Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference (한국표면공학회:학술대회논문집)
The Korean Institute of Surface Engineering
- Semi Annual
Domain
- Materials > Thermal/Surface Treatment
2015.11a
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오늘날 연성회로기판(FCCL : Flexible Copper Clad Laminate)은 디스플레이, 스마트폰, 자동차, 항공, 의료 기기, 산업용 컨트롤 기기 등 거의 모든 고급 전자 제품들에 사용되고 있다. 특히 디스플레이 분야에서는 뛰어난 연성과 내구성을 바탕으로 경박단소화에 유리할 뿐만 아니라 구동부에 적용이 가능한 장점 등으로 그 적용처가 점점 늘어나고 있는 추세이다. 이 가운데서도 LCD와 OLED의 구동소자(Display Driver IC)를 장착하는 COF(Chip on Film)는 대표적인 연성회로기판(FCCL) 적용 부품으로서, 최근 인기를 끌고 있는 디스플레이의 제로-베젤(Zero-bezel)을 가능케 하는 핵심 부품이다. COF용 연성회로기판(FCCL) 소재로는 우수한 평탄도, 파인피치(Fine-pitch)구현성, 내굴곡성, 광투과성 등을 보유하고 있는 Sputtering Type FCCL이 사용되고 있다. 특히 최근 Display 분야의 화두가 되고 있는 POLED(Plastic-OLED) 패널을 장착한 Flexible Mobile 디스플레이의 경우, 기존의 COG(Chip on Glass) 접합방식이 아닌 COF 접합방식을 채택하고 있으며, 기존의 단면 COF보다 3배의 고해상도 구현이 가능한 양면 COF를 채택하기에 이르렀다. 기존의 COF 제작공정과 달리 Semi Additive 공정으로 제작되는 양면 COF 시장의 태동으로 양면 연성회로기판(FCCL)의 수요 증가가 예상되는 등 최근 디스플레이 기술 발전은 소재 분야에도 큰 변화를 잉태하고 있다. 이러한 최근 디스플레이 업계의 고해상도, 고속 신호 전송, 슬림화, Flexible 추세에 대응 가능한 최적의 특성을 보유하고 있는 Sputtering Type FCCL을 중심으로 디스플레이의 발전에 대응하는 소재의 기술 개발 동향을 살펴보고자 한다.
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유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma: ICP)를 이용한 물리 및 화학 증착법으로 제작된 박막 재료는 우수한 기계적, 화학적, 물리적 성질 때문에 자동차 부품이나 공구재료의 내마모, 저마찰 경질코팅, 그리고 디스플레이용 코팅 뿐만 아니라 수소 연료전지의 분리막 성능 향상을 위한 코팅, 그리고 기판에 아주 균일한 크기의 나노 분말을 형성 시키는 곳에도 응용을 할 수 있음을 여러 사례를 중심으로 살펴 본다.
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Nature, such as plants, insects, and marine animals, uses micro/nano-textured surfaces in their components (e.g., leaves, wings, eyes, legs, and skins) for multiple purposes, such as water-repellency, anti-adhesiveness, and self-cleanness. Such multifunctional surface properties are attributed to three-dimensional surface structures with modulated surface wettability. Especially, hydrophobic surface structures create a composite interface with liquid by retaining air between the structures, minimizing the contact area with liquid. Such non-wetting surface property, so-called superhydrophobicity, can offer numerous application potentials, such as hydrodynamic drag reduction, anti-biofouling, anti-corrosion, anti-fogging, anti-frosting, and anti-icing. Over the last couple of decades, we have witnessed a significant advancement in the understanding of surface superhydrophobicity as well as the design, fabrication, and applications of superhydrophobic coatings/surfaces/materials. In this talk, the designs, fabrications, and applications of superhydrophobic surfaces for multifunctionalities will be presented, including hydrodynamic friction reduction, anti-biofouling, anti-corrosion, and anti-icing.
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The purposed of this work was to observe hydroxyapatite precipitation phenomena on micro-pore formed Ti-Nb alloy by PEO technique. The Ti-30Nb and Ti-30Ta alloys were remelted at least ten times in order to avoid inhomogeneity, and then cylindrical specimens (diameter 10 mm, thickness 4 mm) were cut by using laser from cast ingots of the Ti alloys. Heat treatment was carried out at
$1050^{\circ}C$ for 2 h for homogenization in argon atmosphere. The morphologic change of the alloys were examined by X-ray diffractometer (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). -
In this study, highly ordered nanotubular surface of Ti-25Ta-xHf alloys for dental applications was researched. Ti-25Ta-xHf alloys were contained from 0% to 15% Hf content. Formation of nanotubular structure was achieved by an electrochemical method in 1M
$H_3PO_4$ electrolytes containing 0.8%wt. % NaF. -
Zn/HA coating on the Ti-xNb alloys after nanotube formation for dental lmplant was researched using various experimental methods. Due to g ood biocompatibility and osteoconductivity, hydroxyapatite (HA) coating s on metallic biomedical implants were widely employed in orthopedic and dental applications. To improve biocompatibilities, Zinc (Zn) plays very important roles in the bone formation and immune reg ulations. The nanotube formed Zn-HA films were characterized with X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).
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In this study, a series of hydroxyaptite (HAp) are produced on Ti dental implant using electrochemical deposition. Based on the preliminary analysis of the coating structure, composition and morphology. In vitro studies were performed with MC3T3-E1 cell to investigate the effect of biological change on different surface conditions.
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아연-마그네슘 합금은 마그네슘 첨가로 인한 뛰어난 내식성과 아연의 자원 고갈에 대한 갈등을 해소할 수 있다는 장점을 가지고 있으므로 차세대 강판 도금 소재로서 주목받고 있다. 그러나 아연-마그네슘의 도금 공정은 상대적으로 높은 융점을 지닌 마그네슘 첨가로 인해 기존의 아연 도금 공정에 비해 고온에서 이루어지므로 용융 금속에 의한 도금 설비의 빠른 손상이 발생하게 된다. 따라서 이와 같이 고온 환경에서도 사용 가능한 수준의 내구성을 지닌 소재의 개발이 반드시 필요한 상황이다. 선행 연구에 의하면 Mo은 아연-마그네슘 용탕에서 우수한 내침식 특성을 보이는 것으로 확인되었지만 pure Mo의 경우 고온 산화에 취약한 단점을 가지고 있어 내구성에 한계를 보인다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 pack cementation 공정을 통해 Mo 표면에 내산화 특성이 우수한 Mo 금속간화합물(
$MoSi_2$ ,$Mo_3Si$ ,$Mo_5SiB_2$ )을 형성시켰고 이를 대상으로 아연-마그네슘 용탕에 대한 내산화 거동을 평가하였다. -
아연 박막은 부식으로부터 강판을 보호하기 위해 널리 사용 되고 있으나, 산업의 발전으로 코팅의 사용 환경이 가혹화 되어 박막 내식성의 향상이 요구 되고 있다. 최근 아연계 합금 박막의 개발을 통해 냉연강판의 내식성을 향상시키기 위한 연구들이 진행되고 있으며, 본 연구에서는 Zn/Mg/Zn 삼중층 박막을 합성하고 어닐링 열처리 온도에 따른 합금상의 변화와 그에 따른 박막의 내식성에 관한 연구를 진행하였다. XRD와 동전위 분극 시험 결과, MgZn 상이 형성 된 박막은 상대적 낮은 부식전위와 높은 부식 전류 밀도를 보였으며, 이는 MgZn 상 형성이 박막의 내식성 감소의 원인으로 작용한다는 것을 나타낸다.
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본 연구에서는 PVD법 중의 하나인 스퍼터링(sputtering) 기술을 이용하여 향상된 희생양극(sacrificial anode)적 특성을 가지는 고내식 Al-Mg 막을 제작함은 물론 그 제작 조건에 따른 표면의 몰포로지, 성분 분포, 결정구조 등의 변화를 해석하였다. 또한 표면 및 단면에 대한 염수분무 노출시험을 통해 Mg 성분의 첨가에 따른 막의 내식특성을 평가하였다. 이상의 재료특성 분석 및 내식성 평가 결과간 연구-고찰을 통해 제작 조건과 막의 내식성에 대한 종합적인 연관성을 해석하였으며 이를 통해 최적의 Al-Mg 제작에 대한 기초적인 설계 조건을 제시하고자 하였다.
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유도가열 코일 내부의 물질에 비접촉식으로 에너지를 전달하기 위하여 유도가열 코일에는 고주파 대전류를 투입하게 된다. 이러한 결과로 코일 자체에도 상당히 높은 수준의 발열이 발생하게 된다. 따라서 실제적으로 코팅물질의 발열을 위하여 전달되는 에너지 이외에 소모적으로 사용되는 에너지가 어쩔 수 없이 코일에 존재하게 된다. 이는 전자기코일의 효율을 낮추는 역할 뿐만 아니라 안정적인 운전을 저해하는 역할을 하게 된다. 본 논문에서는 전자기 및 온도 해석을 통하여 설계 제작된 유도가열 코일을 투입 전류를 바꾸며 실험하여 각 전류 투입시 코일에서의 발열량 및 온도 측정 결과를 해석 결과와 비교하여 유도가열 코일에 대한 평가를 수행 하였다.
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한국기초과학지원연구원(KBSI)에 설치되어 있는 SEM-EBSD 및 TKD와 NanoMEGAS 사의 TEM-ASTAR를 이용하여 마이크로미터에서 나노미터까지의 결정립방위와 상분석에 대한 연구를 수행하고 분석함으로써 제조공정에서의 오류 및 최적화된 공정조건을 제공한다.
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물리기상증착을 이용하여 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)의 조성이 다른 2층 구조를 갖는 박막을 강판 위에 코팅한 후 열처리를 실시하여 박막의 미세구조 변화와 합금상을 관찰하였다. Al-Mg 코팅강판의 내부식성을 평가하여 Al-Mg 코팅층의 미세구조와 합금상 변화가 내부식 특성에 미치는 영향을 확인하였다. Al-Mg 박막의 조성은 Al 박막과 Mg 박막의 증착율과 두께 변화를 이용하여 조절하였다. 대기 중에서 350, 400,
$450^{\circ}C$ 의 온도로 2, 3, 10분 동안 열처리를 실시하였다. Al-Mg 코팅 강판은 열처리를 실시하면 치밀한 구조로 변화하였으며 Al-Mg 코팅층 내부에 작을 알갱이 구조가 나타나는 것을 확인하였다. 열처리를 통해서 Al-Mg 합금상이 생성되었다. 합금상의 생성으로 Al-Mg 코팅강판의 내식성에도 영향을 미친 것으로 판단된다. -
최근 가압경수로 핵연료는 다양한 형태의 원자로의 개발 및 다양한 운전 방식을 요구한다. 장주기 운전이 가능한 고연소도 핵연료의 지속적인 성능 개선이 필요하다. 핵연료에서 가연성 중성자 흡수체(Burnable absorber-BA) 역할은 매우 중요하다. 다양한 원자로 및 다양한 운전방식을 대비하여 BA 제조에 유연성을 고려하면 핵연료 피복관 내부에 직접 코팅하는 것이 바람직하다. 이에 피복관 내부표면에 직접 금속도금이 가능 여부와 기존에 많이 사용하던 전해도금에서 발생되는 기포에 의한 불균질한 도금(핀홀) 문제점 해결 방안을 고안하였다. 본 연구에서는 초임계 이산화탄소와 전해도금액간의 초음파 교반을 통한 강한 진동에 의해 매크로 에멀젼을 형성시켜 피 도금 물질 표면에 얇은 막을 얻는 도금 방법을 적용하였다. 초임계 유체를 이용한 전해도금을 적용한 결과 균질한 얇은 도금 막을 증착 시켰으며, 기포에 의한 핀홀 현상을 억제하였다. 또한 전해도금액의 사용량을 최소화 하여 폐수 발생 문제를 개선하였다.
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무전해도금법을 이용하여 Ag/Ni 코팅 Cu 플레이크를 제조한 후 Ni 코팅층의 P 함량에 따른 Ag dewtting 거동에 대한 연구를 수행하였다. Ni 코팅층 내 P 함량이 낮을수록 Ni 코팅층의 결정성 및 결정화 속도가 높아지는 것을 알 수 있었으며, 이는 Ni 코팅층 위에 형성된 Ag 코팅층의 dewetting 거동에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 격자 불일치도가 높을수록 잘 발생하는 dewetting 현상은 P 함량이 높아 결정성이 떨어지는 Ni 코팅층에서 더욱 빨리 일어남을 알 수 있었다.
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소수성 코팅은 광범위하게 응용 가능하다. 희토류 금속 산화물(Rare earth oxides, REO)은 소수성 코팅 물질로써 우수한 열적 기계적 안정성으로 인해 전도유망하다. 본 연구는 원자층 증착법(Atomic layer deposition, ALD)을 이용한 나노 단위 두께의 희토류 금속 산화물 박막을 이용하여 소수성 코팅의 기초 연구이다. 미래 소수성 코팅 물질로써의 응용 가능성을 함께 다룬다.
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메모리 반도체의 지속적인 scale down을 위해서는 고유전 산화막을 이용한 등가산화막두께(EOT) 스케일링이 이뤄져야 한다. 특히, DRAM의 커패시터의 경우, EOT scaling을 위한 신 물질 및 공정개발이 지연되면서 전극과 유전체 사이의 계면특성 개선, 또는 기존에 사용하던 물질을 지속적으로 사용할 수 있는 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다. 본 발표에서는 DRAM 커패시터 소재 개발이 겪고 있는 어려움에 대해 소개하고 기존에 반도체 라인에서 사용하고 있는 물질들을 조합한 다성분계 산화막을 이용하여 EOT 0.5 nm를 구현하기 위한 연구 결과에 대해 보고한다. 또한 앞으로 지속적인 커패시터 유전체 개발을 위해 관심을 갖고 수행해야 하는 연구에 대해 함께 다룬다.
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도금 시뮬레이션의 목적은 실제 도금 상황에서의 전류밀도 및 도금두께 분포를 정확히 예측하여 최상의 품질과 최적의 공정조건을 확립하는데 있다. 제품에 부착된 도금 두께는 기하학적 배치에 의한 저항 (1차 전류밀도), 전기화학적 전하교환 반응에 의한 분극 (2차 전류밀도) 및 확산, 유동 등 도금물질의 공급에 의한 분극(3차 전류밀도)에 의해 결정이 된다. 현재까지 도금 시뮬레이션은 1차 전류밀도 예측에 대한 전자기학적 해석과 Butler-Volmer 식에 근거한 동력학적 전기화학 해석을 통해 2차 전류밀도 분포 해석만 이루어졌다. 즉, 도금 반응에 있어서 물질공급은 항상 일정하게 유지되는 것을 가정하고 해석을 하였다. 이는 3차 전류밀도 분포에 있어서 전극반응 계면에서의 유동에 의한 물질공급이 전기화학과는 다른 물리(physics) 영역이어서 이를 전기화학과 coupling 하는데 기술적으로 어렵기 때문이었다. 그러므로, 물질공급반응이 속도결정단계가 되는 고속도금이나 저농도 도금, gap, tranch, via hole, through hole 등의 도금의 경우에는 해석결과에 큰 오차를 야기하게 된다. 본 발표에서는 그동안 접근하지 못했던 전기도금 해석에 있어서 유동해석을 커플링하여 다중물리해석을 한 결과를 발표한다. 시편으로는 회전원판전극과 회전 헐셀을 이용하여 회전속도 (rpm)에 따른 전류밀도 및 도금두께 분포의 변화 거동을 예측하였다.
