GD&T를 사용하면 최대의 제작공차를 적용하여 부품의 생산성을 올림으로써 소요되는 비용을 최소화 할 수 있다.실제 기능과 관련하여 설계 치수 및 공차 요구가 명확해 지고, 제작과 검사가 확실하게 이루어 진다.조립에 있어서 결합부품의 호환성도 보장된다.도면의 표현이나 해석에 있어서 통일된 일관성이 있으므로 어림짐작으로 해석하여 논쟁이 일어나는 일을 줄일 수 있다.GD&T는 국제간의 기술교류에 있어서도 공통언어로 사용되고 있다.
2018.07.22 정전기 보호 예방 관리목 차 정전기의 정의 정전기란 - 4 정전기의 대전현상 - 5 정전기의 발생원인 - 6 정전기의 정전유도 - 7 정전기 발생물질 - 8 습도와 대전전위 - 9 정전기에 의한 피해 정전기의 방전현상 - 10 정전기의 전격 - 11 전자제품의 정전기 장해 - 12 정전기에 의한 불량유형 - 13 정전기에 의한 파괴유형 - 14 반도체 소자의 민감 범위 - 15 정전기의 피해 예방관리 대책 정전기 대책 프로그램 - 15 정전기 점검 및 대책순서 - 16 정전기 대책용품 - 17 정전기 대책방법 - 19 습도관리에 대한 주의사항 - 21 접지에 대한 주의사항 - 22 전기적 중화에 대한 주의사항 - 23 정전기 측정 시 주의사항 - 24 장비의 구조 및 용도 공정별 정전기 대책용품 - 25 도전매트 - 26 제전복 - 28 제전화 , 제전장갑 , 토시 - 29 IONIZER BLOWER - 30 제전커튼 - 31 WRIST STRAP( 어스링 ) - 33 GROUND STRAP - 34 도전성의자 - 35 SHIELDING BAG - 36 정전방지 스프레이 - 37 도전성 BOX - 38 도전타일 - 40 용어 - 42 접지처리 방법 - 43~48 정전기 관리 실태 점검표 정전기 관리 실태 점검표 - 49 ~50 써지 (SURGE) SURGE 의 분류 , 특성 , 영향 - 51~57 장비의사용 및 점검방법 각종 측정기사용 및 방지용품의 점검 - 58~77I. 정전기의 정의 두 물체의 접촉 , 마찰 , 박리 등으로 발생된 대전 된 물체 표면의 정지된 전하를 말하며 , 저습환경에서 잘 발생하고 , 전기를 띄는 것을 대전한다 고 말하며 대전 된 물체를 대전체 라고 한다 . 대전에 의하여 얻은 전기를 전하라 하며 이동하지 않은 정지한 전기라는 의미로서 일반적으로 정전기라 부르고 있다 . 정전기는 도체 및 부도체에서 모두 일어나며 ‘ +’ 또는 ‘ -’ 로 대전된다 . 도체의 경우 고유저항이 작아 접지를 시키면 바로 제거 되지만 부도체를 작업대 표면과 같은 정전위에 있게 해 준다 . 3 Heel grounder (Grounding strap) 발에 착용하는 것으로 인체를 도전매트와 연결되도록 하여 인체에서 발생되는 정전기를 방전 시켜 준다 . 4 도전 매트 작업대위나 도전매트가 설치되지 않은 작업장 바닥의 작업자 위치에 설치하여 작업자에게 발생하는 정전기를 방전 시키고자 할 때 사용한다 . 5 제전화 발에 착용하여 작업자에게 발생한 정전기를 도전매트로 방전 시킨다 . 6 제전복 작업자가 작용하며 정전기 발생을 억제한다 . 7 Shielding Bag, Anti-Static 스틱 , Anti-Static 필름 부품이나 반도체류를 정전기로 부터 보호하고자 제전처리 된 포장재 . 8 Anti-Static conveyor Belt 작업장에 많이 사용하는 Conveyor Belt 는 회전하면서 많은 정전기를 발생하므로 정전기에 취약한 부품사용 시 Anti-Static Belt 를 사용하여야 한다 . 