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윤민승(Minseung Yoon),김준우(Junwoo Kim),김명학(Myunghak Kim) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.10
양방향재하시험의 성공여부는 상향력과 하향력의 균형을 이룰 수 있는 재하장치 위치 선정에 달려있다. 상향력과 하향력의 균형을 이루기 위해서는 발휘되는 단위주면마찰력과 단위선단지지력의 산정이 중요한데, 국내에서 시행되는 양방향재하시험은 주로 사용말뚝에 적용되어 극한지지력까지 재하되지 않고 설계지지력을 확인하는 것이 일반적이다. 하지만 국내.외 제안된 암반층의 극한단위주면마찰력 및 허용단위주면마찰력 산정식은 암반의 일축압축강도를 기반으로 되어있고, 또한 국내 풍화암층과 RQD가 극히 낮은 연암층은 일축압축강도시험을 할 수 있는 코아를 얻기가 어려워 적용이 어려운 실정이다. 따라서 이 연구에서는 국내에서 시행되었던 양방향재하시험에서 얻은 각 지층별 발휘된 단위주면마찰력과 환산된 SPT N/cm과 관계도표를 제안하고 이 관계도표를 이용하여 실제 국내 현장의 양방향재하시험을 위한 상향력과 하향력의 균형위치를 선정하였다. 또한 선정된 균형위치에 양방 향재하장치를 설치한 후 재하시험을 실시하여 측정된 각 지층의 발휘된 단위주면마찰력 값들과 균형위치 선정 시 적용한 관계도표의 값들을 비교하여 관계도표의 적정성을 분석하였다. 분석결과 풍화토층과 풍화암층에서는 거의 유사한 결과를 보였고, 연암층에서는 재하장치 상부연암층과 하부연암층에서 발휘된 측정값(상부 1,151kN/㎡, 하부 1,500kN/㎡)의 평균값(1,325kN/㎡)도 산정값(1,250kN/㎡)과 큰 차이를 보이지 않아 관계도표는 적정한 것으로 판단되었다. Success or failure of the bi-directional pile load test for drilled shaft depends on point selection for loading cells, that is balanced location both uplift force and downward force. Methods to evaluate the ultimate unit side resistance in rockmass layer in both domestic and foreign are based on the uniaxial compression strength of rock core, which can hardly be obtained in domestic rockmass layers which are weathered rockmass layer and soft rockmass layer with very low RQD. Therefore, this study suggested the relation charts between the revised SPT N values and developed unit side resistance of each different layers, which were obtained from bi-directional pile load tests in various domestic sites. To evaluate the appropriateness of the relation charts, the developed unit side resistances from the relation charts were used to select the loading cell position and compared with the measured unit side resistances from field pile load test. Results showed that the developed side resistance from relation charts and the measured side resistance of weathered soil layer and weathered rock layer were very close. Average developed side resistance(1,325kN/㎡), which are average of upper soft rock layer of loading device(1,151kN/㎡) and lower(1,500kN/㎡), was similar with the estimated value(1,250kN/㎡).
공정조성 SnPb 솔더에 대한 실시간 Electromigration 거동 관찰
김오한,윤민승,주영창,박영배,Kim Oh-Han,Yoon Min-Seung,Joo Young-Chang,Park Young-Bae 한국마이크로전자및패키징학회 2005 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.12 No.4
공정조성의 SnPb 솔더 선형시편에서 electromigration 현상을 실시간 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 공정조성 SnPb 솔더시편에 대한 electronigration 실험은 ${\times}10^4A/cm^2,\;90^{\circ}C$에서 실시하였다. 주사전자현미경 챔버 내에서 진행되는 electromigration 실험 동안 음극의 보이드 형성과 양극의 힐록 성장을 실시간으로 관찰하였다. 음극에서 일어나는 보이드 크기를 실시간 관찰한 결과, 공정조성 SnPb 솔더의 electromigration 거동은 보이드 형성 전에 가지는 잠복기의 존재를 명확히 알 수 있었고, 본 결과는 electromigration 거동으로 인한 플립칩 솔더 범프의 보이드 생성에 대한 잠복기와 관련이 있었다. in-situ electromigration test was carried out for edge drift lines of eutectic SnPb solder using Scanning Electron Microscopy (SEM). The electromigration test for the eutectic SnPb solder sample was conducted at temperature of $90^{\circ}C$ and the current density of $6{\times}10^4A/cm^2$. Edge drift at cathode and hillock growth at anode were observed in-situ in a SEM chamber during electromigration test. It was clearly revealed that eutectic SnPb solder lines has an incubation stage before void formation during electromigration test, which seemed to be related to the void nucleation stage of flip chip solder electromigration behaviors.