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전기화학 성능이 우수하고 고내구성 고속 구리 전해도금용 DSE를 개발하기 위해 전기화학적 특성이 좋은 백금족 산화물의 조성비, 전처리 등의 공정으로 전극을 제조한 후, 고 전류밀도 조건에서 구리 전해도금을 실시하여 유기첨가제 소모율을 측정하여 최적의 전극제조 공정 조건을 확보하였다. 최적조건의 전극과 시제품 전극들을 비교분석한 결과, 상용 DSE와 비슷하거나 상회하는 내구수명을 가지는 것을 확인하였다.
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전해동박(Electrodeposited Copper Foil)은 전기도금 공정으로 제조되는 얇은 구리 포일로서, 주로 TV, PC, 스마트폰 등 전자제품의 인쇄회로기판에서 전기신호를 전달하는 회로소재로 사용이 되며, 최근에는 모바일 IT, 전기자동차, 지능형 로봇, 그린 에너지 산업 등에서 필수적으로 적용되는 소재로 이용이 급증하고 있는 핵심소재이다. 모바일, Network 고속 통신 기술의 발전에 따라 Data 사용량의 폭증으로 고속/고주파 신호전송이 필요성이 증대되고 있으며 무선 충전 기술의 도입 및 웨어러블 기기의 보급으로 점차 FCCL도 3layer에서 2layer로 점차 그 수요가 바뀌어 가고 있다. 이에 따라 전해동박도 고속/고주파 신호 전송 및 고밀도 특성에 맞추어 저조도, 고밀착력 특성을 요구되는 방향으로 개발 되고 있으며 Line Space 가 기존
$25{\mu}m/25{\ mu}m$ 패턴에서$20{\mu}m/20{\mu}m$ 패턴으로 Fine pitch를 요구함에 따라 전해동박의 박막화, 저조도 고 밀착력 특성이 더 요구되고 있다. -
Choe, Seung-Hoe;Kim, Myeong-Jun;Kim, Gwang-Hwan;Kim, Hoe-Cheol;Jeon, Yeong-Geun;Kim, Su-Gil;Kim, Jae-Jeong 159
본 연구에서는 구리 도금액 구동 과정에서 SPS의 분해와 분해 산물의 영향에 대해 고찰하였고 이를 실시간으로 관찰하기 위한 전기화학적 모니터링법을 제시하였다. -
펄스 전해 증착으로 합성된 구리는 고밀도의 나노쌍정경계를 지닌 미세구조에 따라 높은 인장강도와 낮은 전기 저항을 동시에 얻을 수 있는 특징이 있다. 이러한 특성들은 반도체 공정의 copper 배선, 리튬이온전지의 집전체, PCB, FPCB 전도체로 사용되고 있는 전해구리박막에서 요구되고 있는 신뢰성 문제 해결에 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 도금용액의 온도 감소에 따라 변화하는 변수들과 물성의 상관관계를 분석하였다. 펄스전해도금에서 도금용액의 온도가 떨어질수록 인장강도와 연신율은 증가하였으며,
$0^{\circ}C$ 도금조건에서 펄스 전해증착으로 합성된 구리박막은 인장강도 837MPa, 연신율 3.37%를 기록하였다. -
증착 조건이 AlTiN 박막의 특성에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 한편, 공정변수의 하나로 빗각 증착을 적용하여 AlTiN 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. Al-25at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 기판은 stainless steel(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 공정 압력과 기판 전압이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 코팅 공정 중 질소 유량을 변화했지만 AlTiN 박막의 특성에 변화는 없었다. AlTiN 박막 증착 시 빗각을 적용한 결과,
$60^{\circ}$ 의 빗각을 적용한 다층 박막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. AlTiN 박막의 내산화성을 평가한 결과,$600^{\circ}C$ 이상에서 안정된 내산화성을 확인할 수 있었다. -
아연(Zn)을 대체할 수 있는 물질계 인 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)을 본 연구에서는 In-Line PVD 장치의 스퍼터링 소스를 이용하여 냉연강판 위에 코팅하고 열처리를 실시하여 전자현미경 및 글로우방전 분광기를 이용한 코팅층의 특성 분석 및 염수분무시험을 통해 내식성을 평가하였다.
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Al과 Al합금은 경량금속으로 가공성과 내식성이 우수하여 철강제품의 부식방지, 고효율 반사체 등의 산업 분야에 널리 이용된다. 본 연구에서는 Al과 Al-3wt%Si, Al-10wt%Si의 Al 합금을 마그네트론 스퍼터링으로 코팅하였고 외부 자기장 변화와 빗각 증착에 따른 반사율과 조직 변화 등의 물성을 비교 분석하였다.
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유연 폴리머 기판상에 광 투과 특성을 개선한 초박형 금속 필름 기반 투명전극 소재를 개발하였다. 본 유연 투명전극의 높은 광 투과성과 전도성으로부터 유연소자의 성능향상을 검증하였다.
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SiC thin films made by vapor silicon infiltration into porous graphite can be obtained for shorter time than liquid silicon. Si diffusion coefficient is estimated by comparing experiment results with quadratic equation obtained by Fick's second law.
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플라즈마를 이용하여 PET표면에 나노구조를 형성시킨 후 무전해 도금에 의해 구리를 코팅함으로써 플랙서블한 Cu/PET 기판을 제조하였다. 플라즈마 에칭시간을 달리하여 나노구조의 크기와 모양을 변화시켰으며 나노구조의 크기와 모양의 변화에 따른 Cu와 PET의 접합강도와 피로특성을 평가하였다.
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Poly(dimethysiloxane, PDMS)은 그 다양한 사용분야 때문에 지속적으로 연구분야에서 연구주제가 되고 있었다. 본 논문에서는 산소 플라즈마 처리에 의한 PDMS/기판에서의 접착강도를 peel 테스트를 통하여 정량적으로 측정하였다.
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최근 고성능이며 유연하고 투명한 전자 기기의 제작에 대한 관심이 높아지고 있으며 이에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 유연 전자제품을 제작하기 위해서는 고성능의 전자소자를 스탬프를 이용해 모재에서 유연한 기판으로 옮겨 붙이는 전사공정이 필요하다. 성공적인 전사공정을 수행하기 위해 스탬프 표면의 점착력을 제어하는 것이 중요하며, 이를 위해 다양한 표면 패터닝 및 표면처리 방법이 연구되고 있다. 대기압 플라즈마 표면처리는 공정 과정이 단순하여 대면적 연속적 전사 장비에 적용하기에 적합한 표면처리 공정으로, 본 연구에서는 대기압 플라즈마 표면 처리된 스탬프의 점착특성을 조사하고, 표면 처리된 스탬프를 이용하여 전자소자의 전사여부를 확인하는 실험을 수행하였다. 플라즈마 처리되지 않은 스탬프 표면은 높은 접착력을 가지며, 이를 이용하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 있었다. 반면에 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 하면 실리카 재질의 경화층이 형성되며 이 층에 의해 점착력이 감소하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 없었다. 따라서 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 함으로써 스탬프와 전자소자 사이의 점착력을 변화시킬 수 있으며, 이를 이용하면 선택적 전사가 가능함을 확인하였다.
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3D 프린터를 이용하면 짧은 시간에 복잡한 3차원 형상을 제작하는 것이 가능하며 적층하는 횟수를 조절하여 제작물의 크기와 모양, 두께를 쉽게 조절할 수 있다. 또한, 표면 열처리 기술을 적용하여 열로 표면을 처리하게 되면 매끄러운 표면 도출과 함께 외부 충격에 대한 내구성 및 접착력을 향상시킬 수 있다. 이러한 표면처리 기술은 촉각패턴과 표면과의 접착력의 제어가 가능하기 때문에 종이뿐만 아니라, 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 소재로 이루어진 표면에 적용이 가능하다. 따라서 본 연구에서 제안하는 3D 프린팅 기술과 표면 열처리 방식을 이용하면 기존의 점자 제작 방식을 개선할 수 있으며 기존 방법으로 표현하기 어려웠던 교과서 내에 삽입된 다양한 유물이나 동식물의 성장 과정 모델 등의 학습 자료를 입체적으로 만들 수 있다.
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플라즈마 공법은 표면 처리를 위한 유용한 방법으로 널리 응용되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)을 이용해 기존의 폴리머 표면에 나노구조를 형성하고 그 위에 친수성을 갖는 물질을 코팅해 초친수 표면을 만들어 김서림 방지 성능을 확인하였다. 이러한 초친수성 폴리머 표면의 경우 김서림 방지 등 초친수 표면이 필요한 곳에 유용하게 사용 될 수 있을 것이라 기대된다.
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산화물과 금속을 적용한 하이브리드 투명전극 저항은 ITO보다 10배 낮은 전기저항 값을 얻었고, 투과도, Haze,
$b^*$ , 반사율 등 광학 특성도 매우 우수한 값을 얻었으며, 이 하이브리드 투명전극을 적용하여 TSP 모듈 10"를 구현하였다. -
본 실험에서 PET 위 무전해 구리 도금을 위한 전처리 방법 중 하나인 UV 조사를 통해 전처리를 한 후 PET 표면의 특성과 염기성 무전해 도금액이 개질된 표면에 미치는 영향에 관한 연구를 하였다. 일반적으로 PET 표면을 개질시키기 위해 UVC(254nm) 파장을 이용하여 PET bond break (Chain Scission)을 이루는 것으로 알려진다. 이때 공기 중의 산소와 UV 조사를 통해 생성된 PET 내의 free radical과 산화 반응을 통해 친수성이 높은 표면을 형성하게 된다. PET 표면의 친수성을 측정하기 위해 접촉각 측정기가 사용되었으며, 표면의 거칠기 및 형상을 관찰하기 위해 AFM과 FE-SEM를 각각 이용하였다. 또한 PET 표면의 구조 변화는 XPS를 통해 분석을 진행 하였다. UV 조사 후 표면의 거칠기 및 친수성은 높아졌지만, 무전해 도금은 이루어지지 않았다. 분석 결과, 이는 표면에 형성된 Low Molecular Weight Oxidation Compound(LMWOC)가 염기성 수용액 내에서 용해되어 모두 씻겨 나가 표면에 형성된 Sn/Pd을 모두 떨어트린 것으로 판단되며, 위와같은 이유로 UV 조사 후 습식 공정에 적용하기 위해 표면개질 된 PET를 염기성 수용액을 통해 전처리가 필요한 것으로 사료된다.
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량뮤어 탐침 기반의 부유 고조화 분석법이 최근 개발되어서 증착, 식각 공정에서 플라즈마 변수 진단이 가능하게 되었다. 고조화 분석법은 탐침에 교류의 전압을 인가하고, 탐침 전류를 측정하는 방식이다. 탐침 쉬스의 비선형성으로 인해 전류의 고조화 성분들이 생긴다. 이러한 고조화 전류 성분들은 플라즈마 변수인 밀도와 전자온도의 함수로 주어지고, 고조화 전류 성분들로부터 밀도와 전자온도를 추출할 수 있다. 또한 전류와 전압의 위상차를 측정하여 탐침-플라즈마의 임피던스의 리액턴스 성분으로부터 탐침에 증착되는 막의 두께도 모니터링이 가능하다. 이러한 부유 고조화 분석법을 적용하여 공정 플라즈마 진단 모니터링 결과를 소개한다.
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본 논문에서는 ICP Poly Etcher를 이용한 Dry Etch에서 몇가지 공정조건의 변화에 따른 Etching 특성 변화를 연구하였다. 주요 가스유량들이 증가 할 때, Poly-Si 의 Etch rate는 증가 하였으며 Uniformity는 나빠진 것을 확인 할 수 있었고 다른 특성들은 특별한 변화를 보이지 않았다. 주요 Gas인 HBr의 증가는 PR(Photo Resist)와 Uniformity에 영향을 주었다. 이 논문을 통해 HBr의 유량이 Poly-Si Etching에 영향을 주는 결과를 알아 볼 수 있었고 HBr 가스의 유량 증가가 Polymer의 생성에 영향을 줘 Selectivity와 Uniformity를 증가 시킨다는 것도 확인 해 볼 수 있었다.
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레이저 홀로그램을 이용하여
$N_2$ 플라즈마를 진단하였다. 홀로그램 이미지에서 추출한 데이터는 optical emission spectroscopy와 langmuir probe로 측정한 데이터와 매우 유사한 경향성을 보였다. 이는 홀로그램 센서가 플라즈마의 전기 광학적 입자 정보를 제공할 수 있음을 의미한다. 홀로그램 안에 이 같은 정보가 저장될 수 있는 원리는 빛을 구성하는 양의 전하를 가지는 입자와 진공을 채우고 있는 음의 입자가 함께 형성하는 전자기적 에너지 필드의 형성에 있음을 밝힌다. 이러한 원리에 기초해서 그간 개발된 센서들을 소개한다. -
Arc in plasma processing chamber results in high current discharge marks and particles on wafers, but it is hard to identify or observe it during the proc ess. In this paper, we report the observations of plasma arc s during various plasma proc esses through a non-invasive optic al plasma monitoring system (OPMS) devised for the in-situ detec tion of abnormal discharge.
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상용 AZ계열 마그네슘합금에 Ca을 첨가한 경우 발화저항성은 증가한 반면에 내식성은 감소하였다. 이에 비하여 Ca과 Y을 복합첨가한 경우에는 발화저항성 뿐만 아니라 내식성도 크게 향상되었다. 이는 합금원소의 종류 및 첨가량 변화에 따른 제2상의 종류와 분율의 변화 및 표면피막의 특성 변화에 기인한다.
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본 연구에서는 플라즈마 전해산화 처리된 AZ31 마그네슘 합금의 내식성에 봉공처리가 미치는 영향에 대해 알아보았다. 플라즈마 전해산화 공정에 의해 형성된 피막에 대하여 증류수 및 알칼리 수용액에서 봉공처리를 실시하였으며, 개회로 전위 측정, 동 전위 분극실험 및 염수분무실험을 통해 내식성을 평가하였다. 실험 결과 증류수 및 알칼리 수용액에서 모두 봉공처리를 함에 따라 내식성이 향상되었으며, 봉공처리 시간을 증가시킴으로써 AZ31 마그네슘 합금의 내식성을 크게 향상 시킬 수 있었다.
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마그네슘 합금은 지구상에 존재하는 가장 경량인 금속이며 비강도가 우수할 뿐만 아니라 진동 감쇠능과 절삭성 및 전자파 차폐성 등이 뛰어나 전자제품, 수송기기 부품, 주방제품 및 의료 분야 등 광범위한 분야에 이용이 크게 기대되고 있다. 그러나 마그네슘은 표준 전극 전위가 매우 낮은 활성 금속이기 때문에 쉽게 산화되며 표준 전극 전위가 높은 이종 금속과 접촉하면 먼저 부식되는 등 내식성이 현저히 낮아 그 사용범위에 제약을 받는다. 그러므로 마그네슘 금속을 사용하기 위해서는 내식성 및 기계적 특성을 향상시키는 표면처리가 필수적이다.
