022

전자 기기의 발달에 따라 발생하는 발열 문제를 해결하기 위해 높은 열전도도를 갖는 방열소재의 개발이 필요하다. 고분자 복합소재는 고분자의 장점과 열전도성 필러의 장점을 동시에 지녀 경량 방열소재로 각광받고 있다. 하지만, 산업적으로 요구되는 열전도도를 달성하기 위해서는 볼륨비로 60 이상의 고함량의 필러 충진이 요구되므로 최근에는 필러의 구조 제어를 통해 비교적 저함량의 필러 충진으로도 열 전달 경로를 최적화할 수 있는 연구들이 진행되고 있다. 본 리뷰에서는 고분자 복합소재 내 열전도성 이방성 필러의 구조를 제어해 비교적 적은 필러 함량으로 고열전도성 방열소재를 제작하는 다양한 전략을 소개하고자 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권4호
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• pp.35-45
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• 2002

열하중에 의한 언더필/칩 계면의 응력을 유한요소법을 이용하여 구하였다. 먼저 실리카 입자의 부피 분율이 언더필 재료의 물성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 세 가지 재료 세트에 대하여 실리카 입자의 부피 분율에 따른 영계수, 포아슨비, 영팽창 계수를 Mori-Tanaka방법을 이용하여 계산하였고, 언더필과 칩이 형성하는 edge및 wedge에 대한 singularity를 계산하였다. 그 다음에는 앞에서 계산한 재료물성치를 가지고 실리카 입자의 부피 분율에 따른 언더필/칩 계면의 응력을 몇 가지 플립칩 형상에 대하여 살펴보았다. 언더필이 균일한 재료라는 가정과 플립칩 어셈블리를 구성하고 있는 재료들이 선형탄 성적거동을 하고 등방성을 보이며 그들의 성질이 온도에 무관하다는 가정 하에 다섯 가지의 플립칩 어셈블리 모델이 고려되었다.