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이주현(J. H. Lee),양찬영(C. Y. Yang),김보현(B. H. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
실리콘 카바이드(Silicon Carbide, SiC)는 화학적으로 안정적이고 고내열성을 가지고 있으며 열충격에 강하다는 특성을 가지고 있다. 고온, 고전압 환경에서 뛰어난 특성을 가지고 있는 실리콘 카바이드는 고출력 전력반도체, CVD 공정, 섬유 등에 사용되고 있다. 여러 반도체, 우주 항공 분야 등에 사용됨에 따라 실리콘 카바이드에 미세 구멍 또는 홈을 가공하는 것에 대한 요구가 커지고 있다. 미세 가공을 하는 방법으로는 기계적 가공, 방전 가공, 레이저 가공 등이 있으며 본 연구에서는 방전 가공(Electrical Discharge Machining, EDM)을 이용하여 실리콘 카바이드에 구멍과 홈을 가공하였다. 방전 가공은 경도가 높은 실리콘 카바이드와 같은 재료에 미세 가공을 할 경우 기계적 가공에 비해 비교적 쉽게 가공할 수 있다. 공구 재료로는 후속 기계가공을 고려하여 실리콘 카바이드보다 경도가 높은 다결정 다이아몬드(Polycrystalline Diamond, PCD)를 사용하였으며, 와이어 방전가공으로 지름 100 μm 의 공구를 제작하여 사용하였다. 실리콘 카바이드에 방전 가공 시, 사용하는 축전 용량에 따라 방전 에너지 크기가 달라지므로 축전 용량의 변화에 따른 구멍과 홈의 거칠기, 방전흔의 크기, 방전 갭, 가공 시간, 그리고 공구의 마모 정도의 차이를 측정하여 비교하였다. 본 실험에서 사용한 SiC는 4H-SiC와 Sintered SiC 이며, 각 SiC에 같은 조건으로 구멍과 홈을 가공하여 SiC 종류에 따른 가공 특성의 차이를 비교하였다.
김민기(M. K. Kim),양찬영(C. Y. Yang),김보현(B. H. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구에서는 미세 디스크 공구를 제작하여 초경 합금에 미세 홈(Micro Groove)을 절삭 가공하였다. 디스크 공구는 다결정 다이아몬드(Polycrystalline Diamond, PCD)가 사용되었으며, 방전 가공으로 제작되었다. 높은 회전 및 이송 속도를 가진 디스크 공구를 이용하여 적은 가공시간으로 다수의 미세 홈을 절삭 가공하였다. 방전 가공으로 공구를 제작할 때 축전 용량(Capacitance)에 따라 공구의 표면 거칠기가 변화하며, 이는 공구에 의해 절삭 가공되는 홈의 표면에도 영향을 주므로 이에 대한 분석을 수행하였다. 다수의 홈 가공 시 공구의 마모는 미세 홈의 형상 변화를 야기하므로, 이를 제어하기 위한 공구 마모를 분석하였다. 가공 시 축전 용량, 공구 형상, 공구의 회전 속도와 이송 속도 등의 조건을 변화시키며 홈의 표면 상태와 형상 정밀도를 관찰하였으며 공구 마모를 측정하여 균일한 홈 가공을 위한 최적의 조건을 결정하였다. 본 연구에서 시행한 가공 방식은 초소형 전자기기 부속품의 배선 및 방열을 위한 홈의 가공, 냉각 또는 가열을 위한 유체의 유로, 반도체 웨이퍼의 절단 등 미세 공정에서의 활용이 기대되며, 향후 이를 위해 SiC, Cu 등 타 재료에 대한 후속 연구가 요구된다.