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마그네슘 합금은 낮은 비중의 경량화 금속 소재이며, 주로 주조 주조재 형태로 상당한 기간 활용되어 왔으며, 최근에는 포스코에서 AZ31 합금으로 판재를 생산하면서 판재상의 마그네슘 소재의 응용이 본격화되고 있다. AZ31 마그네슘 합금 판재는 경량화가 요구되는 분야에 사용되는 것을 목표로 설계되어 상업화가 추진되고 있으며, 이의 적용을 위해서는 마그네슘 판재의 내부식성을 제어하는 표면처리 공정이 필수적이다. 마그네슘 판재를 이용하여 자동차 부품을 가공하는 경우 부품의 표면처리는 전착도장 공정 안정성 및 내구성 확보가 필수적이며, 기존의 완성차 업체에서 사용하는 전착도장 공정을 포함하여야 한다. 본 발표에서는, 판재를 이용하여 가공되는 자동차 부품의 경우 설계상 필요에 의하여 요구되는 표면처리 공정 이슈와 함께, 특히 설계에서 요구되는 이종금속을 포함하는 표면처리에 관하여 논하고자 한다.
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In this study, the corrosion resistance and adhesion of electrophoretic paint (E-paint) were studied on AZ31 magnesium alloy pretreated in cerium chemical conversion coating solutions with the addition of various ethanol concentrations. It was found that with increasing ethanol concentration from 0 to 90 percent can decrease the formation of
$Mg(OH)_2/MgO$ and increase the formation of nano-crystalline cerium oxides on the coating. Both corrosion resistance and adhesion of E-painted AZ31 increased with increasing ethanol concentration. The best E-paint sample was observed on the sample pretreatment in cerium chemical conversion coating solution with the addition of 80 percent of ethanol. This sample showed an excellent adhesion without paint detached after water immersion test for 500 h at$40^{\circ}C$ , and only a few blisters observed at the near scratched sites after 1000 h salt-spray test. -
본 연구에서는 AZ31 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키기 위하여 플라즈마 전해산화(PEO, plasma electrolytic oxidation)법을 이용하여 다양한 용액에서 양극 및 음극 펄스전류를 인가하여 형성하였다. PEO피막 내부에 형성된 기공의 모양 및 크기를 에폭시 레플리카법을 이용하여 관찰하였다. PEO 피막 내부의 기공의 크기는 용액의 pH가 증가할수록 작아졌으며 균열의 크기는 증가하였다.
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반도체 소자 성능 향상을 위한 3차원 TSV배선 공정이 연구되었다. 전기도금을 이용한 TSV 공정 시 기존에는 황산 구리 수용액내에 억제제, 가속제, 평탄제등을 첨가한 복잡한 전해질이 사용되었지만 본 연구에서는 억제제만을 이용하여 Cu bottom-up filling에 성공하여 전해질의 조성을 단순화 시켰다.
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항공기 창정비 프로세스 소개 및 정비 공정중 표면처리 작업공정에 대한 소개를 통해 최신 항공기 표면처리 공정에 대한 이해를 돕는다.
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도금공정에 있어서 전처리는 제품품질을 확보하는데 중요한 단계이다. 전처리 공정의 주요인자중 처리액의 온도, 처리시간, 교반력, 오염도를 개선함으로써 제품의 산화막 및 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있었다.
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국내 3,000여개의 표면처리 사업장에서 사용되어지는 표면처리 생산라인에서 정상품을 생산하기 까지 16여개의 다른 공정이 있으며, 이를 작동시키는 SENSOR, MOTOR,HEATER,PUMP등의 수많은 기기들의 연결로 생산품이 생산되어집니다. 이 공정들을 관리 하기 위하여 약품업체, 설비제작업체, 전기전문업체들의 지속적 연결이 생산성의 저하 및 불량을 야기하지 않도록 스마트 공정 제어에 대하여 필요합니다.
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본 연구에서는 인산-망간 피막처리 공정 중에 생성되는 슬러지를 방지하기 위하여 인산-망간 화성처리액에 유기첨가제인 Tartaric acid를 첨가하여 내마모성 및 방청성 향상을 목적으로 슬러지를 방지하기 위한 인산-망간 화성피막의 특성을 연구하였다. Tartaric acid의 농도에 따른 표면 Morphology를 Scanning Electron Microscope (SEM)과 Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDS)을 이용하여 분석하였으며, EDS 분석을 통해 Mn, P, Fe, O, C의 성분을 확인 할 수 있었으며, 인산-망간 화성피막의 상(phase)을 확인하기 위하여 X-ray diffraction (XRD)을 분석을 통하여
$(Mn,Fe)_5H_2(PO_4)_44H_2O$ 으로 구성된 인산-망간 화성피막을 확인할 수 있었다. 또한 Tartaric acid의 농도에 따른 인산-망간 피막의 내마모 시험(Ball on disc) 및 경도시험을 실시하여 기계적인 특성 및 슬러지의 양에 대하여 분석하였다. -
ZnSe의 전기화학적 거동은 각각 다른 pH를 갖는 전해질에서의 linear sweep voltammogram 분석에 의해 체계적으로 고찰되었다. 제어된 조성을 갖는 칼코지나이드 ZnSe 박막이 complexing agent의 역할을 하는 citrate를 포함한 알카리 용액에서 전해 증착되었다. 다른 pH의 전해질에서 증착된 ZnSe 박막의 형상을 분석하고, 추가적으로 다른 pH의 전해질 및 어닐링 온도 변화에 따른 ZnSe 박막의 XRD분석이 이루어졌다.
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최근 CrZrN 코팅을 기반으로한 다양한 박막의 합성을 통해 코팅의 경도, 내마모성 등의 기계적 물성을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 경도, 낮은 마찰계수을 나타내는 CrZrN 코팅과 이 박막의 고온 특성을 향상 하기 위한 CrZrN/CrZrSiN 다층 코팅 박막을 합성하고 그 특성을 분석하였다.
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실리콘 기판위에 Gecko의 피부를 모사한 다층의 나노, 마이크로 구조표면에서 일어나는 응결된 water vapor droplets의 coalescence에 기인하는 surface energy의 kinetic energy의 변환을 통하여 발생하는 water droplets의 self-propelling을 이용한 빙점하에서 dynamic wetting 성질의 관찰을 통해서 얼음 방지, 지연, 또는 얼음 부착성 최소화 표면의 구현 가능성을 보여준다.
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최근 Indium Tin Oxide (ITO)를 대체하기 위해 많은 각광을 받고 있는 AgNW 투명전극에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, AgNW의 경우 기존 용액공정을 활용한 분산과 코팅으로 AgNW의 네트워크 형성시 접촉에 대한 문제점으로 전기적으로 균일한 면저항을 얻기 어려운 단점이 잘 알려져 있다. 또한 AgNW의 분산성을 위해 첨가된 절연체인 바인더에 의해 수분에 취악하고 또한 열적으로 매우 불안한 특성을 보여준다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 플라즈마를 활용하여 AgNW에 존재하는 바인더를 화학적, 물리적으로 효과적으로 제거할 수 있었으며, 이를 통해 환경적, 열적 안정성을 확보할 수 있었다. 더불어 AgNW에 내산화성이 우수한 부가적인 박막을 형성함으로 300도 이상의 고온에서도 안정한 AgNW 투명전극 소재를 개발할 수 있었다.
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반도체 제조 공정 중에 CMP(Chemical Mechanical Planarization)는 디바이스의 집적도(degree of integration)에 크게 영향을 미치고 있으므로, 20nm급 이하의 디바이스에서 CMP 공정 안정화는 양질의 소자 특성을 확보하기 위해서는 시급한 문제가 되고 있다. CMP 공정 안정화를 위해서는 여러 가지 해결되어야 할 문제가 있는데, 그 중에서도 W plug 연마 공정 중에 관찰되고 있는 W missing은 전기 배선의 신뢰성에 직접 영향을 주고 있으므로 공정 엔지니어에게는 도전적인 과제이다. 본 연구에서는 W missing 현상을 전기화학적인 입장에서 해석하고 몇 가지 해결책을 제기하고자 한다.
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PVD 기술이 반도체나 LCD 등의 전자산업에서 주력기술로 성장하는 과정에서, 금속 Strip 소재에 연속적으로 PVD 코팅을 실시하기 위한 연구개발과 상용화 노력이 진행되어왔다. 이미 1960년대에 강판 표면에 Al을 증착시키기 위한 공정이 상용화된 실적이 있었지만, 전기도금이나 용융도금에 비해 기술의 확산이 빠르게 이루어지지 않았고, 1980년대 후반에 일본에서 전기도금을 대체하기 위한 공정으로 상용화공정을 건설하였지만, 결국은 경제성을 확보하지 못하여 도태되는 과정을 겪어왔다. 하지만, 1990년대 이후 유럽과 한국을 중심으로 연속코팅기술에 대한 연구개발이 꾸준히 진행되어 왔으며, 최근 이슈가 되고 있는 자동차용 초고강도강의 코팅기술로 PVD 기술이 재조명되고 있다.
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자동차 외장 부품은 미려한 외관과 경량화를 통한 연비향상을 위해 ABS수지 위에 다층 도금 공법이 적용된다. 하지만, 필드에서 종종 도금층의 부식에 대한 문제가 야기 되고 있다. 부식문제의 한 인자로 도금 두께의 불균일성을 들 수 있다. 도금공정에서 용액의 유동성, 제품이 걸리는 위치, 도금액의 불순물 등등 여러 가지 현장요소로 인해 도금 두께 편차가 생겨난다. 이러한 현장 요소와 함께 피도금물의 외형 형상 또한 도금 불균일의 주요한 원인이 된다. 특히, 제품 모서리 부분에서는 문제가 되는 과도금 현상이 쉽게 발생한다. 따라서, 도금 두께 편차를 줄이기 위해서는 도금 현장 요인을 분석하는 것도 중요하지만, ABS 제품의 외형 형상 디자인에 있어서 체계적인 접근이 필요하다. 그러나, 디자인의 구조적인 접근을 위해 현장에서 검증하려면 많은 비용과 시간이 소요된다. 이에 본 연구에서는 모서리 부분에서의 과도금 현상을 시뮬레이션을 활용하여 형상관점에서 과도금 형태 및 원인을 분석하고자 하였다.
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국내 자동차메이커는 디자인고급화를 위하여 08년 이후 다양한 표면처리를 적용하고 있다. 특히 외장부품은 다크크롬, 짙은크롬, 반광등은 코드화 작업을 마쳤다. 2010년이후에는 겨울철 제설염으로 인한 6가크롬도금의 취약성을 발견하고 2011년 제설염 테스트 규격개정을 작업을 완료하였으며, 2015년이후 출시 차량은 6가크롬은 삭제하였으며, 3가크롬도금으로 큰 전환이 일어났다. 또한 라디에이타그릴은 대형화흐름으로 기존의
$50dm^2$ 이하의 디자인이$100dm^2$ 이상 디자인으로 변경하는 추세이다. 이러한 변화에 도금공장은 기존라인으로 생산이 어려워 신규LINE 증설로 대응하고 있으나, 불량의 증가로 채산성이 악화되고 있다. -
자동차 및 관련회사에서 표면처리 관련하여 품질 및 디자인 개선을 위한 제품을 지속적으로 요구 하고 있으며 각국의 환경규제에 대응하기 위한 방법을 연구 중에 있습니다. 이런 요구에 부합하는 신규제품을 소개하고자 합니다. 1. Chrome Free Etch: 6가크롬을 사용하지 않는 친환경 플라스틱 에칭 프로세스 2. Niflex: 휨성을 향상 시킨 아연니켈 합금도금 3. Electrolac UV: 저온경화및 플라스틱에 적용가능한 칼라 증착 도금 4. Xtra-form film: 눈부심방지 및 3D 디스플레이 개선을 위한 하드코팅필름
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EPA, OSHA의 크롬 mist 배출강화기준, ROHS 등에 의한 6가 크롬사용이 억제되어 그 대안으로 친환경 프로세스인 3가 크롬도금이 핸드폰 부품을 중심으로 적용이 되어 대량 생산 기술이 확립이 되고, 최근 자동차 장식도금 분야에 까지 적용이 확대되어 가고 있다. 그러나 아직도 3가 크롬도금을 적용하는데는 많은 혼선과 문제점이 보고되고 있다. 이에 본 발표에서는 3가 크롬도금의 최신 기술 동향을 소개하고, 3가 크롬도금에 대한 정확한 정보를 제공, 현장 적용사례를 보고하여 3가 크롬도금 적용 활성화에 도움을 주고자 한다. 본 발표에서는, - 3가 크롬도금에 대한 소개 - 아토텍 프로세스의 소개 - 염산욕과 황산욕의 비교 - 내식성 관련 자료 - 현장관리 및 적용사례 등을 포함하여 간략하게 소개하고자 한다.
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3가 크롬도금으로부터 크롬도금을 얻는 방법은 1854년 R. D. Buseen의 보고가 최최이고 2년 후 6가 크롬이온으로 부터 최초의 크롬독므이 Geuther에 의해 보고되었다. 초기 3가 크롬도금 프로세스는 도금용액의 안정성이 떨어져서 선택성 이온교환막을 이용한 격막으로 양극을 분리하는 방법이 채용되었다. 그 후 1970년대에 Albright & Wilson사와 IBM-Canning사에 의해 개발된 3가 크롬 프로세스가 기초기술이 되어 개량된 현재의 3가 크롬도금용액이 탄생하였다. 이후 여러 도금약품 회사에서 여러 종류의 3가 크롬도금 용액과 프로세스가 개발이 되어 핸드폰, 자동차 등에 사용이 되고 있으나, 아직도 개선의 여지가 많이 남아 있다고 할 수 있다.
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이번 실험에서는 건식 도금방법을 이용한 알루미늄 도금강판의 조성 및 두께에 따른 내식성 평가를 염수분무 실험을 통해 측정하였다. 실험 결과 도금 조성 내 Silicon의 조성이 증가할수록, 일반적인 건식도금 방법보다 조직 성장 시 도금 층에 각을 주어 도금하는 것이 내식성을 향상시키는 것으로 관찰되었다.
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용융 합금의 표면 장력은 도금, 용접등 금속 제조 공정중 큰 영향을 미치는 재료의 물성 중 하나이다. 표면 장력의 측정을 위해 다양한 방법이 개발 되었으며 많은 합금계에 대해 표면 장력값이 온도와 조성의 변화에 대해 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 실험 측정의 어려움, 실용적인 다원계 합금에서의 표면 장력 측정치의 부족으로 인해 전술한 금속 제조 공정에서 나타나는 현상에 대한 해석에 사용하기에 아직 해결해야 할 부분들이 많이 있다. 본 연구에서는 표면 장력이 합금의 Gibbs free energy의 한 부분으로 기술되는 열역학 원리 및 표면 장력이 Gibbs energy 수식 내 표면적에 대응하는 포텐셜 함수로 얻을수 있다는 Pajarre등의 제안에 근거하여 용융합금의 표면 장력을 계산하는 방법을 제시한다. 다양한 열역학 성질과 상태도를 계산하기 위해 개발된 열역학 소프트웨어 및 데이터베이스를 활용하여 2원계-다원계 용융 합금의 표면장력을 계산하고 이를 알려진 실험 자료와 비교하였다. 철강 제품의 표면 도금에 사용되는 용융 아연 합금의 표면 장력을 전술한 방법을 통해 예측하고 그 결과를 토의한다.
