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저온동시소성세라믹저온동시소성세라믹저온동시소성세라믹저온동시소성세라믹LTCC( ) Via punchingLTCC( ) Via punchingLTCC( ) Via punchingLTCC( ) Via punching
금형제작 기술지원금형제작 기술지원금형제작 기술지원금형제작 기술지원
기술지원성과조사서기술지원성과조사서기술지원성과조사서기술지원성과조사서( )( )( )( )
2005. 9.2005. 9.2005. 9.2005. 9.
지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 일 진 기 계일 진 기 계일 진 기 계일 진 기 계
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제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문
산 업 자 원 부 장 관산 업 자 원 부 장 관산 업 자 원 부 장 관산 업 자 원 부 장 관 귀 하귀 하귀 하귀 하
본보고서를 저온동시소성세라믹 금형제작기술지원“LTCC ( ) Via punching 지원” ( 기간 : 2004.
1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)
와이어 방전 가공와이어 방전 가공와이어 방전 가공와이어 방전 가공2.2.2.2.
금형 설계 및 제작금형 설계 및 제작금형 설계 및 제작금형 설계 및 제작3. LTCC Via Punch3. LTCC Via Punch3. LTCC Via Punch3. LTCC Via Punch
제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333
부록부록부록부록
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제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111
제 절 기술 지원 필요성제 절 기술 지원 필요성제 절 기술 지원 필요성제 절 기술 지원 필요성1111
지원 업체는 현재 산업 설비 및 자동화 기기와 반도체 가전제품 자동차 부품용 정, ,
밀 금형을 생산 공급주이며 금형 설계 및 제작 등 모든 공정을 보유하고 있다 일, .
본에서 독점 하고 있는 저온동시소성세라믹 금형을 지원 업체LTCC( ) Via punching
에서 유일하게 개발하기 위하여 많은 시행착오를 거쳤으나 가공기술부족으로 성공
하지 못하였다.
저온동시소성세라믹 금형은 홀의 형상 공차 및 위치 공차를LTCC( ) Via punching
만족 시켜야 한다 와이어 방전가공으로 홀을 가공하였으나 홀의 형상 공차를 만족.
시키지 못하였으며 순차적으로 홀을 가공하여 금형의 열 변형으로 인하여 홀의 위
치공차를 만족시키기 어려웠다 홀 가공의 경우 일반적으로 와이어가 홀의 중심에.
서 홀의 반경까지 수직한 방향으로 접근한 후 원주를 따라 방전 가공하여 홀을 가
공하였다 이때 와이어가 처음 홀의 치수와 만나는 부분에서 과잉 가공되어 홀의.
형상에 손상을 가져온다 이와 같은 문제로 인하여 새로운 홀의 가공 방법과 홀의.
위치 공차를 만족시키기 위한 공정 개선이 절실하였다 금형의 열변형 구조 해석을.
통하여 홀의 가공 순서에 따른 오차를 최소화 할 수 있는 공정 개잘 및 초정밀 절
삭 가공기술을 개발할 필요가 있었다.
지원 업체는 프레스 금형의 열 변형 구조 해석을 위한 의 부재와 기술인력의S/W
부족으로 금형의 최적 설계 및 공정 개선에 애로를 격고 있어 기술 지원이 절실하
였다.
제 절 기술 지원 목표제 절 기술 지원 목표제 절 기술 지원 목표제 절 기술 지원 목표2222
저온동시소성세라믹 금형 설계 제작LTCC( ) Via punching○
홀 형상의 치수공차 이내- 0.005㎜
홀과 홀 사이의 공차 이내- Pitch 0.01㎜
프레스 공정 후 제품 의 요구 할계 이내- LTCC Burr 0.005㎜
표면 결함 육안 검사 시- 無
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제 절 기술 지원 내용제 절 기술 지원 내용제 절 기술 지원 내용제 절 기술 지원 내용3333
기술지원 내용기술지원 내용기술지원 내용기술지원 내용1.1.1.1.
