본 논문에서는 무인 생산 공정의 선삭 가공 시 발행하는 칩의 처리에 관한 연구를 수행하였다. 선삭시 발생되는 칩은 부품의 정밀도와 표면 조도를 저하시키는 등 품질 저하와 함께 생산성을 저해하는 요소가 되기도 한다. 이러한 칩을, 칩 브레이커를 사용하여 작은 곡률 반경으로 절단함으로써 칩 제거를 효율적으로 제어한다. 그와 함께, 다구찌 기법을 적용하여 최적의 조건으로 칩 브레이커 형상 설계 인자를 도출하는데 그 목적이 있다.
표면 플라즈몬 공명을 이용한 센서는 굴절계 기기의 일종으로서 높은 감도를 가질 뿐만 아니라 비표지 방식이라는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 재래식 SPR 칩을 이용하여 시판 술 4종의 알코올 함량을 측정하였다. 또한, 재래식 SPR 칩의 감도를 개선하기 위하여 금 박막 위에 금으로 나노형상을 구축하여 나노형상 SPR 칩을 제조하여 모형 술에 대한 감도 개선 효과를 분석하였다. 재래식 SPR 칩을 이용하여 시판 술의 알코올 함량을 측정하기 위한 검량선을 개발하였을 때 시료를 전처리 하지 않고 그대로 측정하였을 때 가장 좋은 검량선을 얻을 수 있었다. 소주, 청주, 이과두주, 탁주 등 시판 술 4종에 대한 1차 회귀식의 검량식에서 결정계수는 각각 0.992, 0.933, 0.918, 그리고 0.984로 나타났다. 한편, 재래식 SPR 칩의 감도를 개선하기 위해 나노형상 SPR 칩을 제조하기 위하여 Langmuir-Blodgett(LB) 방법을 활용하였다. 본 연구에서는 수십 nm 두께의 금 박막을 바닥층으로 하여 그 위에 나노 크기의 실리카 입자를 단분자 층으로 덮어 형틀을 제조하고 다시 그 위에 금을 증착한 후 실리카 입자를 제거하는 방법으로 나노형상을 갖는 SPR 칩을 제조하였다. 나노형상 SPR 칩의 성능을 평가하였을 때 20% 알코올 함량을 가지는 모형 술에 대해서 바닥층의 두께가 50 nm, 나노형상에서 골의 깊이가 20 nm, 나노형상의 배열주기가 300 nm일 때 SPR의 감도가 가장 좋아서 95%의 감도 향상을 얻을 수 있었다. SPR의 감도는 칩과 관련된 인자, 시료의 종류 및 상태에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 측정 목적에 알맞은 칩의 설계와 선택이 요구된다.
본 연구에서는 절삭가공시 생성되는 칩의 형상해석의 일환으로 2차원 절삭시 칩은 절삭날에 수직한 방향으로 공구경사면을 흘러간다는 기본적인 전제조건과 Kluft 등의 칩흐름각 예측에 대한 제안중 노으즈반경(nose radius) 및 기울임각의 영향을 중 첩시키고, 또한 절삭날에 연하여 미변형 칩두께(undeformed chip thickness)가 달라지 는 경우 칩흐름의 세기는 이에 비례한다는 Baart등의 가정을 도입하여 칩흐름각에 대 한 새로운 해석을 시도하였다.
상품을 제조할 때 유연성을 높이기 위해서는 칩의 형상분석이 중요한 문제 중의 하나이다. 본 연구에서는 선삭 작업에서 가공 여유각 변경에 따른 피삭재의 가공특성이 어떻게 변화되는지 분석하고 자 하였다. 피삭재는 3가지로 SM45C(기계구조용탄소강), SCM415(크롬몰리브덴강), STS303(스테인리스강)을 선택하여 정해진 가공조건인 회전속도, 이송속도와 가공 깊이에 따라 분석하였다. 특히, 선삭가공에서의 칩의 형상과 인서트 팁의 마모현상을 분석하였다. 결과적으로 칩의 형상은 피삭재의 재질과 가공깊이, 이송속도에 따라 변화됨을 알 수 있었다. 가공이송속도가 0.10mm/rev일 때와 가공깊이 0.3mm일 때가 유동형 칩으로 재질이나 가공특색을 분류하지 않고 가장 좋은 형상을 보였다.
본 연구에서는 CNC선반을 사용하여 다양한 공구재질과 절삭속도에서 벌크금속유리(BMG)의 절삭 특성을 평가하였다. 선반가공시 Zr-기 BMG의 표면거칠기와 칩 형상을 관찰하여 가공조건에 따른 절삭력과 공구툴 마모 등 절삭 특성을 비교 검토하였다. 직경 8 mm $Zr_{50}Cu_{40}Al_{10}$ BMG시험편의 절삭에는 네 종류의 절삭공구를 사용하였다. 가공후 BMG 시험편의 표면거칠기를 측정하였고, 표면거칠기에 미치는 공구 회전속도의 영향을 조사하였다. 회전속도가 빠를수록 낮은 표면거칠기를 나타내었고, 공구 재질의 영향도 크게 나타났다. 칩 형상의 관찰 결과, 산화를 일으키지 않은 BMG 칩은 단열 전단띠 발생과 함께 나선형상의 형태를 나타내지만, 산화를 일으킨 칩은 국부적으로 용융과 함께 칩들이 뭉치는 현상을 나타내었다. BMG시험편을 가공하는 동안 발생한 절삭력은 TiN-WC에서 가장 큰 값을 나타내고, PCD가 그 다음, Cermet툴에서 가장 작은 값을 나타내었다.