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Ag-Cu 공정 합금을 이용한 스테인리스 강의 brazing 거동에 미치는 산소의 영향을 조사하고 최적 brazing 조건을 도출하기 위하여 304L 스테인리스 강에 대한 다양한 산소농도의 Ag-Cu 공정 합금의 젖음성을 실험적으로 측정하였다. 0.02~0.07wt%의 범위에 해당하는 산소를 함유하였을 때 양호한 젖음 특성을 나타내었고, sandwich brazing 테스트를 통하여 유사한 조건에서 건전한 접합면을 얻을 수 있었다.
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용융아연 도금 공정에서 강판이 도금욕에 침적되는 동안 강판으로부터 용출되는 Fe는 도금욕 내 Al, Zn와 반응하여 다양한 형태의 드로스를 형성시키는 원인이 된다. 이들 드로스는 강판 표면에 다양한 형태의 결함을 야기하므로, 실제 도금 공정에서 도금욕 내 발생하는 드로스의 생성거동에 관한 이해는 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 도금욕 내
$Fe_xAl_yZn_z$ 계 드로스 생성에 미치는 도금욕 내 Al 및 Fe 함량의 영향에 대해 고찰하였으며, in-situ sampling 기법 및 finger rotating method를 이용하였다. -
주석은 최근 첨단 전기, 전자 제품의 핵심 소재로써 지속적인 수요 증가가 예상되는 전략 금속이다. 국내의 수요량은 2011년 기준 약 17,000톤 으로 99% 이상 수입에 의존하고 있는 실정이다. 그러나, 국내의 주석 제련 산업은 전무한 상태이며 폐자원에서 재활용하는 회수 기술도 초보 단계이다. 이러한 폐자원 발생량은 12,000톤/year이며, 약 1200억원에 달하는 규모이다. 다양한 폐자원의 선별적 전처리 요소 기술 개발 및 회수 공정 시스템 개발이 절실히 요구된다. 본 연구에서는, 주석 폐자원 중 solder 용융물 및 공정 스크랩 Lead solder, Lead-free solder 등 뿐만 아니라, ITO target 제조 시 발생하는 ITO sludge 등의 고상 폐자원으로부터 페자원의 물성을 파악하여 금속/산화물과의 파/분쇄 및 분급공정을 통하여 고품위의 주석 금속을 회수하였다. 뿐만 아니라, 고순도 주석시 발생하는 양극 슬라임 침출액 등의 액상 폐자원으로부터 희소금속의 추출 및 회수를 위해 습식 전처리 공정을 수행하였다. 침출액은 주석, 구리, 납 등의 유가금속이 이온형태로 존재하고 있으며, Chlorine이 다량 함유되어 있다. 고품위의 주석 산화물을 회수하기 위하여 침출액 내의 구리 제거 공정, Chlorine 제거 공정 등을 순차적으로 수행하여 고품위의 산화물 회수를 수행하였다.
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주석도금폐액으로부터 이온교환수지를 이용하여 주석을 회수하는 연구를 하였다. 주석 흡착이 가능한 3종류의 이온교환수지를 사용하여 기초 실험한 결과 tertiary기능기를 가진 이온교환수지는 주석을 흡착하지 못하였고, iminodiacetic 기능기를 가진 이온교환수지는 주석의 흡착률은 높으나, 불순물 함량이 높았으며, ethylhexyl-phosphar의 기능기를 가진 이온교환수지는 주석의 흡착률은 낮으나 pH 조절에 따라 불순물의 제어가 가능하였다.
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폐 자원에서 회수한 주석 조금속의 주석 순도 및 불순물 순도, 전해정련 및 진공정련 후 주석 순도를 ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer)분석을 통해 확인하였다. 무기산 전해액에서 전해정련 수행결과 고순도 주석을 확보하였고, 이후 증기압, 온도 및 유지시간 별 진공정련 수행결과 초고순도 주석을 회수할 수 있는 최적화 기술을 도출하였다.
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주석 폐자원에서 전해정련을 통해 고순도 주석을 회수하고자 전해정련에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 전해정련으로는 Pb와 Sn을 분리 회수가 어려우나 전해액의 주석 농도를 25g/L이상으로 유지하고, 황산 첨가를 통하여 전해 주석의 Pb함량 제어가 가능함을 알 수 있었다. 전해를 위한 인가전압은 0.2V에서 고순도의 주석을 얻을 수 있었고, 안정적인 전해정련 공정을 수행하기 위해서는 첨가제로 베타나프톨과 아교가 필요하며 각각 0.1%, 1%가 적정 조건임을 알 수 있었다.
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폐솔더 박리액으로부터 주석 및 구리의 분리를 위하여 옥살레이트 침전을 통해 각각 금속염으로 회수하기 위한 기초 연구를 실시하였다. 먼저 옥살산의 첨가량에 따라 주석의 침전율이 증가하였으며 당량비(옥살산/주석)의 1.0-1.5배를 첨가할 경우 주석이 99.5%, 구리는 2.0% 정도 침전되었고 철, 납 등은 거의 침전되지 않아 주석만 선택적으로 침전되는 것을 확인 하였다. 반응온도 증가에 따라 주석의 침전율은 증가하여
$60^{\circ}C$ 부근에서 최대값을 보이다가 온도가 더 증가하면 오히려 감소 경향을 보였다. 침전물의 고액분리 용이를 위해 카티온성 고분자 응집제를 이용하여 침강시킨 후, 분리된 침전물을 건조, 분쇄하여$SnO_2$ 의 산화물을 얻을 수 있었다. 주석이 제거된 폐솔더 박리액에 옥살산을 첨가하여 구리가 약 91% 이상 침전되어 납, 철 등의 금속과 분리하여 선택적으로 회수가 가능하였다. -
인쇄회로기판에 솔더 페이스트를 인쇄하기 위하여 스테인리스 스틸 (Stainless steel, (i.e., SUS)) 재질의 솔더 페이스트 인쇄용 스텐실 마스크가 사용되고 있다. 하지만, 솔더 페이스트가 스텐실 마스크에 쉽게 달라붙기 때문에 솔더 페이스트에 의한 오염으로 인하여 생산성이 떨어지며, 스텐실 마스크 수명이 짧아지는 문제점이 발생되고 있다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 스텐실 마스크 표면에 소수성을 가진 고분자 코팅을 함으로써 솔더 페이스트가 쉽게 붙는 것을 억제하고자 하였다. 더욱 중요하게 스텐실 마스크에 전해연마 및 플라즈마 처리를 통한 표면 개질을 부여함으로써 고분자 코팅의 내구성을 향상시키고자 하였다.
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생체재료로 사용되는 마그네슘 합금은 인체 내에서 매우 빠른 부식을 가지고 있고, 초기 빠른 부식으로 수소기체를 발생하여 피부나 골조직의 괴사를 일의는 문제점을 가지고 있다. 또한 부식이 진행되어 생긴 부식 산화물의 소량은 체외로 배출 되지만, 일부는 체 내에 남아 다양한 문제를 일으킨다. 이번 연구를 통해 이러한 문제점을 해결하고 생체재료로 마그네슘 합금을 안전하게 사용하기 위하여, 마그네슘 합금의 부식 거동을 확인 하고 마그네슘 표면처리 연구를 진행하였다.
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전자부품용 커넥터의 표면처리는 동합금 소재에 확산방지와 내식성향상을 위해서 니켈도금이 하지도금층으로 사용되며, 그리고 높은 접속신뢰성 확보를 위해서 니켈도금 표면에 금도금이 실시되고 있다. 최근, 금가격의 상승으로 인하여 커넥터의 전면에 도금을 실시하는 방법에서 커넥터의 접촉부 및 솔더부만 금도금을 실시하는 부분도금법이 널리 적용되고 있다. 본 발표에서는 전자부품용 커넥터에 사용되는 금사용량 절감을 위해서 1)부분 금도금의 치수정밀도 향상을 위한 저전류밀도 영역의 금석출 억제 첨가제의 개발, 2)금도금층을 대체하기 위한 친환경 Pd-Ni합금도금액 개발, 3)높은 합금함량을 가지는 금합금도금액 개발에 대해서 소개한다.
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무전해 Ni의 Metal turnover (MTO)가 증가함에 따라, Ni과 Sn-Ag-Cu솔더간 계면 금속간화합물층의 두꺼워지고, Ni-Sn-P층에 형성된 Nano void의 수가 많아지게 되어 취성파괴가 증가한다.
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The effects of various bath conditions such as surfactant concentration, bath pH, bath temperature, agitation of bath; as well as pulse parameters such as cathodic current density, pulse duty cycle and frequency, on the grain size, surface finish, and appearance of the tin plated coatings have been investigated. The plating bath under investigation is an aqueous acidic solution composed of a mixture of
$SnSO_4$ ,$H_2SO_4$ , and a surfactant. The bath conductivity and pH are measured by a glass pH electrode. The microstructure of the coatings produced is characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and surface profilometry. XRD analysis shows that the deposits consist of tetragonal${\beta}$ -Sn crystal structure irrespective of plating conditions. The mechanism involved in the morphology evolution in response to various parameters and conditions has also been discussed. -
Metallic microwires are a promising material for use as a filler in various conductive composite structures. Because of their high anisotropy in shape, a low percolation threshold could be achieved, which is beneficial to a low-cost fabrication and better electrical conductivity even under an extremely low solid content. Here we developed a facile method to fabricate the Cu (core)-Ni (shell) microwires.
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$TiO_2$ 는 표면적이 넓고 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되며, 최근 물분해 전극 적용 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 촉매제의 도핑이 연구되고 있으며 본 연구에서는 표면에 촉매를 도핑시키기 위한 두가지 방법을 연구하였다. 일반적으로 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이며 촉매가 균일하게 도핑이 될수록 성능은 향상된다. 본 연구에서는 루테늄을 촉매로 선택하였으며 서로 다른 도핑 방법과 용매 하에서 물분해 실험을 진행하여 두 가지 방법의 물분해 효율을 비교하였다. -
삼성, LG전자 등 다양한 사업부의 White Anodizing구현기술의 Need는 항상 존재하고 있으며, 특히 White와 Black Color의 콤비네이션으로 친환경 이미지 강조 및 핸드폰의 고급화에 필연적인 메탈화로 작년부터 White Anodizing의 수요요청이 쇄도하고 있다. 그러나 현행 공업용 Anodizing 기술(황산법)은 봉공처리 전 착색공정에서 Red, Blue, Black 등 염료분자와 달리 염료 분자가 비교적 큰 White 염료는 Anodizing으로 성장된 다공성피막 내부로 들어가지 못해 국내 Anodizing전문기업 뿐만아니라 일본 기업 및 연구소 등에서도 무수한 시도를 하고 있지만 현재까지는 완벽한 White Anodizing구현기술이 전무한 상태이다. 이에 당사는 알루미늄합금을 White의 안료나 염료가 아닌 알칼리전해액의 Pulse전류인가 PEO(Plasma electrolytic oxidation)처리 공정에 의거 White Anodizing기술을 개발하고자 하였다. 알칼리 전해질에 의한 Anodizing 처리기술로 White와 유사한 색상을 구현하고 있으나, 수요자가 요구하는 White Anodizing으로 제품을 양산하는데 어려움이 있어 기존 Anodizing 처리 대신 Pulse전류인가 PEO처리기술로 White Color를 구현하여 수요요청이 쇄도한 국내외 기업체에 공급하고자 한다. 본 기술은 알카리 전해액을 사용하므로 친환경적이며, 다공성 피막으로 인한 우수한 도장 밀착성, 실링처리에 의한 내식성 향상, PEO 피막의 우수한 경도 및 내마모성 등을 나타내며, 알루미늄뿐만 아니라 마그네슘합금, 티타늄 등에도 공히 적용이 가능하며, White Anodizing의 특화된 기술로 표면처리기술 우위 선점 및 원가절감 등이 가능하다. 당사는 알루미늄 아노다이징 전문 기업으로서 내식성 목적의 연질 아노다이징 처리 및 고내마모성을 목적으로 하는 자동차 부품 및 기계 부품용 경질 아노다이징 처리를 주로 수행하고 있다. 본 발표에서는 당사의 표면처리 기술 및 알루미늄의 아노다이징에 대한 소개를 하고자 한다.
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본 논문에서는 플라즈마 모델링과 식각 표면 분석을 통해 가스 비율 변화에 따른
$CF_4/C_4F_8/Ar$ 유도결합 플라즈마의 특성과 Si 및$SiO_2$ 의 식각 메커니즘에 대해 연구하였다. -
플라즈마 건식 식각 기술은 반도체 식각공정에서 효과적으로 이용되고 있으며, 반도체 소자의 크기가 줄어듬에 따라 미세하고 정확하게 식각 깊이를 제어 할 수 있는 원자층 식각기술 많은 관심을 받고 있다. 실리콘을 대체 할 수 있는 우수한 전기적 특성을 가진 III-V 화합물 반도체 재료인 InGaAs에 대한 원자층 식각을 통하여, 흡착가스에 대한 표면흡착 및 탈착가스에 대한 표면탈착 메커니즘을 고찰하였다. 또한, 성분 및 표면분석 장치를 이용하여 InGaAs 원자층 식각 특성에 대해 연구하였다.
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Fault detection using optical emission spectra with modified K-means cluster analysis and principal component anal ysis are demonstrated for inductive coupl ed pl asma cl eaning processes. The optical emission spectra from optical emission spectroscopy (OES) are used for measurement. Furthermore, Principal component analysis and K-means cluster analysis algorithm is modified and applied to real-time detection and sensitivity enhancement for fluorocarbon cleaning processes. The proposed techniques show clear improvement of sensitivity and significant noise reduction when they are compared with single wavelength signals measured by OES. These techniques are expected to be applied to various plasma monitoring applications including fault detections as well as chamber cleaning endpoint detection.
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PEALD TiN 금속 전극을 갖는 MOS device에서 SC1 (
$NH_4/H_2O_2/H_2O=1:2:5$ ), SPM ($H_2SO_4/H_2O_2=10:1$ ),$H_2O_2$ etch chemical을 이용해 TiN 식각 후 oxide 표면 잔류 Ti에 의한 전기적 특성 분석을 진행 하였다. Etch chemical 중 SPM을 이용한 소자의 전기적 특성이 우수하였는데, 이는 잔류Ti atom의 양이 다른 etch chemical을 사용한 것 대비 낮았기 때문이다. 이로 인하여 낮은 leakage current, less frequency dependence의 특성이 관찰되었다. 또한, 후속 열처리를 통해 더욱 우수한 특성이 관찰 되었다. 이러한 공정기술은 single 전극을 갖는 CMOS 형성 시 사용 될 수 있을 것으로 기대된다. -
Silver films have been of considerable interest for years due to their better performance relative to other metal films for engineering applications. A series of multi-layer silver coatings with different thickness (i.e. 0.3 um to 1.5 um) were prepared on Aluminium substrate containing copper undercoat by direct current (DC) magnetron sputtering method. For the comparative purpose, similar thickness silver coatings were prepared by electrolytic deposition method. Microstructural, morphological, and mechanical characteristics of the silver coatings were evaluated by means of scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), Surface roughness test, microhardness test and nano-scratch test. From the results, it has been elucidated that the silver films prepared by DC magnetron sputtering method has superior properties in comparison to the wet coating method. On the other hand, DC magnetron sputtering method is relatively easier, faster, eco-friendly and more productive than the electrolytic deposition method that uses several kinds of hazardous chemicals for bath formulation. Therefore, a New Work Item Proposal (NWIP) for the test methods standardization of DC magnetron sputtered silver coatings has recently been proposed via KATS, Korea and a NP ballot is being progressed within a technical committee "ISO/TC107-metallic and other inorganic coating".