저온동시소성세라믹 금형을 설게 제작하기 위하여 다음과LTCC( ) Via punching ・
같은 기술지원을 수행하였다.
성형 해석을 이용한 금형의 열 변형 해석 수행○
금형의 열 변형 해석 수행-
가공 실험으로 해석 결과와 비교하여 열에 의한 영향 분석-
불량을 해소하기 위한 방안 마련- pitch
금형 최적 설계LTCC Via punching○
홀 가공 기술 개발○
와이어 방전가공으로 홀 가공 시 발행하는 홀의 결함 제거-
기술적 실적기술적 실적기술적 실적기술적 실적2.2.2.2.
금형의 홀은 매우 정밀한 형상 공차와 위치 공차를 요구한다 홀의 가공LTCC Via .
은 기존의 가공 경로가 적절하지 못하여 형상의 오차가 발생하였으며 이는 요구되
는 공차를 벗어났다 이를 개선하기 위하여 가공 프로파일을 수정하였으며 수정된.
프로그램으로 가공한 결과 홀의 진원도를 맞출 수 있었다.
의 요구공차는 이나 가공 결과 공차를 벗어나 불량이 발생하였다 방전 가pitch 5 .㎛
공시 와이어와 금형의 소결부에서 발생하는 열이 불량의 원인으로 보고 방전 가공
의 성형 해석 및 시작금형으로 실험을 하였으나 열에 의한 영향은 매우 작아 pitch
에 영향을 미치지 못하였다 이에 업체의 공정 환경을 분석한 결과 방전기 주위에.
프레스 등의 타발 가공 장비가 위치하여 열악하였다 주위 장비로부터 발생하는 노.
이즈가 불량의 원인으로 판단되어 와이어 방전기에 방진 설비를 구축하였다 실험.
결과 의 불량이 해소되었다pitch .
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제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222
제 절 기술 지원 성과제 절 기술 지원 성과제 절 기술 지원 성과제 절 기술 지원 성과1111
정밀한 홀의 형상과 가 정밀한 저온동시소성세라믹 금형pitch LTCC( ) Via punching
을 설계 제작 기술을 지원하여 다음과 같은 성과를 얻었다.・
경제적 성과경제적 성과경제적 성과경제적 성과1.1.1.1.
금형의 국산화 개발로 수임금형에 비해 제작비용 절감 납기 단축으로 인한LTCC ,
생산 효율성 향상과 기존 유휴금형을 신 기종으로 개발 양산금형으로 수정을 함으,
로서 경비 절감 및 연구개발 기한을 단축하였다 금형 국산화를 완료함으로써 신.
기종 금형 제작 시 기존의 유휴금형의 핵심부분을 개조하여 재활용하였고 일본금형
업체에서도 시도하지 못하였던 유휴금형의 재활용이 가능하게 되었다 신규 금형.
제작 시에도 기존의 일본 의 금형과 대비하여 납기 단축 경비 절감 및 생산UHT ,社
효율성 향상에 기여하였으며 백만원의 비용절감 및 일 이상 납기를 단축 할24 30
수 있었으며 수정 금형에도 경우는 백만원의 비용절감 및 일 이상의 납기 단, 22 30
축을 할 수 있었다.
기술적 성과기술적 성과기술적 성과기술적 성과2.2.2.2.
금형은 일본 가 세계시장의 를 독점하고 있으며LTCC Via Punching UHT 95% ,社
국내의 경우 전량 수입에 의존하고 있다 이번에 제품의 형상 치수를 오차범위 안.
에 두는 홀 가공 방법의 개선과 열에 의한 금형의 열변형 해석을 검토함으로써 홀
간의 를 일정하게 유지하는 기술을 개발함으로써 금형의pitch VTCC Via Punching
독자적인 가공기술을 획득할 수 있었으며 비용 절감 및 납기 단축을 할 수 있어
일본 기업에 대해 경쟁력을 갖출 수 있게 되었다 또한 대량의 홀을 가공할 때.
