• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.7 no.6
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• pp.1047-1055
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• 2006

We patterned nano-width lines on a super hard bulk diamond substrate by varying the ion beam current and ion beam sources with a dual beam field ion beam (FIB). In addition, we successfully fabricated two-dimensional nano patterns and three-dimensional nano plate modules. We prepared nano lines on a diamond and a silicon substrate at the beam condition of 30 kV, 10 pA $\sim$ 5 nA with $Ga^+$ ion and $H_2O$ assisted ion sources. We measured each of the line-width, line-depth, etched line profiles, etch rate, and aspect ratio, and then compared them. We confirmed that nano patterning was possible on both a bulk diamond and a silicon substrate. The etch rate of $H_2O$ source can be enhanced about two times than that of Ga source. The width of patterns on a diamond was smaller than that on a silicon substrate at the same ion beam power The sub-100 nm patterns on a diamond were made under the charge neutralization mode to prevent charge accumulation. We successfully made a two-dimensional, 240 nm-width text of the 300-lettered Lord's Prayer on a gem diamond with 30 kV-30 pA FIB. The patterned text image was readable with a scanning electron microscope. Moreover, three dimensional nano-thick plate module fabrication was made successfully with an FIB and a platinum deposition, and electron energy loss spectrum (EELS) analysis was easily performed with the prepared nano plate module.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2004.11a
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• pp.249-254
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• 2004

광의 효율적 사용을 위해 표면에 마이크로 그루브가 새겨진 고성능 광학 부품의 개발이 활발하고, 이들 부품의 다량 생산을 위한 초정밀 금형제조기술이 각광을 받고 있다. 최근의 초정밀 미세 기계가공의 경우 간단한 공정으로 이러한 마이크로 그루브 금형을 제작할 수 있다. 특히 조명각 변조용 렌티큘러 렌즈와 같이 실린더형 그루브 금형의 경우에는 기존의 Lithography, MEMS, LIGA 등 광 에너지를 이용한 다른 제조방법들에서는 가공하기 어려운 점이 있으나, 기계가공에서는 쉽게 제작가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 이러한 미세기계가공기술의 장점을 활용하여 U 형 마이크로 그루브를 가진 Lenticular 렌즈용 금형을 가공하고자 하였다. 가공에는 3 축 구동의 초정밀 미세 복합가공기와 단결정 천연 다이아몬드공구가 사용되었고, 가공방식은 마이크로 세이핑 공정을 적용하였으며, 가공 금형 재료에는 Brass와 무전해 Nickel이 사용되었다. 실험을 통하여 금형가공시의 절삭력, 칩 형상, 가공표면 등의 분석이 수행되었으며 이를 기반으로 여러 가지 가공문제점을 해결하고, 최종적으로 양호한 렌티큘러렌즈용 금형을 가공하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2002.02a
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• pp.231-238
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• 2002

미세 절삭에 의한 마이크로 형상가공 및 이를 이용한 미세금형 가공기술개발을 위하여 절삭 공구를 이용한 기계적 미세 가공법에 대한 고찰과 더불어 shaping, end-milling, drilling 등의 가공이 가능한 기계적 미세 가공시스템을 구성하고 이를 이용한 미세 치형 그루브와 미세 격벽 등 미세 형상 구조의 금형 개발을 위한 가공실험을 수행하였다. 본 실험에서는 먼저 shaping 방식으로 세 종류의 다이아몬드 바이트를 사용하여 알루미늄, PMMA, Nickel, 황동 등의 소재에 pitch $150{\mu}m$, 높이 $8{\mu}m$ 내외의 미세 치형의 금형 코어를 가공하였고, 다음으로 Z축에 air spindle을 설치하여 $\phi0.2mm$의 end-mill(WC)을 사용하여 황동 소재에 깊이 $200{\mu}m$, 폭 $200{\mu}m,\;100{\mu}m,\;50{\mu}m,\;30{\mu}m$의 두께 변화를 주어 미세 격벽에 대한 가공실험을 하였다. 미세 구멍가공실험으로는 drilling 전용장비를 구성하여 $\phi0.6\~0.15mm$의 drill공구로 SM45C와 세라믹$(Si_3N_4-BN)$ 소재에 스텝이송방식에 의한 미세 구멍 가공 실험을 실시하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.5 s.170
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• pp.16-20
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• 2005

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2000.11a
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• pp.951-954
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• 2000

This paper presents a new cutting method, i.e. diamond cutting, aided by electrolysis, in order to cut ferrous materials with diamond tools. Diamond cutting is widely applied in manufacturing ultraprecision parts such as magnetic disk, polygon mirror, spherical/non-spherical mirror and copier drum, etc. because of the diamond tool edge sharpness. In general, however, diamond cutting cannot be applied to cutting steels, because diamond tools wear excessively in cutting iron based materials like steel due to their high chemical interaction with iron in high temperature. In order to suppress the diffusion of carbon from the diamond tool and to reduce increase of cutting force due to size effect, we attempt to change chemically the compositions of iron based materials using electrolysis in a limited part which will be soon cut. Through experiments under several micro-machining and electrolysis conditions, cutting using electrolysis, compared to conventional cutting, was found to result in a great decrease of the cutting force, a better surface and much less wear tool.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.1495-1508
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• 1990

