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- 저자 : 강석경(S. Kang) (검색결과 4 건)
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강석경(S. Kang),신소민(S. Shin),황혜나(H. Hwang),김산하(S. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
볼트 체결 공정은 전자기기부터 항공, 국방 등 다양한 산업군에서 필수적으로 필요한 공정이다. 볼트가 임의로 풀리는 현상이 발생하거나, 볼트가 부서지게 되면 큰 사고의 원인이 될 수도 있기 때문에 볼트는 강건하게 체결 되어 있어야 하며 고품질의 제품을 생산하기 위해서는 체결 과정을 정밀하게 제어해주는 기술이 필요하다. 최근 생산량을 극대화하기 위해 공정의 자동화에 대한 지속적인 개발과 투자가 진행되고 있는 가운데, 볼트 체결 또한 자동화를 위한 노력이 이어지고 있다. 안정적인 볼트 체결에 필요한 축력을 발생시키기 위해서는 적정 토크로 체결시키는 것이 중요하지만 부품에 따라 동일한 토크로 체결함에도 볼트 축력의 편차가 크게 발생하는 문제가 있으며, 이는 자동화 기술을 적용하는 데에 어려움으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 체결 토크의 주요 영향 인자인 표면 형상과 표면 거칠기, 표면 경도가 체결 토크에 어떤 작용을 하는지 확인한다. 먼저, 볼트와 강판의 자리면에서 발생하는 체결 토크를 높은 정밀도로 측정 가능한 마찰 실험 시스템을 구축한다. 볼트와 강판 간 마찰 실험 결과들과 각 부품들의 표면 형상 측정 데이터들을 비교 분석함으로써 표면 형상에 따른 체결 토크 변화 양상을 확인한다. 또한 동일한 볼트에 대하여 다른 소재의 강판을 체결하였을 때 자리면 마찰 계수가 달라지는 것을 실험적으로 확인하고, 그 원인이 강판의 표면 거칠기와 표면 경도가 달라지기 때문임을 실험적으로 검증한다. 마지막으로 본 연구에서는 표면 형상 변수, 표면 거칠기, 경도 등 자리면 표면 성질에 따른 체결 마찰 변화의 경향성을 설명하기 위한 접촉역학 기반의 마찰 이론 모델을 제시한다.
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강석경(S. Kang),김성재(S. J. Kim),정지훈(J.-H. Jeong),김산하(S. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
기계의 하우징부터 작은 전자기기의 부품까지 다양한 산업분야에서 표면의 정밀한 연마공정은 필수적이다. 또한, 디스플레이 등 전자부품들의 경우 점점 더 미세화되고 있는 가운데 이를 구현하기 위한 초정밀 연마공정 기술의 필요성이 지속적으로 요구되고 있다. 더욱이 최근 메모리 칩의 패키징 기술이 발전됨에 따라 특수한 종류의 금속기판을 필요로 하는 부분이 점점 더 많아지고 있기 때문에, 더욱더 단단하고 동시에 정밀한 연마가 가능한 연마기술의 개발이 요구되고 있다. 현재 정밀한 표면연마를 위해 널리 사용되고 있는 방식은 분리-연마재(Loose-abrasive) 방식으로, 이 방법은 슬러리용액에 포함된 수십 나노미터 크기의 연마입자들을 물체의 표면에 분산시키고, 기계적으로 연한 패드 혹은 천을 통해 입자들에 압력을 가하며 상대운동을 시킴으로써 연마를 진행한다. 하지만 연마공정 후 분산된 연마입자를 제거하는 세정공정이 추가적으로 필요하며, 이때 다량의 폐수가 발생되어 결과적으로 공정비용이 높아지는 문제가 있다. 반면 연마입자가 패드에 고정되어있는 고정-연마재(Fixed-abrasive) 패드의 경우, 간단한 공정으로 손쉽게 사용이 가능하다는 장점이 있지만 고정 연마입자의 크기가 수 마이크로 이상으로 크며, 입자사이즈의 편차 또한 크기 때문에 정밀한 연마수행에 한계가 있다. 본 연구에서는 직경 10-20 nm 와 높이 5-7 μm의 수직으로 정렬된 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT) 박막을 연마패드 표면에 함침하여, CNT 의 끝이 긁힘마멸 현상을 통해 정밀한 표면연마를 수행하였다. CNT는 기계적 강도가 뛰어나며, 초 미세한 직경 크기를 기반으로 기존 분리-연마 방식보다도 정밀한 연마를 가능하게 한다. 본 논문에서는 표면에 고정된 CNT 에 의현 긁힘마멸 현상을 실험적으로 분석하고 표면연마 성능을 확인한다.
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연마율 개선을 위한 화학적기계연마 패드 표면돌기의 기계적 특성 제어
류현준(H. J. Ryu),김동근(D. G. Kim),강석경(S. Kang),정지훈(J.-H. Jeong),김산하(S. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
화학적 기계연마공정은 웨이퍼 표면을 평탄화 또는 적층 구조의 막두께를 조절하기 위해 적용되는 공정으로, 연한 패드를 압착하여 미세한 나노 연마 입자를 대상 표면에 접촉시킨 후 상대운동을 수행함으로써 수 나노 이하 조도의 정밀한 표면 가공을 진행한다. 화학적기계연마 공정의 우수한 평탄화 기능은 초고정밀의 표면 형상을 제작하는 집적 소자 생산 라인에 필수적인 요소공정으로써 자리잡고 있다. 그러나 이러한 초정밀 공정의 필수 소모품인 연마 패드의 표면을 살펴보면 형상 및 기계적인 특성이 매우 불균일하며, 이로 인해 다양한 소재에 대한 연마 공정 메커니즘 파악이 어렵기 때문에 생산 현장에서 많은 엔지니어들이 경험에 의존하여 공정을 제어하고 있다. 본 연구에서는 화학적기계연마 공정을 패드와 기판의 접촉면을 구성하는 미세한 단일 접촉점에서 연마 거동을 정밀하게 분석함으로써 연마 거동 이해를 함양한다. 패드 표면의 미세한 단일돌기의 기계적 특성에 따른 연마 거동을 실험적으로 분석하고, 접촉역학 이론을 통해 주요 거동을 설명한다. 뿐만 아니라 단일 접촉점의 표면에 막질 적층 구조를 코팅하여 제작한 이종 적층 구조 연마 패드를 소개한다. 리소그래피-레플리카 공정으로 단일미세돌기 핀 및 다수미세돌기 연마패드를 제작, 슬러리 환경하에 연마 실험을 수행함으로써 이종 적층 구조의 연마 패드가 기존의 단일 소재 연마 패드들에 비해 연마율 향상 및 연마 패드 형상 수명 연장이 가능함을 검증한다.
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