열변형 해석을 적용함으로써 최적의 공정을 찾아 시행착오를 줄이기 위한 응용 기
술의 적용이 확산될 것으로 기대된다.
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제 절 기술 지원 수행제 절 기술 지원 수행제 절 기술 지원 수행제 절 기술 지원 수행2222
1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)1. LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)
회로 및 부품의 고속신호 대응을 위하여 저저항도체인 를 내부전극으로 사Ag, Cu
용하고 이러한 전극을 온도 이하로 소성이 가능한 저유전율, 900 Glass-ceramic℃
을 이용하여 수동소자를 차원 배열하여 모듈화하는 저온동시 성형 세라, R, L, C 3
믹의 총칭
개요개요개요개요1) KTCC1) KTCC1) KTCC1) KTCC
휴대용 전자기기의 소형화와 비용절감을 위한 노력이 경주되면서 필연적으로 이들
을 구성하는 수동소자들의 집적화에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다 능.
동기능의 소자들은 거의 대부분 실리콘 기술에 기반을 둔 고밀도 집적 회로로 통합
이 이루어지면서 단지 몇 개의 칩 부품으로 구현되고 있지만 반면에 수동소자 저, (
항기 커패시터 인덕터 등 의 집적화는 거의 이루어지지 못하여 개별 소자가회로기, , )
판 상에 납땜 등의 방법으로 부착되고 있는 실정이다 따라서 전자기기의 소형화와.
이들 수동소자의 성능 향상 및 신뢰성을 증진시키기 위한 수동소자의 집적화 기술
에 대한 요구가 날로 증대되고 있으며 이런 문제를 해결할 수 있는 한 가지 방법,
으로 저온동시소성세라믹 을 이용한(Low Temperature Cofired Ceramics: LTCC)
집적화 기술이 현재 활발히 연구되고 있다.
가 의 주요 특성가 의 주요 특성가 의 주요 특성가 의 주요 특성) LTCC) LTCC) LTCC) LTCC
와 같은 기술발전은 전기적으로 고속 시스템에LTCC integrated ceramic packaging
대한 부품차원의 대응과 기능구현을 위한 공간한계를 극복하기 위해서 밀도 적/多 高
층화 시킬 수 있는 기술적 한계극복을 통해 점차 표면실장 부품수를 줄이고 많은
능 수동소자들의 통합과 의 대폭적인 축소를 가능하게 한다 특징은 다/ Size . LTCC
양한 유전재료 사용할 수 있으며 또한 유전율 도 까(High 0, High )fmf ( ) 5~1000ε ε
지 다양한 재료를 사용할 수 있고 반도체와 열팽창계수가 동일 하, (6 * 10-6 ppm)
여 정합이 유리하며 고적층 층 이상 까지 가능하다 또한 동 기술은 다음과 같, (100 ) .
은 회로 및 부품의 고속신호대응이 가능하도록 신호전달 특성과 고밀도 실장이 아
주 유리하다.
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특성 잉피던스특성 잉피던스특성 잉피던스특성 잉피던스Zc : , Ka : Cross-talk NoiseZc : , Ka : Cross-talk NoiseZc : , Ka : Cross-talk NoiseZc : , Ka : Cross-talk Noise※※※※
그림 의 특징그림 의 특징그림 의 특징그림 의 특징1. LTCC1. LTCC1. LTCC1. LTCC
는 설계자에게 고적층을 가능케 하여 괌범위한 설계LTCC wkdbeh(Design of
를 제공해주며 수십 개의 및 능동소자들을freedom) , capacitor, resistor, inductor
그림 과 같이 다충구조 로 집접 적층화 할 수 있도록 해준2 (multiplaye. architecture) /
다 그러나 이를 달성하기 위한 여러 가지의 들이 있는데 그중 재. key technology ,
료기술과 공정 기술은 기술적 난이도가 매우 높다 첫째 동시 소성시에process( ) .