There are requirement of surface roughness in mechanical elements that has minute surface of several nm degree. When high precision surface roughness measurement is made with stylus type surface roughness measuring apparatus, measuring accuracy depend on the tip radius of diamond stylus. Therefore, ultra precision machining was accomplished using ion sputter machining in order to machining the stylus tip radius less than 0.5.mu.m, which is impossible through lapping machining. In this study, optimal machining condition for the ion sputter machining was obtained through the experiment under the various varing machinbing quantity and condition of diamond stylus. And as the result of applying this optimal condition, the good result was obtained that machining probability of stylus tip radius less than o.5.mu.m is 93%.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1992.04a
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• pp.55-59
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• 1992

최근 신 연삭 공구인 미세한 지립의 다이아몬드 휠을 이용함으로써 고경도와 취성을 지니는 엔지 니어링 세라믹스등의 신소재및 초경재 등 난삭재류를 대상으로 경면 가공을 추구하고자 노력이 진행중이다. 이는 래핑이나 폴리싱 등의 유리 지립에 의한 경면 창성법에 비하여 가공 능률이나 가공 정도가 높고 곡면이나 홈 등의 복잡 형상부의가공에도적용할 수 있다는 잇점이 있기 때문이다. 따라서 현재 이러한 신 연삭 가공법은 지금까지 연삭 가공후에 연마 가공 공정을 부가함으로써 초정 밀 효과를 지닐 수 있었던 각종 부품들에대한 단일 최종 마무리가공 공정으로의 응용에많은 기대를 걸고 있다. 본 연구는 높은 압축 강도치, 고온경도치와 내마모성, 강성 등을 지님으로써 외부 압력에 대한 변형률이 극히 적어 금형 칫수에가까운 제품을 생산할 수 있다는 특성으로 근래그 사용도가 급증 하고 있는 초경합금 금형재를 대상으로 해그 동안 난삭재에 대한 최적 가공 조건 설정이 정립되어 있지 못했던 관계로 인하여 기존의 숙련자 경험에만 주로 의존 할 수 밖에 없었던 단순한 다이아몬드 연삭 공구의 활용추세로부터 탈피하고 Diamond wheel 및 범용 연삭 공구를 최적으로 활용함으로써 연삭 가공의 초정밀화를 달성하며후 가공을 생략할 수 있는 가공 공정을 창출 해내기위하여, 상관 관계를 연삭 저항 및 가공 표면 품위등의 측면으로분석, 평가해봄으로써 초정밀 가공 차원에서의 최적 가공 조건 설정을 위한 지침을 명확하게 규명하기 위하여 실험적으로 수행하게 된 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.265-265
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• 2004

최근 IT산업으로 대표되는 광통신 및 광신호 전달에 이용되는 광 반사경 및 렌즈어레이, 광가이드 판넬(BLU, FLU)등 광부품의 수요가 급증하고 있고, 이의 생산을 위한 다양한 제조공정이 연구 개발되고 있다 근년까지 이러한 마이크로 광부품의 제조방법은 포토리소그래피, 에칭기술을 베이스로 한 MEMS 기술, PDMS를 이용한 복재기술에 크게 의존하고 있다. 기계적 가공법으로는 오래전부터 초정밀 경면 선삭이나 연삭에 의한 마이크로 렌즈와 미세 패턴의 금형가공이 이루어져 왔다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.256-256
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• 2004

Micro/Meso 기계적 가공은 기존 MEMS 공정에서 제작할 수 없었던 높은 세장비(aspect ratio)를 가지는 제품을 가공할 수 있을 뿐만 아니라 보다 높은 가공 정밀도를 획득할 수 있다. 따라서, 미소 부품에 대한 마이크로/매소 단위의 미세 절삭 가공을 위해서는 공간적 측면과 에너지 소비, 정밀도 측면에서 효율적인 시스템을 구성하기 위해서 마이크로 머시닝 전용 기계가 요구된다. 이에 본 연구에서는 '마이크로 팩토리' 의 기본 공작기계인 마이크로 선반을 개발하여 초정밀 미소 절삭에 대한 연구를 진행 중에 있다.(중략)

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.28 no.6
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• pp.694-700
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• 2011

Since polycrystalline diamond (PCD) has high hardness like diamond, it has been used as tool material for lathe and milling of non-ferrite material. A micro tool fabricated from PCD material can be used for micro machining of hard material such as tungsten carbide, glass, and ceramics. In this paper, micro PCD tools were fabricated by micro EDM (electrical discharge machining) and used for micro grinding of glass. Craters generated on the tool surface by EDM spark work as like grits in grinding process. The effects of tool shapes, tool roughness and PCD grain size were investigated. Also studied was a hybrid process combining electrochemical discharge machining (ECDM) and micro grinding for micro-structuring of glass.