SnAgCu 솔더 라인의 Electromigration특성 분석
고민구,윤민승,김빛나,주영창,김오한,박영배,Ko Min-Gu,Yoon Min-Seung,Kim Bit-Na,Joo Young-Chang,Kim Oh-Han,Park Young-Bae 한국마이크로전자및패키징학회 2005 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.12 No.4
선형구조의 시편을 사용하여 Sn96.5Ag3.0Cu0.5의 electromigration 특성을 살펴보고 공정 조성의 SnPb의 electromigration특성과 비교, 분석하였다. SnAgCu의 electromigration에 관한 특성 중 시간에 따른 물질의 이동 양상과 여러 가지 electromigration 매개변수 (활성화 에너지, 임계 전류밀도, 확산계수와 유효전하수의 곱)을 살펴보았다. 임계 전류 밀도는 $140^{\circ}C$에서 $2.38{\times}10^4A/cm^2$ 이고 이 값은 $140^{\circ}C$에서 electromigration에 의한 물질 이동이 발생하지 않는 최대 전류 밀도를 나타낸다. 활성화 에너지는 $110-160^{\circ}C$ 온도 범위에서 0.56 eV가 측정되었다. DZ$\ast$의 값은 $110^{\circ}C$에서 $3.12{\times}10^{-10}\;cm^2/s$, $125^{\circ}C$에서 $4.66{\times}10^{-10}\;cm^2/s$, $140^{\circ}C$에서 $8.76{\times}10^{-10}\;cm^2/s$, $160^{\circ}C$에서 $2.14{\times}10^{-9}cm^2/s$ 이었다. 그리고 SnAgCu와 공정 조성의 SnPb 물질의 electromigration 거동 특징은 크게 다른데, SnPb의 경우 음극에서 보이드(void) 형성이 발생하기 전에 잠복 시간이 존재하고 SnAgCu의 경우 잠복 시간이 존재하지 않는다는 점이다. 이는 각 원소들의 확산 기구(diffusion mechanism)의 차이에 기인한 것이라 생각된다. Electromigration behavior in the Sn96.5Ag3.0Cu0.5 solder lines was investigated and compared Sn96.5Ag3.0Cu0.5 with eutectic SnPb. Measurements were made for relevant parameters for electromigration of the solder, such as drift velocity, threshold current density, activation energy, as well as the product of diffusivity and effective charge number (DZ$\ast$). The threshold current density were measured to be $2.38{\times}10^4A/cm^2$ at $140^{\circ}C$ and the value represented the maximum current density which the SnAgCu solder can carry without electromigration damage at the stressing temperatures. The electromigration energy was measured to 0.56 eV in the temperature range of $110-160^{\circ}C$. The measured products of diffusivity and the effective charge number, DZ$\ast$ were $3.12{\times}10^{-10} cm^2/s$ at $110^{\circ}C$, $4.66{\times}10^{-10} cm^2/s$ at $125^{\circ}C$, $8.76{\times}10^{-10} cm^2/s$ at $140^{\circ}C$, $2.14{\times}10^{-9}cm^2/s$ at $160^{\circ}C$ SnPb solder existed incubation stage, while SnAgCu did not have incubation stage. It was thought that the diffusion mechanism of SnAgCu was different from that of SnPb.
공정조성 SnPb 솔더 라인의 온도에 따른 Electromigration 확산원소의 In-situ 분석
김오한,윤민승,주영창,박영배,Kim Oh-Han,Yoon Min-Seung,Joo Young-Chang,Park Young-Bae 한국마이크로전자및패키징학회 2006 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.13 No.1
63Sn-37Pb 솔더의 실시간 electromigration 거동 관찰을 박막형 edge 이동 선형시편과 주사전자현미경을 이용하여 실시하였다. 공정조성 63Sn-37Pb 솔더의 electromigration에 의한 edge 이동 잠복기는 $90{\sim}110^{\circ}C$에서 뚜렷하게 존재하였다. 온도에 따른 electromigration 우선확산원소는 실험온도 $90{\sim}110^{\circ}C$에서 Pb, $25{\sim}50^{\circ}C$에서는 Sn으로 나타났고, $70^{\circ]C$에서는 Sn과 Pb가 거의 동시에 이동하여 우선확산 원소가 관찰되지 않았다. $90{\sim}110^{\circ}C$에서 관찰된 SnPb의 electromigration에 의한 edge 이동 잠복기는 Pb 우선이동에 의해 발생되었다. 이러한 edge 이동 잠복기의 존재는 플립칩 (flip chip) 솔더범프의 수명과 밀접한 관계를 가지는 것으로 보인다. Electromigration에 의해 발생되는 SnPb 솔더의 우선확산원소의 온도 의존성은 Pb와 Sn의 확산계수와 함께 $Z^*$ (전기장내의 유효전하 수)도 크게 영향을 미치는 것으로 생각된다. In-situ observation of electromigration in thin film pattern of 63Sn-37Pb solder was performed using a scanning electron microscope system. The 63Sn-37Pb solder had the incubation stage of electromigration for edge movement when the current density of $6.0{\times}10^{4}A/cm^2$ was applied the temperature between $90^{\circ}C\;and\;110^{\circ}C$. The major diffusion elements due to electromigration were Pb and Sn at temperatures of $90-110^{\circ}C\;and\;25-50^{\circ}C$, respectively, while no major diffusion of any element due to electromigration was detected when the test temperature was $70^{\circ}C$. The reason was that both the elements of Sn and Pb were migrated simultaneously under such a stress condition. The existence of the incubation stage was observed due to Pb migration before Sn migration at $90-110^{\circ}C$. Electromigration behavior of 63Sn-37Pb solder had an incubation time in common for edge drift and void nucleation, which seemed to be related the lifetime of flip chip solder bump. Diffusivity with $Z^*$(effective charges number) of Pb and Sn were strongly affect the electromigration-induced major diffusion element in SnPb solder by temperature, respectively.