서로 다른 소자 들 간의 화학적 물리적 상호작용이 기능적 특성에 영향을(R, L, C) /
줄 수 있으며 결국 각 소자별 비효과적인 특성결과를 초래하게 할 수 도 있다 둘.
째로 는 소성 구조에 심각한 결함 를 발thermo-mechanical incompatibility defects( )
생시킬 수도 있다 기판의 제조방법은 약 도 정도의 낮은 온도에서 녹는점. LTCC 900
이 낮은 글라스와 세라믹을 혼합 소성 하여 적당한 유전율을 갖는 를Green sheet
형성시키고 그 위에 이나 을 주 원료로 한 를 인쇄하여 기판을 형Paste銀 銅 導電性
성하고 냔색 등의 수동소자를 기판내부에 시켜 적capacitor, re , inductor embeded
층 후 집적화 경박단소화 고신뢰성을 갖는 를 만든다, , substrate .高
그림 의 구조그림 의 구조그림 의 구조그림 의 구조2. LTCC2. LTCC2. LTCC2. LTCC
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이러한 기술은 과거 고온소성 방식과 비교하여 가격이 다소 비싸며 열전도LTCC ,
도가 다소 떨어지며 기계적 강도 등이 약한 면이 있으나 소성온도가 낮고 수동소, ,
자의 가 가능하고 고적층이 가능하여 소형화 고신회성 고밀도화 고주파embeded , , ,
대응이 가능하여 단말기용 부품개발 시 뒤에 여러 측면에서 유리한 점들이 많이 단
말기 송 수신단의 복합모듈에 많이 응용되고 있다 고온소성 와의 개략적 특/ . HTCC( )
다른 전송선로와의 연계도 용이하다 그림 에는 를 이용한. 4 inductive window
도파로 필터의 구조가 나타나 있는데 의 크기를 가지며LTCC , 2.4*0.36*0.011 inch
두께의 기판내에 구현될 수 있다0.076 inch LTCC .
그림 기판 내에 구현된 필터의 구조그림 기판 내에 구현된 필터의 구조그림 기판 내에 구현된 필터의 구조그림 기판 내에 구현된 필터의 구조4 LTCC inductive window4 LTCC inductive window4 LTCC inductive window4 LTCC inductive window
나 수동부품의 집적을 이용한 모듈나 수동부품의 집적을 이용한 모듈나 수동부품의 집적을 이용한 모듈나 수동부품의 집적을 이용한 모듈))))
기술의 바람직한 응용분야는 저항기 커패시터 및 인덕터 등의 수동 소자를LTCC ,
다른 능동 기능의 소자와 함께 집적하여 하나의 기능성 모듈을 제작하는 것이다.
앞에서 기술한 바와 같이 여러개의 수동부품을 적층구조의 모듈에 집적시킬LTCC
경우 인터커넥트 및 이에 따른 임피던스 정합의 문제를 해소할 수 있고 또한 성능
의 향상과 제조비용의 감소 등의 이들을 볼 수 있다.
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그림 에는 이리듐 위성통신의 단말기에 사용되는 리시버 모듈이 나타나 있는데5 ,
개의 매설된 부품과 개의 표면 실장된 부품으로 구성 되어 있다26 (embedded) 16 .
이와 같이 고밀도의 모듈은 스위치 코일 임피던스 정합T/R , ESD protection, bias ,
회로 보호기 그리고 저잡음 증폭기 등의 다양한 소자를 모두 집적시킨 결과, limiter
물이다 그리고 그림 에는 기술을 이용하여 일반적이 휴대전화 단말기의 수. 6 LTCC
동부품을 집적시킨 결과 단말기 당 약 달러 정도의 수동부품을 이룬 예를 보여준4
다.