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사람의 후각으로 감지할 수 없는 독성, 폭발성 가스로 인한 사고 발생률이 높아지면서 고감도의 가스 센서 필요성이 증가 되고 있다. 본 연구에서는 안정적인 가스 감지를 위해 물리기상증착의 다양한 공정 조건을 변화시켜 다공성 나노구조의
$SnO_2$ 가스 검지 전극층을 제작하였다. SEM 분석을 통하여$SnO_2$ 가스 검지층이 다공성 나노 구조를 지님을 확인하였고, TEM 분석을 통하여$SnO_2$ 입자간의 안정적인 접합을 확인하였다. 또한 다공성 나노 구조의$SnO_2$ 를 가스 검지층으로 사용하여 가스센서를 제작하였고, 가스 농도에 따른 감도 변화를 확인 할 수 있었다. -
최근 질병 조기진단에 대한 사회적 요구가 높아짐에 따라 이에 대한 기술에 관심이 집중되고 있다. 그 중 표면증강라만산란(surface enhanced Raman scattering(SERS))을 이용하여 인체 내 소량의 바이오마커를 검출하는 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 바이오마커의 검지감도를 최대치로 증가시키기 위해 SERS 기판의 나노구조를 최적화 하였다. SERS 기판 표면의 나노구조, 크기, 형상, 밀도 등에 따라 검지감도가 변화되기 때문에 이를 제어하기 위해 증착공정 변수에 변화를 주어 표면의 나노구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM, XRD를 사용하였으며 최적화된 SERS 기판을 활용하여 Rhodamine 6G의 신호가
$1{\times}10^5$ 이상의 enhancing factor를 확인하였다. -
PCB, 디스플레이, 반도체 등 산업계 전반에서 다양하게 사용되고 있는 전기 동도금액을 대상으로 억제제(Suppressor), 가속제(Accelerator), 레벨러(Leveler) 역할의 첨가제에 대한 전해질 내 반응 경향성을 전기화학적으로 평가하였다. 억제제의 경우 potential이 환원방향으로 증가하여 환원전류가 억제되는 양상의 확인이 가능하였으며, 가속제는 억제제와는 반대로 환원전류가 촉진되는 양상을 보였다. 레벨러의 경우 첨가 농도에 따라 두 가지 특성이 모두 나타남을 알 수 있었다. 첨가제들은 각각 그 역할이 복합적으로 작용되며, 본 연구결과는 전해질의 개발이나 액관리에 있어 다양하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
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수계 나트륨 이차전지는 발화 위험이 전혀 없고, 기존 유기계 리튬 배터리에 비해 고속 충 방전 특성을 가지며, 리튬 대신 나트륨을 적용해 가격 경쟁력에서도 매우 우수한 포스트 리튬 이차전지로 알려져 있다. 본 연구에서는 폴리피롤을 CNT 표면에서 중합하여 나노 코드 형태의 PPy/CNT를 제조하여 수계 나트륨 이차전지의 음극 활물질로 적용하였다. 폴리피롤과 CNT의 복합화에 의해 이론용량에 가까운 용량을 얻을 수 있었으며, 10C 이상의 고속 충 방전 조건에서도 안정적인 출력을 보이는 것으로 확인하였다. 벌크상태의 PPy에서는 볼 수 없는 독특한 전기화학적 특성이 있음을 확인하였으며, 폴리피롤에서의 독특한 충 방전 메커니즘을 제안할 수 있었다.
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최근 투명전극분야에서 ITO필름을 대체할 수 있는 메탈메쉬가 연구되어지고 있다. 현재, 메탈메쉬는 유연하면서도 높은 전기전도성을 지니고 있는 장점이 있지만 영구적으로 쓰는데 한계가 있다. 이에 반영구적으로 사용할 수 있는 메탈마스터를 제작함으로써 공정상 쉽게 메탈메쉬를 제작하는 방법을 연구하고 있다.
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나노압침방법을 적용하여 arc ion plating을 통해 제조된 TiAlSiN 코팅층의 질소 함량에 따른 나노 기계적 특성을 평가하였다. 코팅층의 질소 함량은 28~30 [at.%] 이었다. 코팅층에는 AlN, TiSi,
$Al_5Ti_3$ ,$Ti_3AlN$ ,$Al_5Ti_2$ 상이 형성되었다. 질소 함량이 더 작은 코팅층의 나노경도, 마찰계수, 피로한계의 값이 높아짐을 알 수 있었다. -
마그네슘 합금은 낮은 비중, 높은 비강도, 주조성 및 절삭가공성, 치수안정성, 내흠집성이 우수한 특성을 지니고 있는 경량금속으로써 우수한 주조성과 상온강도, 연신율을 나타낸다. 최근에는 마그네슘 합금을 사용한 IT 기기의 케이스 및 자동차 내, 외장 부품 등의 제품이 다양하게 출시되어지며 금속 질감의 감성 기능까지 적용시킨 전자 기기 제품에 대한 수요가 급증하고 있는 추세이다. 하지만 마그네슘 합금의 낮은 부식 저항성은 마그네슘 합금을 적용시킨 제품에 큰 단점으로 작용되고 있으며 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 플라즈마 전해산화법과 실리카 졸-겔 코팅법을 이용하여 마그네슘 합금의 내부식성을 향상시킴과 동시에 금속질감의 감성 기능을 구현하고자 하였다. 플라즈마 전해산화 공정으로 형성된 산화피막층과
$SiO_2$ 코팅으로 형성된 코팅층의 표면과 단면에 대해서는 FE-SEM(Field emission Scanning Electron Microscope)과 FE-TEM(Field emission Transmission Electron Microscope)으로써 확인하였고 전기화학적 특성 분석을 통한 동전위(Potentiodynamic polarization)와 EIS(Eletrochemical Impedance Spectroscopy) 그리고 Salt spray등을 분석하였다. -
$CuInSe_2$ (CIS)층에 Na의 첨가는 태양전지 셀의 효율을 향상시키는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Na이 없는 코닝 유리 기판에 Mo/Mo-Na 이중 박막을 후면 전극으로 이용하여 CIS층의 Na소스로 작용하도록 하였다. CIS/Mo/Mo-Na 다층 박막을 제조한 후, AES분석을 통해 Na은 Mo/Na층과 CIS층의 계면과 CIS층의 표면에 주로 분포하는 것을 알 수 있었다. XRD분석을 통해서 Na함량이 증가할수록 Mo박막의 우선성장면 (110)면의 피크는 감소하였고, CIS의 우선 성장면인 (112)면은 점차 증가하여 Mo-Na층이 200 nm일 때, 최댓값을 가지고 이후로는 감소하는 경향을 보인다. CIS의 결정은 기판에 수직인 방향으로 덴드라이트 성장을 한다. Mo-Na층이 200 nm까지는 밀도가 높은 결정이 성장되지만, 그 이상으로 Na농도가 증가하면 결정 입자의 크기는 다소 성장하지만 밀도가 현저하게 감소한다. 이 결과들로 보아 CIS층의 Na농도조절은 Mo/Mo-Na 이중층의 두께조절을 통해 가능하며, Na이 CIS층에 초과되어 첨가되면 특성이 저하된다. -
본 연구는 높은 인장력, 좋은 내마모성, 열전도성, 경도와 자성 등의 특성을 가진 니켈 코발트 합금 도금액 개발에 있어 첨가제를 첨가하여 피막 특성을 관찰하였다. Ni-Co 합금 도금액 개발을 위해 니켈 염으로 썰파민산 니켈 혹은 황산 니켈을 이용하여 황산코발트를 50g/L 혼합하여
$5A/dm^2$ 의 전류를 가할 경우 약$40{\mu}m/hr$ 의 도금속도를 나타내었으며 코발트의 공석량은 50~55wt.% 였다. 도금액에 Leveler 및 wetter를 첨가하여 도금피막 특성을 관찰하였으며 이때 도금피막에 작용하는 내부응력을 관찰한 결과 썰파민산 니켈을 사용한 도금액의 내부응력이 낮음을 확인할 수 있었다. -
최근 에너지 산업에서 발생되는 대형사고의 원인은 소재의 복합적인 부식손상에 의한 것으로 구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 고도의 방식설계기술 및 유지관리가 시급한 실정이다. 안정적인 에너지 자원공급과 환경오염을 방지하기 위해서는 사고원인에 대한 정밀검토를 실시하고 실제 환경을 고려한 적극적인 보호조치를 구축하여야 한다. 본 연구에서는 해양구조물의 부식방지를 위한 방식시스템의 설계 최적화를 목표로, 해양환경 및 시스템 설계조건을 고려하여 방식성능을 평가하였다. 또한 이론 및 해석적 검토로 충족할 수 없는 비선형 물리현상을 만족시키기 위하여 실제 환경에서의 데이터를 활용한 시간 의존적 손상거동을 모델링함으로써 구조물의 유지보수 시기를 예측하고자 하였다.
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내화학성이 우수하여 화학적 에칭이 어려운 고분자 물질위에 무전해 도금을 실시하기 위하여 흡착식의 촉매 활성화 처리방법이 아닌 졸-겔 코팅공정을 이용한 촉매 활성화 처리공정을 실시하였다. 이러한 공정으로 에칭공정 없이 실리콘 고무위에 무전해 도금이 가능함을 확인하였다.
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절연층이 코팅된 연자성복합체(Soft magnetic composites) 분말 성형 시 발생하는 밀도와 강도 저하의 문제를 개선하기 위해 금속산화물 전구체로 표면 개질된 자성분말을 성형 후 경화시키는 방법으로 분말 자심을 제조하였다. 이를 통해 공정이 단순화 되면서 자심의 물리적 내구성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
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전기동도금의 경우 도금후 박막의 구조와 특성이 변화하는 단점이 있다. 공정조건 중 인가전류 밀도에 따른 우선결정성장방위, 미세조직, 혼입불순물 및 인장강도 변화를 조사하였다. 혼입불순물이 적은 저전류 밀도(
$2A/dm^2$ )에서는 동도금후 시간이 지남에 따라 초기 인장강도를 유지하였으나, 고전류 밀도(5,$8A/dm^2$ )로 갈수록 혼입불순물이 많아지며 동도금후 인장강도 또한 초기값에 비해 약 60%이상 감소하였다. -
Zinc Oxide 층은 역구조 유기 태양전지(Inverted Organic Photovoltaics, IOPV)에서 전자 수집 층으로 사용되는데, 전자 수집 및 전기 전도도 증가를 위하여 일반적으로 3차원 나노 구조체 및 양이온이 도핑된 Zinc Oxide 층이 사용된다. 본 연구에서는 저온 3차원 나노 구조체 및 음이온이 도핑된 Zinc Oxide 층을 적용하였으며, 그 결과 전자 수집 향상, 전기 전도도의 증가에 의하여 광전변환 효율(Power Conversion Efficiency, PCE)이 향상됨을 확인할 수 있었다.
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전 세계적으로 무한한 청정에너지 개발에 대한 연구가 주목받고 있다. 그 중, 수소에너지는 화석연료의 고갈과 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 자원이며 수소 생산 방법 중에서도 태양에너지를 이용한 수소 생산 기술은 가장 이상적인 수소 생산 시스템이라 할 수 있다. 대표적인 광전극 소재로는
$WO_3$ , ZnO,$Fe_2O_3$ ,$BiVO_4$ 등과 같은 무기 소재가 주로 사용되고 있으며, 최근에는 Si, CIGS 등과 같은 태양전지와 상기 광전극을 집적하는 탄뎀형 소재/소자가 개발되고 있다. 광전반응이 우수한 전도성 고분자는 광전기화학 전지의 소재로 개발되고 있다. 그러나 유기물의 수중 불안전성 문제 때문에 직접적으로 물에 침전시키는 것이 아니라 외부의 인가 전원용으로 그 사용이 제한적이다. 본 연구에서는 유기계 소재의 direct energy conversion을 위한 효율 및 수중 안정성 향상을 위하여 Ni계 촉매 및 그래핀옥사이드가 융합된 유기기반 광전기화학전지를 개발하였다. -
본 연구에서는 에틸렌디아민을 착화제로 사용하여 전해도금으로 Ni-Pd 합금피막을 형성하였다. 염화팔라듐 농도 1~5 mM, 전류밀도
$0.2{\sim}1.5A/dm^2$ 구간에서 고용체 합금피막이 형성되었으며, 이의 격자상수는 X선회절 분석을 통하여 확인하였다. Pd 함량은 전류밀도가 증가할수록 감소하였고, 경도는 전류밀도가 증가할수록 증가하다가 전류밀도$1.3A/dm^2$ 이후 급격히 감소하였다. 경도증가 원인은 결정립미세화이고, 전류밀도$1.3A/dm^2$ 이후에서 잔류응력으로 인한 크랙 발생으로 사료되었다. -
The corrosion protection behavior of AZ31 magnesium alloy (Mg alloy) with cathodic electrophoretic coating (E-coating) pretreated by cerium-based conversion coatings at various pH was investigated in this study. Cerium-based conversion coatings (CeCCs) were deposited on AZ31 Mg alloy by immersion treatment in the nitrate-based cerium salt solution. The morphology and composition of the CeCCs were analyzed using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The corrosion properties of the AZ31 Mg alloy pretreated with cerium coating and subsequently E-coated were studied during salt-spray testing. The surface morphologies of the E-coated Mg alloy were examined in detail after different testing times using digital photography. It was found that the protective properties of the E-coating on AZ31 Mg alloy generated are heavily dependent upon the CeCC factors such as treatment time, coating thickness and pH of the solution.
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상용 교류전원 환경에서 구동되는 조명용 OLED의 연구를 위하여 적색 형광 소자를 제작하여 교류 순방향 바이어스 인가에 따른 유기 전계발광 소자의 발광 특성을 분석하였다. 순방향 교류전원으로 구동된 유기발광 소자의 경우 직류 구동 방식과 비교하여 인가전압에 따른 전류 밀도와 발광 휘도는 유사한 특성을 나타내나, 높은 구동 전압에서 시간에 따른 열화가 빠르게 진행되는 결과를 나타내었다. 이러한 원인은 동일한 인가전압에서 교류의 경우 첨두치 전압이 높아 OLED 구동에 치명적인 열화의 원인으로 작용한다는 것을 실험적으로 확인하였다. 조명 용도로 교류전원 환경에서 OLED를 직결로 구동시키기 위해서는 소자를 안정적으로 구동할 수 있는 전압 범위의 첨두치 전압 조건에서 충분한 휘도와 효율 특성이 요구됨을 본 연구 결과를 통해 알 수 있다.