절삭가공의 목적은 소재의 불필요한 부분을 chip으로 제거하여 소요의 형상 치수인 새로운 표면을 만들어 내는 것이다. 실제 가공에서 소요되는 동력을 보면 대부분은 chip을 만들어 내는데 소비되기 때문에 chip의 특성은 절삭가공에 있어서 극히 중요한 인자가 되는 것이다. 본 연구에서는 많이 사용되고 있는 throw away 공구에서의 칩 브레이커의 성능을 향상시키기 위하여 실험을 통하여 기존에 사용되고 있는 공구들의 성능을 평가하고 문제점을 제시한다.
In the continuous cutting process such as turning operation, chip control is thought very important to achieve the unmanned manufacturing system. The prediction of chip breakage under the given conditions is a substantial element for chip control. In this paper, a systematic approach to know the chip breaking region is represented under the concept of equivalent parameters. to Verify the suggested model, cutting experiments are executed with a commercial type and two other type chip breakers which have modified chip breaker parameters such as land width, groove width and nose radius. predicted chip breaking regions using the 3D cutting model agrees with those obtained from the experiments.
산업계에서의 다양한 제품 개발로 인해 새로운 형상 측정기술이 요구된다. 칩패키지와 실리콘 웨이퍼로 대표되는 광산란 표면 특성을 가진 제품들의 형상 측정은 거친 표면을 가진 반면 수마이크로의 형상 측정 정밀도를 요구하기 때문에 기존의 측정법으로는 기대하는 성과를 이루지 못해왔다. 현재까지 기존의 정통적인 측정법을 통해 측정 시도되어 온 방법들은 다음과 같이 두 방법으로 요약된다. 첫째, Kwon과 Han등은 경면(specular surface)을 측정하던 정통적인 간섭계에 10.6$\mu$m파장의 $CO_2$레이저를 광원으로 사용함으로써 가시광선 영역에서의 광산란 표면을 적외부 영역에서 경면화 하여 측정하였다. (중략)
This paper suggests a systematic methodology to predict chip forms using the experimental design technique and the neural network. Significant factors determined with ANOVA analysis are used as input variables of the neural network back-propagation algorithm. It has been shown that cutting conditions and cutting tool shapes have distinct effects on the chip forms, so chip breaking. Cutting tools are represented using the Z-map method, which differs from existing methods using some chip breaker parameters. After training the neural network with selected input variables, chip forms are predicted and compared with original chip forms obtained from experiments under same input conditions, showing that chip forms are same at all conditions. To verify the suggested model, one tool not used in training the model is chosen and input to the model. Under various cutting conditions, predicted chip forms agree well with those obtained from cutting experiments. The suggested method could reduce the cost and time significantly in designing cutting tools as well as replacing the“trial-and-error”design method.
LCD 디스플레이 등에 사용되는 글래스 패널 위에 bare si die를 직접 실장하는 COG 플립칩 패키지의 경우 Au 범프와 ITO 패드 간의 전기적 접속 및 접합부 신뢰성 확보를 위해 접속소재로서 ACF (anisotropic conductive film)가 사용되고 있다. 그러나 ACF는 고가이고 접속피치 미세화에 따라 브릿지 형상에 의한 쇼트 등의 문제가 발행할 수 있어 NCP (non-conductive paste)의 상용화가 요구되고 있다. 본 연구에서는 NCP를 적용한 COG 패키지에 있어서 온도, 압력 등의 열압착 본딩 조건과 NCP 물성이 Au-ITO 접합부의 전기적 및 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. NCP는 에폭시 레진과 경화제, 촉매제를 사용하여 다양하게 포뮬레이션을 하였고 DSC (Differential Scanning Calorimeter), TGA (Thermogravimetric Analysis), DEA (Dielectric Analysis) 등의 열분석장비를 이용하여 NCP의 물성과 경화 거동을 확인하였다. 테스트 베드는 면적 $5.2{\times}7.2\;mm^2$, 두께 650 ${\mu}m$, 접속피치 200 ${\mu}m$의 Au범프가 형성된 플립칩 실리콘 다이와 접속패드가 ITO로 finish된 글래스 기판을 사용하였다. 글래스 기판과 실리콘 칩은 본딩 전 PVA Tepla사의 Microwave 플라즈마 장비로 Ar, $O_2$ 플라즈마 처리를 하였으며, Panasonic FCB-3 플립칩 본더를 사용하여 본딩하였다. 본딩 후 접합면의 보이드를 평가하고 die 전단강도로 접합강도를 측정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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