Integrated Receiver for Iridium HandsetIntegrated Receiver for Iridium HandsetIntegrated Receiver for Iridium HandsetIntegrated Receiver for Iridium Handset
그림 기술을 이용하여 제작한 위성통신용 단말기의 리시버 모듈그림 기술을 이용하여 제작한 위성통신용 단말기의 리시버 모듈그림 기술을 이용하여 제작한 위성통신용 단말기의 리시버 모듈그림 기술을 이용하여 제작한 위성통신용 단말기의 리시버 모듈6. LTCC6. LTCC6. LTCC6. LTCC
A Paradigm ShiftA Paradigm ShiftA Paradigm ShiftA Paradigm Shift
# of Pasives: 200# of Pasives: 200# of Pasives: 200# of Pasives: 200
그림 와이어 제품에 따른 표면 개질그림 와이어 제품에 따른 표면 개질그림 와이어 제품에 따른 표면 개질그림 와이어 제품에 따른 표면 개질9999
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의 경우 가공 속도는 빠르나 가공 면의 상태는 정밀하지 못하며cobara cut type B
의 경우 가공속도는 느린 방면 양호한 가공 표면을 얻을 수 있Cobra cut type A
다 따라서 정밀한 표면을 요구하는 가공의 경우 혹은 를 사용해야. type A type G
한다 본 방전가공에서는 를 사용하였다 그림 은 전류기에 따른 사용 가. type A . 10
능한 제품이며 그림 은 의 자세한 사양이다11 Cobra cut type A .
Machine types and wire electordoesMachine types and wire electordoesMachine types and wire electordoesMachine types and wire electordoes
For selecting the optimum wire for your machine. please see also outFor selecting the optimum wire for your machine. please see also outFor selecting the optimum wire for your machine. please see also outFor selecting the optimum wire for your machine. please see also out
internet service offer atinternet service offer atinternet service offer atinternet service offer at www.berkenhoff.dewww.berkenhoff.dewww.berkenhoff.dewww.berkenhoff.de
The use of MICROCUT* requires that the machines have an appropriateThe use of MICROCUT* requires that the machines have an appropriateThe use of MICROCUT* requires that the machines have an appropriateThe use of MICROCUT* requires that the machines have an appropriate
wire option.wire option.wire option.wire option.
그림 전류기 타입에 따른 사용 가능한 와이어그림 전류기 타입에 따른 사용 가능한 와이어그림 전류기 타입에 따른 사용 가능한 와이어그림 전류기 타입에 따른 사용 가능한 와이어10101010
그림 의 사양그림 의 사양그림 의 사양그림 의 사양11 Covra cut type A11 Covra cut type A11 Covra cut type A11 Covra cut type A
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금형의 요소 설계금형의 요소 설계금형의 요소 설계금형의 요소 설계4) LTCC Via punch4) LTCC Via punch4) LTCC Via punch4) LTCC Via punch
가 다이와 펀치 사이의 의 결정가 다이와 펀치 사이의 의 결정가 다이와 펀치 사이의 의 결정가 다이와 펀치 사이의 의 결정) clearence) clearence) clearence) clearence
다이와 펀치의 는 다음과 같이 소재의 특성과 제품의 두께에 따라서 결정clearence
이 된다 제품이 종이인 경우 보다 작은 값을 사용하며 본 제품의 경우 업. 1 , LTCC
- Punching accuracy : ±l0 (Between 2 point in 1")㎛
- Punching speed : Max. 600 holes/min
마 금형 재료의 선정마 금형 재료의 선정마 금형 재료의 선정마 금형 재료의 선정))))
금형의 금형 요소 중 와 는 을LTCC Via punching punch plate die plant SKH 51
사용하였으며 대개의 중요한 부품은 합금 공구강인 을 사용하여 강도를 증SKD 11
가시컸다 특히 은 열처리 후에도 변형이 적어 치수 오차가 적다. SKD 51, SKD 11 .
표 은 금형의 핵심 부품에 대한 재료를 표기 하였다13 .