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유기 전자 소자는 높은 유연성을 가지고 있어 차세대 전자소자로 주목을 받고 있다. 이러한 유기 전자소자에 있어서 투명전극은 핵심소재 중의 하나인데, 유연성을 위하여 유연한 투명전극의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 마이크로/나노 금속 배선을 활용한 저저항/고투과의 투명전극을 제작하였고, 이러한 금속 배선은 기판에 함몰되어 있음에 따라 높은 평탄도 및 유연성을 가지고 있다. 본 전극은 기존의 ITO 대비 높은 투명전극으로서의 성능을 보이고, 이를 활용하여 유기 발광 다이오드를 제작한 결과 높은 발광 특성을 보임을 확인할 수 있었다.
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DLC는 고경도, 화학적 안정성 및 고내식성, 내마모성 및 낮은 마찰계수로 인하여 여러 산업분야의 표면처리기술로 적용되고 있다. 하지만 DLC의 절연특성은 전기 산업 분야에 적용 한계가 있다. 이번 연구에서는 DLC를 연료전지 중 PEMFC(고체산화물 연료전지)의 금속 분리판 표면처리에 적용시키고자 하였으며, 높은 전도성과 고내식성의 Me-DLC박막 제작을 목표로 하였다. Cr을 Buffer layer로 하고 Cr과 DLC를 동시에 증착한 Cr-DLC 박막을 제작하였다. Cr-DLC코팅의 기계적 특성을 확인하기 위하여 나노인덴터를 이용하여 경도 및 탄성률을 측정하였으며, ball-on disk를 이용하여 마찰계수를 확인하였다. 각 샘플들의 전기전도성을 확인하기 위하여 4-point probe system을 이용하여 측정하였으며, 부식 저항 특성을 확인하기 위하여 1mole
$H_2SO_4$ + 2 ppm HF 분위기의 전해질 내에서 동전위 분극시험을 통한 내식성 테스트를 하였으며, XPS를 통하여 Cr-DLC박막내의 구조적 특성을 확인하였다. -
Kim, An-Na;Kim, Hyeon-Jong;Im, Ha-Na;Jeong, Ji-Hye;Sin, Chi-Ho;Park, Chun-Man;Yu, Bong-Yeong 274
양극산화를 통해 생기는 다공성 알루미나 산화막의 기공은 전해질과 적절한 온도 등 제작 조건에서 자기 조립하여 고도로 정렬된 (Highly ordered) 나노기공을 가지는 AAO (AnodicAluminum Oxide)를 제조하는데 주로 쓰이고 있다. 본 연구에서는 다단계 산화방법으로 빛의 파장에 무관하게 빛의 반사를 매우 효과적으로 줄이는 포물선 형태의 Moth-eye 구조를 가지는 템플릿을 제조하였다. SEM 측정을 통해 구조체 다공성 알루미늄 산화막의 표면적 변화를 알 수 있었고, 일정한 크기와 모양의 pore가 규칙적으로 형성된 것을 확인하였다. 그리고 제조된 템플릿 내부에 고분자를 채워 포물선 형태의 나노핀을 갖는 필름을 제조할 수 있었다. -
기존의 상용화된 Ni-Cr tie-coating 물질은 내열성 시험 후 강도가 저하되고, Cr 성분이 patterning후에 완벽하게 제거 되지 않아서 누설 전류를 만드는 단점을 갖고 있다. 따라서 이 연구에서는 기존의 Ni-Cr 과 삼원계 Ni-Cr-X(X는 Nb, V, Mo, Ti) 물질의 패터닝성과 내열성을 비교하였다.
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칼슘산화물계 열전에너지변환소재의 박막화를 위하여 타겟 제조공정 및 스퍼터링 공정에 대한 연구를 수행하였다. 방전플라즈마 소결(SPS) 공정을 이용하여 상대밀도 97%이상의 스퍼터링 타겟을 제조하였으며, 스퍼터링 공정을 통하여 at.%
${\pm}1.35$ 이하의 균일한 조성을 갖는 칼슘산화물계 열전에너지변환소재의 박막을 제조하였다. -
CIGS 전구체는 각각 DC와 RF power로 셀레늄(Se)이 포함된 CuSe 타겟과
$(In,Ga)Se_2$ 타겟을 이용하여 스퍼터링 기법으로 증착한 후에 고속결정화 특성을 위해 전자빔을 조사하였다. 전자빔의 가속 전자의 강도(DC power)는 2.5~3.5keV로 조정하고 조사시간은 300초, RF power는 200W로 고정하였다. SEM image에서 전구체의 두께가 가속 전자의 강도에 따라 100~200nm의 손실됨을 확인할 수 있었다. XRD data 결과에서 3keV에서 조사된 샘플에서 가장 높은 (112) 피크의 특정 배양성을 보여 높은 결정화특성을 나타내었다. 조성비간의 변화를 보기 위해 XRF data 분석결과 전구체와 샘플간의 조성비의 차이는 그리 크지 않으나 I/III 족 비가 3 keV에서 가장 이상적인 비율이라 알려져 있는 1.0을 보였다. -
플라즈마 진단법 중 내부에 삽입하여 측정하는 단일 랭뮤어 탐침법은 플라즈마 특성을 정확하게 측정할 수 있다. 탐침에 (-)극을 걸어서 들어오는 전류를 통해서 이온포화 전류밀도를 측정할 수 있다. 본 연구에서는 유도결합플라즈마에 흐르는 가스와 압력에 따라서 변화를 확인하였다.
$H_2$ , Ar,$CF_4$ gas로 10 mTorr, 70 mTorr,$CF_4$ 주입위치의 조건으로 플라즈마 밀도를 구하였다. -
PCB(printed circuit board) 제조 공정이 복잡해지고 부품의 고집적화로 Chip, ICD 등 부품 및 가공 크기가 작아져 Open Fail, short 등 다양한 불량이 나타난다. 본 연구에서는 이러한 불량의 원인을 규명하고 해결하기 위하여, 전자현미경을 이용하여 불량 PCB 분석을 진행 하였다.
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전자분광 화학분석(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis : ESCA)은 고체표면의 구성원소 및 원소간 화학 결합 상태를 분석할 수 있는 효율적인 방법이다. ESCA 분석은 재료의 극표면층 (약
$20{\sim}100{\AA}$ )에 분포되어 있는 원소 및 화학상태를 정성 정량적으로 확인할 수 있다. 또한,$Ar^+$ 이온을 충돌시켜 재료 표면을 ㎚단위로 식각 할 수 있기 때문에 수직분포 분석(Depth profiling)이 가능하여 나노재료가 활용되는 촉매, 반도체소자 그리고 박막 재료 등의 분석에 유용하게 활용될 수 있다. 이와 같은 분석적 장점에도 불구하고, ESCA 분석은 표면특성 분석에 주로 활용되는 주사전자현미경 및 X-선 미소분석(EDS, WDS) 등에 비하여 폭 넓게 사용되고 있지 못하다. -
현재 LAC 베어링에 적용되는 표면 처리는 일반적으로 하드터닝+슈퍼피니싱 가공이 적용되고 있고, 장수명을 위한 표면 처리 기술이 보다 더 요구되는 추세이다. Burnishing 기술은 매끄럽고 단단한 공구를 베어링 궤도면에 충분한 압력을 가하여 서로 문질러(rubbing) 마찰면을 소성 변형시켜 표면 거칠기 및 압축 잔류 응력 등을 향상 시키는 기술이며, 베어링과 같은 금속의 경우 버니싱 가공 적용 시 광택을 띠는 특성을 가지므로 외관 품질 향상에 기여하므로 슈퍼 피니싱 공정을 대신할 수 있다. 또한 표면 finishing, 표면 경도, 내마모성 및 피로/부식 저항성을 향상시킨다. 이에 본 연구에서는 슈퍼 피니싱 가공을 대신하기 위한 버니싱 가공의 물성을 검토하였고, 다른 공정과의 비교를 통한 버니싱 기술의 효과 확인하였다.
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반도체 Ball Grid Array(BGA)에 사용되던 종래의 Solder Ball은 Sn96.3 Ag3.0 Cu0.7의 용융솔더를 이용하여 제작하고 있다. 이는 SMT Reflow공정에서 BGA Ball의 퍼짐현상으로 인해 원래의 Ball Height에 영향을 미쳐 접합불량의 원인이 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Copper Core Ball위에 SnAgCu 삼원합금도금공정을 이용해 문제점을 해결하고자 했으며, 본 실험을 통해 구현한 CCSB를 이용해 SMT Reflow를 진행한 결과 종래의 BGA Ball보다 우수한 효과를 확인할 수 있었다.
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반도체 패키지 솔더범프용 주석계 도금액에 적용 가능한, 친환경 산화방지제 몇 종에 대하여 연구하였다. 주석계 전기도금액에 포함된 산화방지제는 주석의 산화방지 외에도, 전류효율, 도금액의 안정성, 그리고 형성된 솔더범프의 특성 등에 영향이 있음을 확인 하였다.
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최근 투명 산화물 전극 (TCO)은 LED, electronic display, solar cell, touch screen panel (TSP) 등 다양한 분야에 많이 사용되고 있다. TCO는 높은 광 투과도와 전도성으로 인해 여러 분야에 많이 사용되고 있으며, 특히 ITO (Sn-doped indium oxide)가 display 분야에 많이 적용되고 있다. 하지만, ITO는 투과도와 면저항의 반비례 관계를 가지므로 더 낮은 면저항이 요구되는 대면적 TSP 분야에 적용되기에는 많은 개선이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 metal mesh film의 연구를 통해 TSP 분야에 사용되는 ITO를 대체하고자 한다. 제작된 mesh film은 모두 면저항은
$15{\Omega}/{\square}$ 이하, 광 투과도 90% (@550nm) 이상을 나타내었다. -
In this experiment, nitriding treatment has been performed at
$400^{\circ}C$ with various$N_2$ content and with changing processing time on AISI 420 martensitic stainless steel to investigate the expanded martensite layer (${\alpha}^{\prime}_N$ layer) formation behavior. Nitriding was implemented with changing$N_2$ content from 10% to 25% for 15 hrs and processing time was changed from 4hr to 15hr at 25%$N_2$ content. After treatment, the behavior of the${\alpha}^{\prime}_N$ layer was investigated by optical microscopy, X-ray diffraction, and micro-hardness testing. Potentiodynamic polarization test was also used to evaluate the corrosion resistance of the samples. It was found that the surface hardness and${\alpha}^{\prime}_N$ layer thickness increases with increasing$N_2$ percentage and processing time. Although their corrosion behaviors are worse than the bare sample. -
Duplex Stainless Steel의 Plasma Nitriding 처리 시 가스량과 처리온도가 표면 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
$N_2$ 함량 및 처리 온도가 각각 10%에서 25%로$400^{\circ}C$ 에서$430^{\circ}C$ 로 증가함에 따라서 질소가 과고용된 S-phase의 두께 및 표면 경도가 증가하였으나, 내부 식성은$Cr_2N$ 및$(Fe,Cr)_4N$ 이 석출하여 감소하였다. 질소를 10%로 고정하고$CH_4$ 함량을 증가시키면 1%일 때 S-phase의 두께가 최대가 되며 그이후로 감소하였다. 처리온도$400^{\circ}C$ 일 때 질소함량이 10%,$CH_4$ 함량이 5%일 경우 내식성이 모재보다 증가하였다. -
최근 다층 코팅의 합성을 통해 코팅의 경도, 내마모성 등의 기계적 물성을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 경도, 낮은 마찰계수, 우수한 고온 특성을 함께 나타내기 위해 CrZrN/CrZrSiN 다층 코팅을 설계하였고, 이중층 주기를 조절하여 CrZrN/CrZrSiN 다층 코팅의 물성변화를 확인하였다.
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대향타겟식 스퍼터링법을 이용해 유연한 기판에 증착시켜 고주파 마그네트론 스퍼터링보다 덜 손상이 입히도록 증착 시켰으며, 플라즈마 주파수를 다양하게 하여 밴딩테스트 후 나빠지는 전기적, 광학적 특성을 개선하고, 그 원인을 분석하였다.
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최근 indium tin oxide (ITO)의 높은 전기 전도도 및 광투과율을 이용하여 줄 발열을 기초로 하는 투명 면상 발열체에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 하지만 단일 ITO박막으로 제작한 투명 면상 발열체는 다양한 문제점들을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 단일 ITO박막을 이용한 투명 면상 발열체의 단점을 보완하기 위하여 하이브리드 구조 투명 면상 발열체를 제작하여 금속 삽입층의 두께에 따른 전기전도도, 광투과율, 면 발열성능을 평가 하였다. 그 결과 하이브리드 구조의 투명 면상발열체의 발열량, 온도 균일성 등이 기존의 단일 ITO 박막의 투명 면상 발열체보다 효율이 크게 향상 된 것을 확일 할 수 있었다.
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우수한 열전 성능의 소자가 되기 위해서는 높은 전기 전도도 및 제백상수 그리고 낮은 열 전도도를 가져야한다. 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 비정질 구조를 갖는 ITZO 박막을 제작하였으며, 전기적 특성과 열전 특성을 조사하였다. 그 결과 ITO에 ZnO 첨가시 전기적 특성 및 열전 특성이 향상 되었다. 또한 비정질 구조를 가지므로 격자에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수(ZT)를 가질 것이라 예상된다.
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$TiO_2$ 는 내구성이 뛰어난 전기변색재료로 연구가 이루어 지고 있다. 큰 굴절율로 인해 높은 투과율을 보이는$TiO_2$ 는 변색시 치밀한 구조를 가지기 때문에 전해질 양이온의 침입이 힘들어 변색효율이$WO_3$ 에 비해 좋지 않다. 이를 개선하고자 작업압력을 변화시켜 기판에 입사하는 입자의 에너지를 줄임으로써 확산을 줄이고 Porous한 막을 얻고자 하였다. 작업압력이 높아짐에 따라 표면의 거칠기가 커지는 것을 확인하였고 전기변색시 효율이 커지는 것을 확인하였다. -
고 기계적 특성을 가지는 나노 임프린트 전극 구조체를 전극으로 이용하여 산화아연 나노와이어를 습식 도금하여 성장시키고, 열전 소자 특성을 분석하였다. 나노선 어레이 형상을 가진 몰드와 열 임프린트 방식을 이용하여 폴리머 기판 표면위에 나노선 어레이 형상을 임프린트 하고, 열 증착 방식으로 금속 박막을 올려 폴리머 기판-금속 간 높은 접합력을 가지는 금속 전극을 형성하였다. 나노 임프린트 전극 구조체를 음극으로 하여 산화아연 나노와이어를 전극 위에 도금하고, 열증착 방식으로 상부 전극을 형성하여 최종적으로 압전 소자를 제조하여, 습식으로만 형성된 산화아연 나노와이어 다발의 압전 특성을 확인하였다.
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In order to investigate ion release and biocompatibility of Ti-6Al-4V dental alloy by electrochemical corrosion test and MTT assay, commercial Ti-6Al-4V alloy rod (99.99% Ti, USA, Co) were used in the study. The microstructure of the alloys was examined by optical microscopy (OM), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), MTT assay, and corrosion test. From the polarization curves, very low current densities were obtained for Ti-6Al-4V alloys, indicating a formation of stable passive layer.
