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보고서 상세정보

고기능성 용접접합재료 설계 기술개발
Development of design technology for high performance welding & joining materials

  • 과제명

    고기능성 용접접합재료 설계 기술개발(1/1)

  • 주관연구기관

    한국생산기술연구원
    Korea Institute of Industrial Technology

  • 연구책임자

    김영민

  • 참여연구자

    김동윤   강문진   윤정원   이병석   김철희   서강명   양현민   유회수   김동철   전인환  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-01

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국생산기술연구원
    Korea Institute of Industrial Technology

  • 등록번호

    TRKO201600001863

  • 과제고유번호

    1711034218

  • 키워드

    용접와이어,용착부,저온 충격인성,열역학 계산,합금설계,전산모사,솔더 재료,은 입자 소결welding wire,weld metal,low temperature impact toughness,thermodynamic calculation,alloy design,computer simulation,solder material,Ag particle sintering

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • 초록 


    ...


    ■ 핵심기술
    전산모사 기반 용접재료 설계 기술 하이브리드 접합재료 설계 기술

    ■ 개발의 목표
    전산모사 기법을 이용한 고기능성 용접재료 설계 및 하이브리드 접합재료 설계 기술개발
    - 용착금속 인장강도 (...

    ■ 핵심기술
    전산모사 기반 용접재료 설계 기술 하이브리드 접합재료 설계 기술

    ■ 개발의 목표
    전산모사 기법을 이용한 고기능성 용접재료 설계 및 하이브리드 접합재료 설계 기술개발
    - 용착금속 인장강도 (550MPa 이상0, 충격인성(60J at - 60℃)
    - 접합부 전단강도 (10MPa 이상)

    ■ 개발내용 및 결과
    □ 고기능성 용접재료 설계 기술개발
    ○ 용접부 기계적 특성 및 미세조직 평가
    - 강도, 저온 충격인성 및 열팽창 계수 등을 고려하여 Ni함량이 36wt.%인 Invar 계열 합금조성을 가지는 용접부 설계
    - 인장강도 566MPa 및 충격인성 76J at - 196℃
    - 용접부 균열 확인 액화균열 응고균열 등으로 판단
    ○ 용접부 미세조직 분석 및 계산결과와의 비교 검증
    - Laves phase, Nbc 등의 생성을 억제하여 용접부 균열을 줄일 수 있는 방향으로 합금설계 필요
    - 실험 및 전산모사를 통해 용접부의 기계적 특성을 향상 시킬 수 있는 합금조성 예측
    ○ 용접부 합금원소 희석률
    - 용접부 합금조성의 희석률 계산을 통해 상변태 예측
    ○ 용접조건 변화에 따른 용접부 합금성분 예측
    - 용접조건 변화에 따른 용접부 질소함량 변화 예측
    - 주요 합금원소 변화에 따른 경향성 파악
    - 용접 시 사용되는 보호가스의 비율에 따른 용접부 합금조성 예측
    □ 고기능성 접합재료 설계 기술개발
    ○ 솔더를 이용한 고온 내구성 접합특성 평가(Sn-3.0Ag-0.5Cu)
    - 반도체 칩의 다이어태치 재료로서의 솔더합금의 고온 사용 가능성 예측
    - 150℃ 에서는 상대적으로 안정적인 접합부를 유지하나, 200℃ 고온에서는 두꺼운 금속간화합물 상의 생성으로 인한 취약한 접합부 계면을 나타냄
    ○ 솔더를 이용한 고온 내구성 접합특성 평가(Au-20Sn)
    - 반도체 칩의 다이어태치 재료로서의 솔더합금의 고온 사용 가능성 예측
    - 150℃ 와 200℃ 온도에서 상대적으로 안정적인 접합부 유지
    - Chip 및 DBC 기판과 Au-20Sn 솔더와의 안정적인 화합물 형성 (얇은 반응층의 형성)
    ○ 접합부 기계적 신뢰성 평가_Die shear strength
    - Au-20Sn 이 SAC305 보다 우수한 고온 신뢰성을 나타냄
    ○ 접합부 기계적 신뢰성 평가 후 파면 관찰_Die shear test 후 파면 분석
    - Au-20Sn의 경우, Chip 의 열화에 의한 Chip fracture 발생
    - SAC305의 경우, thich interfacial IMC 생성으로 인한 interfacial fracture 발생
    ○ Ag sintering 접합부 고온 내구성 접합특성 평가_Ag paste
    - Surface finishes : Ag, Cu, ENIG
    - 표면처리에 따른 접합특성 평가결과 Ag >ENIG > Cu 순으로 우수한 전단강도를 나타냄
    ○ Ag sintering 접합부 단면 SEM 및 TEM 관찰
    - Ag-Au-Cu 간 전율고용체를 형성하므로 다른 반응생성물을 형성하지 않음
    - Ag-Ag 동종, Ag-Au, Ag-Cu 순으로 우수한 전단강도값을 나타냄


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
    4. 목차 ... 6
    5. 제 1 장 서론 ... 7
    6. 제 1 절 개발 기술의 중요성 및 필요성 ... 7
    7. 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 9
    8. 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
    4. 목차 ... 6
    5. 제 1 장 서론 ... 7
    6. 제 1 절 개발 기술의 중요성 및 필요성 ... 7
    7. 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 9
    8. 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 11
    9. 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 13
    10. 제 1 절 당해년도 목표 및 평가 방법 ... 13
    11. 제 2 절 당해연도 개발 내용 및 개발 범위 ... 14
    12. 제 3 장 결과 및 향후 계획 ... 15
    13. 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 15
    14. 1. 연구개발 추진 전략 ... 15
    15. 2. 연구개발 추진 체계 ... 15
    16. 3. 연구수행 편성도 ... 16
    17. 제 2 절 당해년도 연구개발 결과 ... 16
    18. 1. 당해년도 연구개발 추진 일정 및 달성도 ... 16
    19. 2. 당해연도 연구개발 추진 실적 ... 17
    20. 제 3 절 기대효과 및 사업화 계획 ... 32
    21. 제 4 장 참고문헌 ... 33
    22. 끝페이지 ... 34
  • 참고문헌

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