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표 주요 부품의 재질표 주요 부품의 재질표 주요 부품의 재질표 주요 부품의 재질13131313
품번 품명 재질 수량 비고
1 punch holder 5M45C 1 HRC18
2 punch backing plate HPM-2 1 HRC29
3 punch plate SKH51 1 HRC62~64
4 die plate SKH51 1 HRC62~64
5 die backing plate SKD11 1 HRC58~62
6 die holder SM45C 1 HRC18~25
D7 guide post SU J2 4 HRC58
D7-1 spring SWP-B 4 MISUMI
D7-2 bolt SCM435 12
P7 guide bush SUJ2 4 MISUMI
P7-1 ball retainer POM 4 MISUMI
D8 strcke end block SS400 4 MISUMI
D9 Mside table AL6061 1 이노다이징
D9-1 side table AL6061 1 이노다이징
D9-3 bolt SCM435 12
10 cover 년304 1
D11 die insert F20 1 HRA89-91.5
D11-1 die insert F20 4 HRA89-91.5
P11 punch holder SKD11 2 HRC58-62
P11-1 punch holder CD650 6 HRA89-91.5
P11-2 cap SKD11 6 HRC58
P11-3 punch holder SKD11 6
P11-4 punch holder CD650 6
P11-5 stopper SKS3 6
P11-6 piercing punch KMS 4
P11-7 piercing punch KMS 2
P11-8 set screw SCM435 6
P11-9 bolt SCM435 24
P11-10 spring SWP-A 6 MISUMI
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금형의 공정 설계금형의 공정 설계금형의 공정 설계금형의 공정 설계5) LTCC Via punching5) LTCC Via punching5) LTCC Via punching5) LTCC Via punching
제품은 매우 정밀한 형상과 위치공차를 요구하기 때문에 가공에 있어서 많은 어려
움이 있다 방전가공시 기존의 방법으로 가공 할 경우 홀의 형상이 완전한 진원으.
로 얻어지지 않았으며 홀과 홀 사이의 가 오차범위 안에서 가공되지 않아 불, pitch
량이 발생하였다.
가 홀의 지원도 개선가 홀의 지원도 개선가 홀의 지원도 개선가 홀의 지원도 개선))))
홀은 으로 가공 하였다 일반적으로 홀을 가공할 때는 그림 는wire E.D.M. . 9 Wire
으로 홀을 가공할 경우 발생하는 초차를 측정한 것이다 요구 정밀도가E.D.M . 5㎛
이나 측정 결과 이상의 오차가 발생하였다8 .㎛
그림 일반적인 홀 파공 프로파일 좌 과 결함 우그림 일반적인 홀 파공 프로파일 좌 과 결함 우그림 일반적인 홀 파공 프로파일 좌 과 결함 우그림 일반적인 홀 파공 프로파일 좌 과 결함 우9 ( ) ( )9 ( ) ( )9 ( ) ( )9 ( ) ( )
이것은 홀 가공 시 와이어가 홀의 외접부에 수직으로 진행한 후 원주를 따라 가공
하여 문제가 발행하였다 따라서 홀의 진행을 라운드 형식으로 수정하여 접선 방향.
을 진행하도록 함으로써 진원의 홀을 얻을 수 있었다 그림 은 홀 가공시 접선. 10
발향으로 와이어의 경로를 수정한 후 결함 부위를 다시 측정한 것이다.
그림 수정된 홀 가공 프로파일 좌 과 홀 사진 우그림 수정된 홀 가공 프로파일 좌 과 홀 사진 우그림 수정된 홀 가공 프로파일 좌 과 홀 사진 우그림 수정된 홀 가공 프로파일 좌 과 홀 사진 우10 ( ) ( )10 ( ) ( )10 ( ) ( )10 ( ) ( )
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나 방전가공 조건나 방전가공 조건나 방전가공 조건나 방전가공 조건))))
일반적으로 홀을 방전할 때 코어를잘라내는 방식으로 가공하나 직경이 이기 때3Φ
문에 코어를 생성하지 않고 코오 부분까지 방전하는 방식으로 가NO-core cutting
공하였다 총 번에 걸쳐 방전가공 하였으며 각 조건은 다음과 같다. 4 .