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플라즈마 표면처리를 통해 폴리머의 나노 구조를 형성하는 연구는 활발히 진행되고 있으나, 표면 처리를 통해 나노 기둥 구조를 형성하기 위해 본 연구에서는 폴리머(PMMA, PDMS, PET, NOA) 위에 표면형상 변화를 위한 산소 플라즈마 처리를 하였으며, 이 때 플라즈마 표면처리 공정조건은 파워 및 가스분압별에 대한 조건 변화를 주어 표면처리 후 표면형상 변화를 SEM과 접촉각을 통해 조사하였다. 이를 통해 얻어진 표면형상에서 PMMA의 나노 기둥 구조를 이용하여 건식접착패치에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
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알루미늄 방열판 위에 MPCVD(Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용하여 DC 바이어스 전압을 기판에 인가하면서
$Ar+CH_4$ 가스 분위기에서 증착한 나노결정질 다이아몬드(Nanocrystalline Diamond; NCD) 박막의 방열 특성을 평가하였다. XRD와 Raman spectroscopy를 이용하여 증착된 박막이 NCD인지를 확인하였으며 FE-SEM 및 FIB로 박막의 표면 및 단면의 형상을 관찰하였다. 다이아몬드가 증착된 방열판에 LED를 부착하여 발열시키고 열유동측정기의 하나인 T3-ster를 사용하여 방열 특성을 분석하였다. 기존 알루미늄(Al) 기판(5.55 K/W)보다 다이아몬드 증착(Dia-Al) 기판(3.88 K/W)의 열저항 값이 현저히 작았다, 또한 LED 접합온도는 Dia-Al 기판이 Al 기판보다 약$3.5^{\circ}C$ 만큼 낮았다. 적외선 열화상 카메라로 발열 중인 시편의 전면과 후면을 촬영한 결과, LED가 부착된 전면부에서는 최고 발열 부위(hot spot)의 면적이 Al 기판의 경우가 Dia-Al 기판보다 높았고, 후면부에서는 그 반대의 경향을 보였다. 이들 데이터로부터 다이아몬드 증착 방열판이 기존의 방열판보다 방열특성이 우수한 것으로 해석할 수 있으며, 다이아몬드 박막을 방열판으로 사용하면 LED의 사용 수명과 효율이 높아질 것으로 기대된다. -
유기태양전지의 대표적 Hole Transporting Layer(HTL)로는 전도성 고분자인 PEDOT:PSS이다. PEDOT:PSS는 약산성의 물질로 전극을 부식시켜 디바이스의 효율을 감소시키기 때문에 PEDOT:PSS를 대체하기 위한 Buffer층에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있다. PEDOT:PSS를 대체할 수 있는 Nickel Oxide(NiO) Buffer 층은 wide band-gab으로 Hole Transporting Layer와 Electron Blocking Layer 역할을 동시에 하여 디바이스의 효율을 향상시킬 수 있으며, 디바이스의 수명을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. NiO는 용액공정과 Sputter 증착 방법으로 형성할 수 있는데, 용액공정은 고온공정이 요구되어지고 Sputter 증착방법은 산화되기 쉬운 전극위에서는 전극의 손상을 발생한다. 본 연구에서는 이러한 단점을 해결하기 위해서 Ni을 Magnetron Sputter로 증착한 후 Ion Beam 처리를 통해 산화시켜 NiO 층을 형성하는 방법을 연구하였다. 본 연구에서 제안한 NiO형성 방법으로 유기태양전지를 제작하여 PEDOT:PSS를 Buffer층으로 사용한 태양전지와 Voc가 0.72 V로 유사하게 나와 NiO가 Buffer층으로 잘 형성된 것을 확인하였다.
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선형 이온빔 적용 플라즈마 표면처리 기술 및 코팅 공정을 통해서 고경도 투명 박막 형성 연구를 수행하였다. 플라즈마 전처리를 통해서 박막과 기판 사이의 밀착력을 향상시키고, advanced linear PECVD와 advaced plasma source를 적용하여 SiOxNy계의 박막을 형성하였다. 그 결과 투과도 92 % 이상, 표면 경도 6.3~6.9 GPa 이상의 고경도 투명 박막을 개발하였다. 본 연구 공정을 바탕으로 고경도의 투명 보호 필름 및 투명 디스플레이에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
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무전해 금도금은 장식용 핸드백이나 가방 등에 주로 사용하고 있으며, 이러한 금을 도금하면 장식성이 최대로 되어 고객을 만족시킬 수 있다. 초기에는 주로 전자제품에 사용 되었으나, 이후 디자인과 기능성부품 등으로 이용이 확대되었다. 현재 국내의 금 사용량과 수요량은 매년 급증하고는 있지만 희소성, 지역편중성, 공급불안정과 이에 따른 가격불안정성과 같은 자원적 문제를 갖고 있을 뿐만 아니라 전량 수입에 의존하고 있다. 중국이나 아르헨티나에 수출되고 있는 열전소자 부품의 도금방법에는 전기도금에 의한 직접도금 방법이나 용도에 따라서 무전해 도금 생략법(Direct Plating), 애디티브(Additive), 세미애디티브(Semiadditive), 서브트랙티브(Subtractive)법 등 다양한 방법이 개발되고 있다. 국내에서는 OSTEC사, 일부 대학이나 기업에서 이러한 열전소자 도금제품을 수입하여 이제 겨우 연구개발 시작하는 단계이다. 따라서 열전소자의 도금에 관한 기술정보가 부족하기 때문에 우선 전문가를 활용한 정보제공과 개발에 관한 기초지원이 필요할 것으로 판단되어 제품 개발에 대한 도금기술을 지원하고자 한다.
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무전해 도금은 석출응력이 낮고 작업하기가 용이하기 때문에 산업분야에 있어서 중요한 역할을 한다. 무전해 도금 공정에 있어서, 니켈금속은 차아인산염, 아미노보레인 혹은 수소화붕소 화합물(
$HBF_4$ )에 의한 니켈이온의 화학적 환원에 의해 도금된다. 환원반응이 진행함에 따라서 도금액 중에서 니켈과 차아인산염 이온은 감소한다. 이에 이러한 이온을 보충하기 위하여 도금액 중에 황산니켈과 차아인산나트륨이 일반적으로 첨가된다. 하지만 축적된 인산염, 황산염, 나트륨과 이외의 물질이 전착 박막의 품질을 떨어뜨리고 도금액은 폐기되기도 한다. 니켈회수 속도는 종래의 50% 이하였던 것이 90%이상으로 향상되었다. 이온교환법은 니켈도금 폐액으로부터 니켈회수에 필요한 친환경적이고 원가절감의 기술이라고 사료된다. 특히, 갈탄이 저렴하고 양이온 교환성능이 뛰어나다. 이유는 -COOH, -OH 등의 기능성 그룹을 갖기 때문이다. Fe-P 화합물은 식물에 유용하지 못하고 마그네슘과 칼슘 기반의 석출물은 저렴하고 취급이 용이하며 비료와 같이 재활용이 가능하기 때문에 일반적인 인의 제거 수단이 될 수 있다. 본고에서는 니켈도금 폐액으로부터 인을 제거하는 데$Ca(OH)_2$ ,$CaCl_2$ 와$CaCO_3$ 를 채택하여 인이 제거되는 정도를 비교하였고 니켈회수율을 높이기 위하여 갈탄을 사용하였다. -
티타늄은 높은 비강도로 알려지고 있어 항공기산업이나 군사산업에 주로 사용된다고 생각하기 쉽다. 그러나 해수와 같은 염화물이온을 함유한 수용액에 대해서는 뛰어난 내식성을 나타내며, 해양토목과 조선관계자는 초 내식성재료로 반영구적인 내구성을 갖는 재료로 보고 있다. 일반적인 페인트 방식법은 일정기간 후에 다시 칠해야 하는데다, 박리된 도료가 환경에 미치는 악영향도 염려되고 있다. 따라서 다시 칠하는 것이 곤란한 초대형 해양 부유구조물에는 티타늄이 매우 효과적인 것으로 기대할 수 있다. 그러나 티타늄은 광석을 제련하여 금속티타늄으로 제조하는 염화 환원공정이 곤란하고 고가여서 선체나 매우 큰 부유식의 해양구조물에는 보급되지 못했다. 따라서 티타늄재료를 선체 등의 구조재로 사용하지 않고 염가의 강판위에 도금하여 내식성을 향상시키는 방법을 생각할 수 있다. 또 해양구조물에 한정하지 않고, 대형 공공시설의 지붕재료나 해수담수화 설비, 화학플랜트 배관에 응용을 기대할 수 있고, 보급이 진전되면 스테인리스제품을 대체할 수도 있다. 티타늄의 평활전해석출 도금기술은 표면처리공학에서 최대의 새로운 개척분야인 것으로 사료된다. 본고에서는 티타늄의 평활피막전해석출 결과와 문제점에 대하여 기술하였다.
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무전해 도금은 금속이온을 수용액 상태에서 석출시키는 방법으로서 전기를 사용하지 않고 환원제의 자기촉매 방법에 의해 금속을 도금하는 방법이다. 두께를 확보하기 위한 화학적 무전해 도금에서는 환원제를 사용하지만 선택적 도금에서는 환원제를 사용하지 않는 치환도금법이 주로 사용되고 있다. 최근 전자파 차폐, 포장기술의 응용이 확대되면서 정보 통신 스마트폰, 전자기술과 자동차 산업에 많은 고분자 복합도금이 널리 확대되고 있다. 최근 해외에서도 고분자와 비금속재료의 복합도금 기술이 관심을 끌고 있다. 2013년 중국의 J. B. Fei 등은 Ag나노체인 합성물에 필요한 비대칭형의 공유결합으로써 나선형의 자기배열
$AgNO_3$ 와 멜라민 특성을 보고하였다. 무전해 니켈 복합도금은 내마모성, 내식성과 비금속재료의 선택적인 첨가로 다양한 고분자 첨가물을 적용할 수 있다. 유전상수가 낮고 열적 안정성이 우수하여 노트북 컴퓨터나 스마트폰 표면에 니켈-폴리이미드 복합도금도 개발되고 있다. -
해양환경 하에서 SS400강의 부식 방지를 위하여 Al과 Al-Mg합금 선재를 이용한 아크용사코팅을 실시하였다. 그리고 다양한 전기화학적 실험으로 내식성을 평가하였으며, 실험 후에는 주사전자현미경(SEM)과 3D 현미경을 이용하여 손상된 표면의 형상 및 손상깊이를 상호 비교하였다.
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본 연구에서는 강재의 부식 방지를 목적으로 기존의 도장 방식법에 비해 내식성 및 내구성을 향상시키기 위해 아크 용사코팅법을 적용하였다. 실험은 실제 환경을 고려하여 캐비테이션 환경 하에서 다양한 전기화학적 실험을 동시에 병행하여 캐비테이션-부식 복합손상 거동을 분석하고자 하였다.
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표면개질이란 재료 본연의 특성만으로 원하는 성능과 기능을 발휘할 수 없을 때 기재 표면에 열에너지, 응력 등을 부가하여 새로운 표면층을 형성하는 방법이다. 특히 양극산화 기술을 이용해 형성된 피막은 경도 및 내마모성 등 기계적 성질이 우수하고, 공정조건 등을 변화시켜 피막 두께와 형상 조절이 용이하여 센서, 필터, 광학용 박막 그리고 전해콘덴서 등에도 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 5083 알루미늄 합금을 이용해 해양환경에서 우수한 내구성을 보유할 수 있는 최적의 양극산화 공정시간을 선정하고자 캐비테이션 실험을 실시하였다. 실험 결과, 공정시간 40분에서 안정적인 산화피막 생성과 함께 탁월한 내캐비테이션 특성을 나타냈다.
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해수 환경에 노출된 대부분의 금속재료는 직 간접적으로 부식의 영향을 받는다. 이와 같이 해수에 침지된 금속재료의 부식 방지에는 음극방식법이 주로 사용되고 있다. 과거의 음극방식 설계에는 양극 크기와 방식전류 밀도, 소모율 등 양극 자체에 대한 변수만이 고려되었으나, 20여 년 전부터는 해수 오염도, 수온 및 유속 등을 종합적으로 고려하여 설계하고 있다. 특히 대부분의 금속은 부식성 환경에서 생성된 부동태 피막이 해수 유동에 의해 파괴되면서 급속히 손상된다. 따라서 본 연구에서는 해수 특성을 고려한 최적의 소요방식전류밀도 선정을 위해 전기화학실험을 실시하였다. 실험 결과, 해수 온도 상승에 따라 확산속도가 빨라져 최적 방식 전류밀도가 증가하는 경향을 나타냈다.
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본 연구에서는 전해도금을 이용하여 Ni-Pd 합금도금을 형성한 후 열처리 효과를 분석하였다. 전류밀도
$0.2{\sim}1.5A/dm^2$ ,$PdCl_2$ 1~5mM의 변화를 통해 Ni-Pd 합금도금의 함량을 변화시켰고$100{\sim}400^{\circ}C$ 의 열처리를 하였다. 열처리 온도가 올라갈수록 경도는 급격히 떨어졌고$300^{\circ}C$ 이후에서는 감소하였으나 감소폭이 작았다. 경도의 감소 원인은 열처리 후 Grain Size가 커지는 현상 때문이고 이는 XRD를 통해 확인하였다. 면저항의 경우 열처리를 하였을 경우 급격히 감소하고$100^{\circ}C$ 이후에는 일정하였다. -
본 연구에서는 전기도금법을 이용하여 수지상(Dendrite) 구리 분말을 제조할 때 첨가제 유무를 비교하였다. 인가전위, 첨가제의 종류(JGB, PEG) 및 농도에 따른 수지상의 형상적인 특성이 비교되었으며, 겉보기 밀도와 비표면적(BET)이 측정되었다. 형상적 특성은 수지상의 2차 가지와 추축의 두께 비(ratio)로 비교한 결과 JGB 첨가(10ppm) 도금욕에서 30.67로 가장 큰값을 가지며, 겉보기 밀도는 JGB 첨가(80ppm)에서
$1.115g/cm^3fh$ 가장 낮은값을 보였다. -
단일조성 합금으로 주조-전신재 성형에 모두 적용이 가능한 Duplex화 Al6000계 합금을 만들어 Al6000계열에 대한 부식 거동을 이해하고 열처리후 내식성에 변화를 관찰하기 위해 유럽에서 개발된 수송용 경량화 Al6000계 상용화 합금과 이번에 개발한 주조-전신 Duplex화 Al6000계 합금과의 내식성을 비교, 평가하였다.
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차세대 원자로 핵연료의 성능을 제한하는 금속연료-피복관 상호반응 현상(FCCI)을 방지하기 위한 방안으로 Cr 도금기술의 적용성을 연구하였다. 도금 성능을 평가하기 위한 예비 시험 결과 Cr 도금층은 핵연료와 피복관의 상호반응을 억제함이 확인되었다. 도금층 성질을 개선하기 위한 연구와 함께 Cr층을 피복관 내면에 도금하는 연구를 수행하였다.
