투명 전도성 박막 가공을 위한 자성입자 연마 공정의 특성 분석 :Analysis of the characteristic of magnetic abrasive polishing process for transparent conducting thin film machining

김효정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김효정 (한양대학교, 한양대학교 대학원)

지도교수: 이성환

발행연도: 2019

저작권: 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

투명 전도성 박막 가공을 위한 자성입자 연마 공정의 특성 분석

김효정 기계설계공학과 2019.01 학위논문

2017

절삭유에 따른 자성입자연마 가공의 가공특성 분석

김효정 , 이희환 , 이성환 한국생산제조학회 학술발표대회 논문집 2017.12 학술대회자료

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본 논문은 투명 전도성 박막의 자성 입자 연마 공정 시의 특성분석을 위해 가공 시 발생하는 가공 결함 문제를 고찰하고 해결방안을 제시한다. 이 연구는 투명 전도성 박막을 MAP 공정으로 가공 시 특성 확인 필요성에 의해 실행되었으며, 이 논문에서 제안하는 해결 방안은 표면 결함 검출 및 감소에 유용하다.
이 연구에서 MAP 가공 특성을 확인하기 위해 스크래치 테스트를 통해 결정질별 가공 모드를 분석하고 가공압과 자기 밀도 분석을 이용해 재료 제거율에 자석이 미치는 영향을 분석하였다. 또한 ITO, IZO 코팅된 PYREX 유리 시편의 MAP 가공 시 표면 결함 및 거칠기 최소화를 위한 실험조건을 찾기 위해 MAP 파라미터와 Acoustic emission (AE) 분석에 실험계획법이 사용됐다.
주요 결과는 먼저, 자석의 자기 밀도 분석과 Force Sensor를 이용해 이론적 가공압을 확인하고, MAP 가공 후 표면 형상을 통해 재료 제거율과의 관계를 규명하였다. 스크래치 테스트 결과를 바탕으로 박막의 성질에 따라 필요한 힘의 크기가 다르며, 발생하는 가공 모드를 확인하였다. 다음으로 결정질 별 가공에 필요한 가공압이 다른 것으로 보이며 분산분석(ANOVA)을 통해 얻은 MAP 가공 최적 조건이 다름을 통해 이를 검증하였다. 마지막으로 MAP 가공 최적 조건과 가공 중 획득한 AE 신호의 Root mean square(RMS) 값을 분산분석한 값이 일치함을 확인하였다. 이 연구 결과는 AE 신호와 Ra의 상관관계를 증명 가능할 수 있고, AE 센서로 MAP 공정 시 발생하는 결함의 실시간 검출 및 확인을 가능하게 한다. 결론적으로, 본 연구를 통해 표면 거칠기 향상과 실시간 결함 발생 확인을 통해 시간 절약 및 결함 검출 장비 개발에 유용하다.

This paper investigates the problem of machining defects in machining of transparent conductive thin films for magnetic particle polishing and proposes a solution. This study was carried out by the necessity of characterization when processing the transparent conductive thin film by MAP process, and the proposed solution in this paper is useful for surface defect detection and reduction.
The method used for this study investigated the effect of magnets on the material removal rate using process pressure and magnetic density analysis. Also, experimental design method was used for MAP parameter and acoustic emission (AE) analysis to find the experimental conditions for minimizing surface defects and roughness in MAP processing of ITO and IZO coated PYREX glass specimens.
The main results are first, the theoretical processing pressure is checked using the magnetic density analysis of the magnet and the force sensor, and the relationship between the material removal rate and the surface shape after MAP processing is determined. Based on the results of the scratch test, the magnitude of the required force varies according to the properties of the thin film, and the processing mode to be generated is confirmed. Secondly, the processing pressure required for the processing of the crystals seems to be different, and the optimum MAP processing conditions obtained by the ANOVA are different. Finally, it was confirmed that the optimum value of MAP processing and the value of variance analysis of the root mean square (RMS) value of the AE signal obtained during machining agree with each other. The results of this study demonstrate the correlation between the AE signal and Ra and enable real-time detection and verification of defects occurring during MAP processing with the AE sensor. In conclusion, this study is useful for the development of time-saving and defect detection equipment through improvement of surface roughness and confirmation of the occurrence of a real-time defect.

#기계공학

제1장 서론 1
제1.1절 연구의 필요성 및 목적 1
제1.2절 연구 동향 2
제2장 관련 이론 3
제2.1절 자성입자 연마(Magnetic Abrasive Polishing, MAP) 3
제2.1.1절 MAP 가공 메커니즘 3
제2.1.2절 MAP의 Material removal rate(MRR) 5
제2.2절 다구찌 기법(Taguchi method) 8
제2.2.1절 특성치와 손실함수 8
제2.2.2절 Signal to Noise ratio(S/N 비) 9
제2.2.3절 분산분석(Analysis of variance, ANOVA) 10
제2.3절 Acoustic emission(AE) Sensor 11
제2.3.1절 AE의 원리와 특성 11
제2.3.2절 AE 파라미터와 신호처리법 12
제3장 실험 13
제3.1절 실험 장치 13
제3.1.1절 Polishing system 13
제3.1.2절 Force sensor 15
제3.1.3절 표면 거칠기 측정기(Stylus) 17
제3.1.4절 광학현미경(Optical microscope) 18
제3.2절 실험 재료 19
제3.2.1절 Bonded magnetic abrasive 19
제3.2.2절 Transparent conductive oxide(TCO) 20
제3.3절 실험 조건 22
제4장 실험 결과 24
제4.1절 Scratch test 24
제4.1.1절 단일 스크래치 가공모드 분석 24
제4.1.2절 Scratch 힘에 따른 결함 발생 26
제4.1.3절 Scratch 프로파일 27
제4.2절 조건별 가공압 분석 29
제4.2.1절 ANSYS를 통한 자기 밀도 분석 29
제4.2.2절 Force sensor를 통한 가공압 분석 31
제4.2.3절 가공압에 따른 가공 형상 33
제4.3절 이상적 MAP 가공 특성 분석 33
제4.3.1절 ITO of ΔRa ANOVA 36
제4.3.2절 IZO of ΔRa ANOVA 38
제4.3.3절 Surface defects of ITO 40
제4.3.4절 Surface defects of IZO 41
제4.4절 MAP 가공 AE 신호 분석 42
제4.4.1절 ITO of AE signal ANOVA 42
제4.4.2절 IZO of AE signal ANOVA 44
제5장 결론 46
Reference 48
Abstract 50

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