차 방전 가공1①
방전 시간 분 초- : 5 11
공구 이송 속도- : 5.91 /min㎜
방전 전류- : 19 A
와이어 장력- : 20 N
와이어 이송 속도- : 150 /min㎜
플러싱 압력- : 1 P
플러싱 타입 상하 동시 플러싱- : 13( )
차 방전 가공2②
방전 시간 초- : 52
공구 이송 속도- : 10.8 /min㎜
방전 전류- : 17 A
와이어 장력- : 20 N
와이어 이송 속도- : 120 /min㎜
플러싱 압력- : 0.3 P
플러싱 타입 상하 동시 플러싱- : 13( )
차 방전 가공3③
방전 시간 분 초- : 1 2
공구 이송 속도- : 9.18 /min㎜
방전 전류- : 12 A
와이어 장력- : 20 N
와이어 이송 속도- : 120 /min㎜
플러싱 압력- : 0.2 P
플러싱 타입 상하 동시 플러싱- : 13( )
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차 방전 가공4④
방전 시간 분- : 2
공구 이송 속도- : 4.6 /min㎜
방전 전류- : 3 A
와이어 장력- : 20 N
와이어 이송 속도- : 105 /min㎜
플러싱 압력- : 0.2 P
플러싱 타입 상하 동시 플러싱- : 13( )
나 홀과 홀 사이의 정밀도나 홀과 홀 사이의 정밀도나 홀과 홀 사이의 정밀도나 홀과 홀 사이의 정밀도) pitch) pitch) pitch) pitch
금형의 열변형 해석①
금형의 홀을 방전가공할 때 도 이상의 고열이 발생하며 금형의 열변형이 발생1000
하기 때문에 하나의 홀 가공 후 다음 홀을 가공할때 발생한 열로 인하여 오차pitch
가 발생한 것으로 보았다 홀 간 의 요구 정밀도는 로 따라서 방전 가공시. ptch 5㎛
방전 열이 금형에 미치는 영향과 열변형의 효과를 연구하기 위하여 열해석을 수행
하였다.
그림그림그림그림 11 Simulation model11 Simulation model11 Simulation model11 Simulation model
홀의 직경은 이므로 충분한 크기의 의 블록을 모델링 하였다3 30X30X10 .Φ
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그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포12 ( ) : 0°, 90°12 ( ) : 0°, 90°12 ( ) : 0°, 90°12 ( ) : 0°, 90°
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그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포그림 성형 해석 결과 그림 온도 분포13 ( ) : 180°, 270°13 ( ) : 180°, 270°13 ( ) : 180°, 270°13 ( ) : 180°, 270°
해설결과 홀 직경에서 의 범위 까지는 온도의 영향이 있었으나 이후의1.5 1.5㎜ ㎜
범위에서는 영향을 주지 못했다 가공이 진행 될수록 온도가 올라 갈 것으로 예상.
하였으나 냉각수의 영향으로 온도가 증가하지 못하여 어느 값에서 평형을 이루었
다.
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실험②
방전가공시 발생하는 열이 홀과 홀 사이의 정밀도에어느정도 영향을 미치는pitch
지 확인하기 위하여 실험을 하였다 실험은 실제 금형과 동일한 간격으로 하여 가. ,
로 세로 각각 한 라인씩 가공한 후 를 측정하엿다 금형에는 홀로부터, pitch . 1.5㎜
떨어진 위치에 온도 센서를 삽입하여서 가공 중 발생하는 온도를 측정하였다.