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Block Copolymer lithography는 deep nano-scale device 제작을 위한 기존의 top-down방식의 photo-lithography를 대체할만한 기술로 많은 연구가 진행되고 있다. polystyrene(PS)/poly-methyl methacrylate (PMMA)로 구성된 BCP의 nano-scale PS mask는 일반적인 플라즈마 공정에 쉽게 damage를 입는다. 중성빔 식각을 이용하여 식각 공정 중 발생하는 BCP의 degradation을 감소시키고, 비등방성 식각 profile을 얻을 수 있으며 sidewall roughness(SWR)와 sidewall angle(SWA)가 향상되는 것을 알 수 있었다.
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본 연구에서는 디스플레이 패널 식각에 있어서 전극인 구리 박막 표면에
$SF_6/O_2$ 플라즈마 사용 시 발생되는 Corrosion 현상을 분석하기 위해$SF_6/O_2$ 가스의 조성비를 변화하며 실험을 진행하였다. 유도결합$SF_6/O_2$ 플라즈마를 이중 랭뮤어 탐침과 광 분광법을 이용한 플라즈마 진단을 통해$SF_6/O_2$ 의 조성비의 변화에 따른 플라즈마 상태를 분석하고,$SF_6/O_2$ 플라즈마 조성비를 변화시켜 구리 박막의 표면을 처리한 후 발생되는 Corrosion과 Corrosion이 구리에 미치는 영향을 조사하기 위해 XPS, SEM, 4 point probe 등을 이용하였다. -
알루미늄 양극산화 피막의 내마모성 향상 및 염료 침지의 봉인을 위해 다양한 봉공처리법이 개발되고 상용되어왔다. 현재, 주로 사용되는 방법들은 에너지 소비량이 많고, 유독성의 용액을 사용해야하며 봉공처리의 품질 자체가 좋지 못하다는 단점이 있다. 이에 저에너지 소비 및 친환경적이고 무독성의 용액을 사용하는 봉공처리를 고안하고자 한다.
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$TiO_2$ 는 표면적이 넓고 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되며, 최근 물분해 전극 적용 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 촉매제의 도핑이 연구되고 있으며 본 연구에서는 표면에 촉매를 도핑시키기 위한 두가지 방법을 연구하였다. 일반적으로 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이며 촉매가 균일하게 도핑이 될수록 성능은 향상된다. 본 연구에서는 루테늄을 촉매로 선택하였으며 서로 다른 도핑 방법과 용매 하에서 물분해 실험을 진행하여 두 가지 방법의 물분해 효율을 비교하였다. -
VRFB(Vanadium Redox Flow Battery)는 바나듐계 이온을 전해질로 사용하는 레독스 흐름 전지로, 전해질의 양이 전지의 용량을 결정하기 때문에 주로 대용량의 전력이 필요한 플랜트 등에서 주로 사용하는 전지이다. 이 VRFB내에는 Current collector의 부식 방지용으로 두꺼운 Graphite판을 BP(Bipolar plate)로 사용한다. 플랜트에서는 대용량 전지를 필요로 하여 Single stack으로는 사용되기 어렵고, Multi stack으로 주로 사용한다. Multi stack의 경우, 수 백장의 BP가 들어가 전지의 부피가 매우 커지게 되고, 이에 본 연구에서는 BP의 두꺼운 Graphite를 얇은
$TiO_2$ 기판으로 교체하여 성능을 비교하는 연구를 진행하였다. Ti 금속기판을 양극산화법으로$TiO_2$ 나노튜브 구조를 만든 후,$TiO_2$ 의 전도도 향상을 목적으로$IrO_2$ 를 코팅하였다. 결과적으로 기존의 Graphite에 비해 전기화학적 특성이 향상되었음을 확인하였으며, Cell test를 통해 VRFB의 성능을 평가하였다. -
타이타늄을 2단계로 양극산화하여 색을 유지하며 표면에 튜브형태를 갖는 산화막을 제조하였다. 타이타늄을 양극산화 시, 전해질 농도, 양극산화 전압, 시간 등에 따라 다양한 색을 띄게 되는데, 기름기 등의 오염물질로 인한 색 변화, 내 지문성 등의 문제가 유발된다. 이에 타이타늄을 양극산화하여 나노튜브를 성장시킨 후, 기존 산화막 제조와 같은 조건으로 다시 양극산화하였다. 그 결과 기존 barrier 형태의 산화막 색이 구현되면서, 표면의 돌기형태에 따른 접촉각이 변화하게 되었다.
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상지 절단 장애인들을 위한 미관형 의수는 95% 이상의 시장 보급률을 보인다. 하지만 외부 형상 향상에만 연구 초점이 맞추어져 있어 많은 장애인들이 의수를 착용할 때 차가운 표면으로 인해 이질감을 느낀다. 이로 인해 의수 제작 업체 및 절단 장애인들은 착용 시 이질감이 적은 의수의 보급을 희망하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 인체와 유사한 온도를 발생시켜 이질감을 감소시키는 의수를 개발하기 위해 유연 기판인 TPU (Temperature Polyurethane)와 PET (Polyethylene terephthalate) 위에 상용 silver nano paste를 3D 프린터로 인쇄하였으며, UV 표면처리를 사용하여 단시간 내에 낮은 저항과, 높은 회로 접착강도를 갖는 회로를 개발 하였다.
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3D printer는 현재 세계적으로 시장이 확대됨에 따라 다방면으로 연구가 진행되고 있다. 이중에서 3DP (Three Dimensional Printing) 방식은 석고타입의 분말 powder가 도포된 층 위에 binder가 잉크젯 헤드를 통해 분사되어 powder 층과 층 사이를 붙여가며 형상을 제작하는 적층 방식의 일종이다. 반면 한정된 소재와 비싼 가격 때문에 보편적으로 사용하기에 한계가 있으며 대부분의 소재가 인체 유해한 성질을 보유하고 있어 활용 범위가 제한적이다. 본 연구에서는 인체 무해하고 다양한 기능이 내재된 생체 친화용 기능성 소재를 개발하고 3DP 방식의 프린터 제작을 통해 생체 친화적 기능성 형상을 제작하는 기술을 개발하였다.
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고종횡비의 실리콘 관통전극(TSV)은 반도체 3차원 적층을 실현하기 위한 핵심적인 기술이다. TSV의 충전은 주로 전해도금을 이용하는데 무결함 충전을 위해서 도금액에 몇 가지 첨가제(억제제, 가속제, 평탄제)가 포함된다. 본 연구에서는 첨가제 유무 따른 비아 충전 양상 및 무결함 충전에 대한 연구를 진행하였다. 비아 충전 공정을 위해서 직경 10 um, 깊이 50 um의 TSV가 패터닝된 웨이퍼를 준비하였으며 도금 후 단면을 관찰하여 도금의 양상을 비교하였다. 도금액에 첨가제가 포함되지 않는 조건, 억제제와 가속제만 포함된 조건, 세 가지 첨가제가 모두 포함된 조건으로 비아 충전을 실행하였으며 최종적으로 무결함 충전이 되는 첨가제 조건을 찾을 수 있었다.
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Various concentration of copper was dopped in Fe-35%Ni thin sheet by electroforming and their electromagnetic, surface properties were determined. Microstructure observation by scanning electron microscopy revealed that the thin sheet had columnar grains with about 150 nm long. Phase analysis by X-ray diffractometry revealed that the alloy thin sheets were fine crystalline. The average surface roughnesses measured by atomic force microscopy (AFM) were about 14.38 nm. Nano hardnesses determined by tribo-nano indenter were 4.13 GPa. The surface resistances were 2.28 ohm/sq. The maximum magnetization, residual magnetization and coercive force depended on the copper concentration.
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대기압 플라즈마를 이용해 methyl methacrylate(
$C_5H_8O_2$ ) 모노머를 폴리머로 합성했으며, 그 결과를 FTIR, AFM, XRD 등으로 분석하고 특성을 평가했다. FTIR의 결과, C-O, C-H, C=O 등의 피크를 확인할 수 있었다. 그리고 XRD의 관찰결과 C 1s 및 O 1s의 각 binding energy가 reference[1]에서 제시하는 것과 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 확인된 시료를 AFM으로 관찰한 결과 폴리머 코팅층을 확인할 수 있었다. -
Ni 도금 및 표면 거칠기에 따른 열전모듈의 접합강도 특성을 알아보기 위해 Bi-Te 소재 위에 Sand-blasting 방법을 사용하여 표면 거칠기를 조절하고, Ni-P 무전해 도금을 수행하였다. 접합강도 측정 및 표면 성분을 분석하기 위해 전단응력 측정기, FE-SEM을 이용하였다. Sand-blasting과 Ni 도금을 실시한 시편이 sand-blasting과 도금을 미실시한 대조군보다 전단응력이 높았고, 큰 방 수의 sand로 sand-blasting 한 시편일수록 전단응력이 더 높은 경향성을 보였다.
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최근 고용량의 리튬이온전지 개발이 절실하다. 흑연의 용량을 뛰어넘는 고용량 음극재료로서 흑연의 10배가 넘는 이론용량을 가지는 실리콘이 차세대 음극재료로 주목받고 있다. 그러나 실리콘은 큰 부피팽창과 낮은 전기전도도와 같은 문제점을 안고 있으므로 이를 해결하는 것이 시급하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 실리콘 음극재료의 전기전도도 향상을 위해 무전해 Ni-B 도금을 이용하여 실리콘 파우더 표면에 Ni 금속을 부분적으로 형성시켰다.
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본 연구는 Fe함량에 따른 Au-Fe합금 도금층의 접촉저항을 알아보는 것이 목적이다. 이를 위해 Fe함량을 다르게 하여 Au-Fe합금 도금층을 가진 시편을 제작하고 열처리를 실시한 후 접촉저항을 비교하였다. 그 결과 Fe함량이 증가할수록 접촉저항이 증가하는 것을 알 수 있었다.
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음극방식법은 피방식체에 외부전원을 인가하거나 보다 활성 금속을 전기적으로 연결하여 피방식체를 일정 전위까지 음극분극 되도록 하여 부식을 억제하는 방법이다. 해수 중 음극방식을 실시할 경우 생성되는 석회질 피막(Calcareous deposit)은 소요전류밀도 감소로 인한 희생양극의 수명연장 및 물리적 방호벽 역할을 한다. 그러나 일반적인 석회질 피막은 세라믹과 같은 화합물로써 밀착력이 매우 약하며, 적지 않은 피막 형성 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극전류 프로세스를 응용하여 실제 강관의 해중부 및 간만대 영역까지 석회질 피막을 균일-치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 각 조건별로 제작된 석회질 피막은 SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정 구조를 분석하였으며, 이를 바탕으로 희생양극 종류(Al, Zn) 및 1, 3,
$5mA/m^2$ 의 전류밀도 조건에서 부위-기간별 형성된 석회질 피막의 메커니즘을 해명하였다. 또한 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트, 침지-자연전위 거동을 분석 및 평가하였다. -
PVD(Physical Vapor Deposition)법은 제작 조건에 따라 그 특성이 변하므로 원하는 재료 특성을 얻기 위해서는 모폴로지, 결정배향성 등에 따른 코팅막의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 Al-Mg 막을 제작하였고, 제작된 막들에 대한 형성 메커니즘과 내식성 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 분석을 진행하였다. 또한 염수분무 및 전기화학적 양극분극 시험을 통해 Al-Mg 막의 표면 및 단면 모폴로지가 내식특성에 미치는 영향을 고찰하였다. Al-Mg 막의 모폴로지 관찰결과 Mg 함량 및 열처리 조건에 의해 단면의 주상정 형태는 입상정 또는 무형태로 변화하였고, 표면의 모폴로지는 미세하고 치밀해지는 것으로 나타났다. 결과적으로 무형태의 단면 모폴로지와 미세하고 치밀한 표면 모폴로지를 갖는 막이 우수한 내식성을 나타내었다.
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실용금속 중 가장 가볍고, 비강도 및 방진성 등이 우수한 Mg을 증발금속으로 하여 무공해 PVD방법중 하나인 진공증착(Vacuum Deposition)법으로 기판(Al 및 Zn기판) 상에 박막을 제작하였다. 부식환경 중 강판상의 마그네슘막은 약 -1300mV/SCE의 비한 전위값을 가지며
$Mg{\rightarrow}Mg^{2+}+2e^-$ 반응에 의해 기판의 부식을 방지한다. 본 실험에서 제작한 Mg막의 부식시험 결과에 의하면 졀정입이 미세한 입상정의 몰포로지가 내식성이 가장 우수한 것으로 나타났다. 여기서 Mg코팅 제작 프로세스에 대한 기초적인 설계 지침을 제시하였고 기존의 강판에서 대두되는 내식성에 대한 문제를 보완할 수 있을 것이라 사료된다. -
코팅 층과 소지 사이의 접합력 평가를 위하여 박리 시험법(Peel Off Test), 블리스터 시험법(Blister Test), 압입균열 시험법(Indentation Test), 직접 인장 시험법(Direct Full Off Test), 스카치 테이프 시험법(Scotch Tape Test), 그리고 스크래치 시험법(Scratch Test) 등이 사용되어 왔다. 이 중 박리 시험법과 스카치 테이프 시험법이 산업계에서 일반적으로 사용되고 있다. 전자 산업계에서 많이 사용되고 있는 박리시험법은 금속박막과 절연체 기판 사이의 접합력을 간단하게 측정할 수 있으며, 실험값의 재현성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 측정하는 동안 만들어지는 박리 곡선(Peel Curve)로부터 분석의 신뢰성 여부를 확인할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 박리 시험법 특성 상 금속 코팅층의 강도가 금속 피막/기판간 접합 강도를 초과하여야 하기 때문에 수백 nm 이하의 박막의 접합력 측정에는 적용하기가 어렵다. 이에 반하여, 스카치 테이프 분석법은 일정길이의 접착 테이프를 박막 표면에 붙인 후 다시 떼어내면서 접착력을 평가하는 방법으로, 박막의 접합력 평가에 적용이 가능하다. 그러나 이 방법은 합격 불합격 여부를 판정하는 정성적인 방법으로 정량평가가 어렵다. 또한, 박막에 접착 테이프를 붙일때의 압력, 테이프를 박리할 때의 각도 및 속도를 일정하게 제어하기가 쉽지 않아 결과의 신뢰성이 높지 않다. 스크래치 테스트는 탐사침(Stylus)을 이용하여 박막의 표면에 하중을 증가시키면서 기판을 이동하여, 피막의 균열이나 박리될 때의 임계 하중값 (Critical Load; Lc)을 측정하는 방법이다. 이 방법은 시편 준비가 쉽고 간단하여 빠른 분석이 가능하고, 수백 nm 이하의 박막에도 적용 가능하다. 또한, 접합력을 정량화 할 수 있기 때문에 변수에 따른 접합력 비교가 용이하다는 장점이 있다. 이와 같은 분석적 장점에도 불구하고, 스크래치 시험을 통한 접합력 측정 방법은 아직까진 산업적으로 널리 활용되지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 스크래치 테스트의 원리 및 이론에 대하여 간략히 알아보고, 스크래치 분석을 이용한 접합력 비교에 대한 실제 사례들을 소개하고자 하였다.