Hygro-thermo-mechanical Creep Behavior of Epoxy Adhesives
흡습열팽창으로 인한 에폭시 접착제 크립 거동
- 주제어 (키워드) Hygrothermal expansion , Creep , Multiphysics simulation , 흡습열팰창 , 크리프 , 다중물리 시뮬레이션
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김동철
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000066665
- UCI I804:11029-000000066665
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
에폭시 접착제는 전자 장치의 조립과 포장에 광범위하게 사용된다. 그러나 에폭시 접착제의 낮은 열 및 흡습 저항은 종종 신뢰성 문제로 이어진다. 다양한 부품의 팽창계수 불일치는 에폭시 접착제에 흡습열팽창응력을 유발하고, 이는 전자 소자의 뒤틀림(Warpage)으로 이어지는 에폭시 접착제의 크리프(Creep) 변형을 유발한다. 한편, 에폭시 접착제에 인가되는 흡습열팽창응력으로 인한 크리프 변형에 대한 연구는 시도된 바 없다. 본 연구에서는 열팽창과 흡습팽창을 동시에 모사할 수 있는 흡습열팽창계수를 새롭게 정의하였고, 에폭시 접착제의 크리프 거동은 Power Law Creep 모델을 통해 정의하여 흡습열팽창응력으로 인한 크리프 변형을 예측할 수 있는 유한요소해석 방안을 제안하였다. 흡습열팽창응력으로 인한 크리프 변형 예측 방안의 경우, lab-scale 실험에서 측정된 에폭시 접착제 크리프 영구 변형으로 인한 접착 부의 뒤틀림과 유한요소해석을 통해 계산된 접착 부의 뒤틀림 결과를 비교하여 검증하였다. 마지막으로 흡습, 열팽창 및 크리프 메커니즘이 결합된 방법을 통해 장시간 고온 고습 신뢰성 시험 후 발생하는 CMOS Image Sensor의 뒤틀림 산포를 예측하였다.
more초록 (요약문)
Epoxy adhesives are extensively applied in the assembly and packaging of electronic devices. However, low hygrothermal resistance of epoxy adhesives often leads to reliability concerns. Expansion mismatch of various parts causes hygrothermal stress in epoxy adhesive, which in turn initiates creep deformation that leads to warpage of electronic devices. Unfortunately, understanding of creep deformation induced by hygrothermal stress is insufficient. In this research, the hygro-thermo-mechanical creep behavior of epoxy adhesives was investigated. A new method to calculate thermal expansion and hygro-swelling of epoxy adhesives simultaneously by defining the hygrothermal expansion coefficient is proposed. The creep behavior of epoxy adhesives was investigated using the power law creep model. Furthermore, the hygrothermal expansion and creep mechanism coupled method was demonstrated. Hygrothermal stress induced creep behavior of epoxy adhesives was validated by comparing experimentally measured and numerically calculated warpage of lab-scale validation specimen due to creep deformation of epoxy adhesives. Finally, the proposed hygrothermal expansion and creep mechanism coupled method was employed to predict CMOS image sensor warpage distribution after a long-term reliability test.
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