그림 실그림 실그림 실그림 실험험험험 금형 사진금형 사진금형 사진금형 사진14141414
실험 결과 홀 가공 시 온도는 를 유지하였다 냉각수의 온도가 이17 ~24 . 21℃ ℃ ℃
그림그림그림그림 19 LTCC Via punching plate19 LTCC Via punching plate19 LTCC Via punching plate19 LTCC Via punching plate &&&& die platedie platedie platedie plate
그림 하부 금형그림 하부 금형그림 하부 금형그림 하부 금형20 LTCC Via punching20 LTCC Via punching20 LTCC Via punching20 LTCC Via punching
그림 금형그림 금형그림 금형그림 금형21 LTCC Via punching21 LTCC Via punching21 LTCC Via punching21 LTCC Via punching
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시타시타시타시타발발발발을 통한 시제품을 통한 시제품을 통한 시제품을 통한 시제품 평평평평가가가가8)8)8)8)
그림 세라그림 세라그림 세라그림 세라믹믹믹믹 유전체유전체유전체유전체22222222
결과 분석결과 분석결과 분석결과 분석9)9)9)9)
금형 가공 후 제품의 측정을 하였다 제품의 정밀도에 있어 지원 업체는 만족하였.
으나 측정 데이터는 업체의 대외비임으로 본 보고서에는 작성하지 않았다.
구분 평가항목 평가기준 측정 값
내용
치수공차1. 0.005 ㎜ 양호
2. Pitch 0.01㎜ 양호
3. Burr 0.005㎜ 양호
표면결함5. 無 양호
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제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333
휴대용 전자기기의 소형화와 비용절감을 위한 노력이 경주되면서 필연적으로 이들
을 구성하는 수동소자들의 집적화에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다 능.
동기능의 소자들은 거의 대무문 실리콘 기술에 기반을 둔 고밀도 집적회로로 통합
이 이루어지면서 단지 몇 개의 칩 부품으로 구현되고 있지만 반면에 소동소자 저, (
항기 커패시터 인덕터 등 의 집적화는 거의 이루어지지 못하여 개별 소자가 회로, , )
기판 상에 납땜접합 방법으로 부착되고 있는 실정이다 따라서 전자기기의 소형화.
화 이들 수동소자의 성능 향상 및 신뢰성을 증진시키기한 수동소자의 집적화 기술
에 대한 요구가 날로 증대되고 있으며 이런 문제를 해결할 수 있는 한 가지 방법,
으로 저온동시소성세라믹 을 이용한(Low Temperature Cofired Ceramics: LTCC)
집적화 기술이 현재 활발히 연구되고 있다.
는 전기적으로 고속시스템에 대한 부품차원의 대응과 기능구현을 위한 공간LTCC 多
한계를 극복하기 위해서 밀도로 적층화시킬 수 있는 기술적 한계극복을 통해 점차
표면 실장 부품수를 줄이고 많은 능 수동소자들의 통합과 의 대폭적인 축소를/ Size
가능하게 한다.
지원업체는 의 금형을 개발하고 있으나 홀의 가공과 홀가LTCC Via Punching ptich
가 요구되는 정밀도를 만족시키지 못하여 기술 개밭에 어려움이 있었다 금형. 1set
당 개의 가 있고 그중 한 개의 만 불량이어도 금형 전체가 불량이기400~500 Via Via
때문에 와 의 혼 진원도가 홀과 홀 사이의 가 이내punch plate die plate pitch 10㎛
에 만족해야 한다.
정밀한 가공을 하기 위하여 공정을 채택하였다 홀의 진원도는hole wire Cut EDM .
가공 경로를 수정하여 개선하였다 기존의 가공 경로는 와이어가 홀의 외접부에 수.
직으로 진행한 후 원주를 따라 가공하여 과잉 방전됨으로써 치수에 오차가 발생하
였다 따라서 홀의 진행을 라운드 형식으로 수정하여 접선방향으로 진행하도록 함.
으로꺼 진원의 홀을 얻을 수 있었다 이전 홀을 방전할 때 발생한 열로 인하여 금.
형 가 열팽창되어 다음 홀을 방전할 홀 간 에 오차가 발생한것을 예측하plate pitch