Lee, Seong;Noh, Joon-Woong;Kwon, Young-Sam;Chung, Seong-Taek;Johnson, John L.;Park, Seong-Jin;German, Randall M.
한국분말야금학회:학술대회논문집
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한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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pp.377-378
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2006
Thermal management technology is a critical element in all new chip generations, caused by a power multiplication combined with a size reduction. A heat sink, mounted on a base plate, requires the use of special materials possessing both high thermal conductivity (TC) and a coefficient of thermal expansion (CTE) that matches semiconductor materials as well as certain packaging ceramics. In this study, nano tungsten coated copper powder has been developed with a wide range of compositions, 90W-10Cu to 10W-90Cu. Powder technologies were used to make samples to evaluate density, TC, and CTE. Measured TC lies among theoretical values predicted by several existing models.
복합재료 구성성분은 수 마이크로미터 수준의 크기를 가지고 있으므로 시험을 통한 정확한 물성 측정이 매우 어렵다. 그러므로 본 논문에서는 역해석을 이용하여 복합재료 구성성분의 열팽창계수를 예측할 수 있는 기법을 제안한다. 복합재료에 대한 등가 열팽창계수를 예측할 수 있는 Mori-Tanaka 기법과 결합된 역해석기법을 이용하면, 라미나 수준의 목적함수를 최소화함으로써 구성성분의 열팽창계수를 효율적으로 구할 수 있다. 본 연구에서 제안한 기법을 검증하기 위하여 다양한 섬유(glass fiber, P75, P100, M55J)에 대한 열팽창계수를 예측하고 이를 시험결과와 비교하였다. 또한 라미나와 기지 물성치에 대한 불확실성이 섬유 물성치 예측에 미치는 영향을 분석하였다.
The aim of this study is to improve properties both glass transition temperature($T_g$) and coefficient of thermal expansion(CTE) using epoxy/micro-nano alumina composites with adding glycerol diglycidyl ether (GDE:1,2,3,5g). This paper deals with the effects of GDE addition for epoxy/micro alumina contents (40, 50, 60wt%)+surface modified nano alumina(1_phr) composites. 20 kinds specimen were prepared with containing micro, nano alumina and GDE as a micro composites(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70wt%) or a nano/micro alumina composites(1phr/40, 50, 60wt%). Average particle size of nano and micro alumina used were 30nm and $1{\sim}2{\mu}m$, respectively. The micro alumina used were alpha phase with Heterogeneous and nano alumina were gamma phase particles of spherical shape. The glass transition temperature and coefficients of thermal expansion was evaluated by DSC and TMA. The glass transition temperature decreased and coefficients of thermal expansion become smaller with filled contents of epoxy/micro alumina composites. On the other hand, $T_g$ and CTE as GDE addition variation(1,2,3,5g) of epoxy/micro-nano alumina composites decreased and increased respectively.
This paper focuses on thermal properties of a newly prepared composite material by nano-silica and micro-silica mixture. Nano-silica and micro-silica mixture composites were made by dispersing surface treated nano-silica(average radius: 10 nm) and micro-size silica in epoxy resin. To investigate the effects of nano-silica and micro-size silica mixture(ENMC), the glass transition temperature (Tg), coefficients of thermal expansion(CTE) and elastic modulus of DMA properties by DSC, TMA and DMA devices were measured for the ENMC according to increase nano-silica addition contents and EMC. All properties of the neat epoxy were improved by the addition of micro-silica, which was improved much further by the addition of surface treated nano-silica to the EMC system.
A description of the basic principles of moire interferometry leads to the design of a eight-mirror four-beam interferometer for obtaining fringe patterns representing contour-maps of in-Plane displacements. The technique is implemented by the optical system using an environmental chamber for submicro-displacement mesurement. In order to estimate the reliability and applicabili쇼 of the system developed, the measurement of coefficient of thermal expansion (CTE) for a aluminium block is performed. Consequently, the system is applied to the measurement of thermal deformation of a WB-PBGA package assembly. Temperature dependent analyses of global and local deformations are presented to study the effect of the mismatch of CTE between materials composed of the package assemblies. Bending displacements of the packages and average strains of solder balls are documented. Thermal induced displacements calculated by FEM agree quantitatively with experimental results.
The present study was carried out to investigate the effect of MA processing variables on the microstructural properties of composite powders and the coefficient of thermal expansion of pulse electric current sintered AlN-Cu powder compacts. The AlN-Cu powders had a size of less than 15 $\mu\textrm{m}$ with 25 nm size of copper crystallite after MA 32 hours. The finely distributed AlN-Cu powder compacts were completely achieved after PECS. The residual oxygen was considerably removed after hydrogen reduction treatment. The residual carbon was completely removed to 97%. The CTE of AlN-Cu powder compacts showed a good consistency with Kingery-Tuner model when the volume fraction of copper was less than 60%. When it was more than 60%, the CTE had a good agreement with Series model.
고리지방족 에폭시와 산무수물 경화제계에 탄소단섬유(SCF)와 유리단섬유(SGF)를 첨가하여 복합재를 제조한 다음 이들의 열적/기계적 특성을 조사하였다. 열기계분석법으로 측정된 열팽창계수(CTE)의 감소 효과를 보면 낮은 단섬유 함량에서는 두 섬유가 거의 비슷하나, 함량이 증가하면 SCF가 SGF에 비해 훨씬 효과적이었다. SCF 강화 복합재에 대한 CTE 실험값을 이론식에 적용해 본 결과 함량이 낮을 때는 혼합법칙(mixture rule)에 잘 맞으며, 함량이 높아지면 Craft-Christensen 식에 근접하였다. 또한, 유리상($30^{\circ}C$과 고무상($180^{\circ}C$)에서의 저장탄성률은 단섬유를 첨가하였을 때 크게 증가하였다. 전자주사현미경(SEM)으로 파단면을 관찰하여본 결과 이와 같은 결과는 단섬유와 에폭시 매트릭스간의 계면접착력과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.
우주용 구조물에 사용되는 재료는 치수 안정성을 위해서 열팽창계수를 최소화하도록 설계, 제작되어야 한다. 이를 위하여 우주용 재료 시편의 정밀한 열팽창계수를 측정하여, 그 재료의 열 특성에 대한 정확한 데이터를 확보할 필요가 있다. 그리고 시편뿐만 아니라 실제 사용될 구조물의 열 변형을 우주 환경에서 직접 측정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 고진공에서 정밀한 변위 측정을 위하여 변위 측정 간섭계와 항우연의 보조 챔버를 활용한 열팽창계수 측정 시스템을 설계하였다. 또한 본 측정 시스템은 길이 500mm 정도의 긴 구조물의 열 변형
유연 솔더가 실장된 패키지와 무연 솔더가 실장된 패키지의 온도에 따른 변형 거동은 솔더 자체의 물성치 뿐만 아니라 패키지를 구성하는 재료의 물성치에도 큰 영향을 받는다고 알려져 있다. 본 논문에서는 스트레인 게이지의 온도특성을 이용하여 미지 재료의 열팽창계수를 결정하는 방법을 정립하고, 반도체 패키지 몰딩 화합물의 열팽창계수를 실험적으로 구하였다. 탄소강과 알루미늄 시편을 기준 시편으로 사용하고 스트레인 게이지 측정을 통하여 온도에 따른 유연 솔더용 몰딩 화합물과 무연 솔더용 몰딩 화합물의 열팽창계수를 구하고, 무아레 간섭계를 이용하여 비접촉적으로 열팽창 계수를 측정하여 결과를 비교하였다. 기준 시편에 따른 두 가지 스트레인 게이지 실험 결과와 무아레 실험 결과가 잘 일치하여서 실험방법에 신뢰성이 있는 것을 보였다. 유연 솔더용 몰딩 화합물의 경우에는 열팽창계수가 온도에 관계없이 약 $15.8ppm/^{\circ}C$로 측정되었고, 무연 솔더용의 경우에는 $100^{\circ}C$이하의 온도에서 몰딩 화합물의 열팽창계수는 약 $9.9ppm/^{\circ}C$이었으나 $100^{\circ}C$이상에서는 온도가 증가함에 따라 열팽창계수가 급격하게 증가되어 $130^{\circ}C$에서는 $15.0ppm/^{\circ}C$의 값을 가졌다.
Since the coefficient of thermal expansion (CTE) of matrix phase is larger about 4 times than that of W particle in tungsten heavy alloy, the thermal stresses due to the CTE difference between the two phases are induced in the alloy during heating and cooling processes. In the present study, a series of W heavy alloy containing various W particle volumes of 0 to 90% is made to investigate the residual stress taking place during cooling process. The CTE and residual stress of the series of alloy are measured by dilatometer and X-ray diffractometer. The residual stress of W particle is in compressive stress irrespective of W particle vol% and tends to increase with decreasing W particle vol% while that of the matrix phase is in tensile stress. The measured residual stress of W particle is about a third of calculated thermal stress. The influence of W particle vol% on the residual stress of W heavy alloy is discussed in terms of the deformation behaviors of W particle and matrix phase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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