9 도전 타일 바닥 자체를 도전성으로 처리하여 영구적 도전처리 용으로 사용한다 . 10 도전성 부품통 특수 플라스틱으로 만들어진 것으로 반도체류의 부품 보관용으로 사용한다 . III. 정전기 피해 예방관리 대책4. 정전기 대책 용품 No. 방지 장비 용 도 11 도전성 스폰지 IC 등 반도체류의 부품 등을 고정 보관하기 위해 사용한다 . 12 도전성 Screen Filter TV 화면이나 컴퓨터 모니터에 발생하는 정전기를 방전 시킬 목적으로 사용하는 것으로 화면 앞에 설치 후 접지로 연결한다 . 13 Anti-Static Floor Wax 도전타일 위에 정기적으로 사용하여 , 도전 타일의 효과가 지속적으로 유지되도록 한다 . 14 제전 커튼 출입구에 설치하여 작업자의 출입에 의한 외부로 부터의 대전을 방지한다 . 15 Ionizer Air-Gun 먼지 제거 시 정전기에 의한 먼지흡착 및 Air Gun 에서의 정전기 발생을 방지하여 Air 분출시의 정전기 발생으로 부터의 피해를 방지한다 . 16 제전용 장 스프레이를 도포해 주어야 한다 . 4. 커튼과 손잡이 , 바닥의 스테인레스 강판이 저항 1㏁ 을 통해 접지 되었는지 주기적으로 확인 해야 하며 , 내부 출입구용 커튼을 사람에게 닿지 않도록 묶어 놓거나 벌려 놓아서는 안된다 . 5. 출입구용 제전 커튼은 불량율과 연계된 효과 측면에서가 아니라 사원들의 정전기관리 의식고취 , 외부로부터 대전 되어 들어오는 정전기의 제거 차원에서 지속적으로 관리 되어야 한다 . IV. SMT 공정별 ESD 보호 관리 사항제전 커튼 ( 출입구 ) 스테인레스 강판 저항 1 ㏁ 도전체 탄소 처리된 비닐 [ 방한용 커튼 ] 스테인레스 강판 저항 1 ㏁ 도전체 도전사로 짠실 [ 일반용커튼 ] [ 제전커튼 설치방법 ] IV. SMT 공정별 ESD 보호 관리 사항WRIST STRAP ( 어스링 ) 인체는 움직임에 따라 수천 VOLT 의 정전기를 발생 , 축적 하므로 이를 안전하게 방전 시키기 위해서 손목에 차는 것으로 그림과 같이 내부에는 반드시 1㏁ 을 넣어야 하는데 대전 된 반도체를 손으로 접촉 시 급속방전에 의한 반도체의 파괴방지와 GND 가 일반 전기선과 접촉 된 경우 , 안전 규격치 전류인 0.5㎃ 이하로 전류를 제한 시켜 작업자를 안전하게 보호하기 위함이다 . WRIST STRAP 의 Band 부위를 손목 ( 또는 발목 ) 에 밀착 ( 피부와 직접 접촉 ) 되게 착용해야 하며 이때 옷 소매 위 , 시계 위 및 양말 위에 착용해서는 안된다 . 또한 , 발굽 어스링을 착용할 경우는 어스 링을 신발 위에 착용하고 Wire 는 반드시 인체와 접촉 시켜야 하며 , 작업은 도전 매트 위에서 실시해야 한다 . [ 관리 ] : 접지용 WIRE 가 없는 어스링은 계속적으로 대전이 반복되는 작업현장에선 효과가 없으므로 사용을 금지하며 , 접지용 WIRE 의 단선여부는 1 일 1 회 이상 CHECK 하여야 한다 . 어스링을 발목에 차는 경우는 관리가 어려우므로 ( 스타킹 착용 등 ) 손목에 착용 한다 . 저항 1 ㏁ 손목접촉부위 ( 피부와 직접접촉 선 38㎟ 이상 상수면 아래 또는 GL-2000 접속부 GL C 형 압축 SLAVE 그림 3-1(b) [ 보조 어스봉을 사용한 시공 예 ] [ 상하부 접지봉 직병렬 깊이삽입 ] 철 45 17 ø 1500 14 ø 동심 또는 강철심 0.5~1.0 동피복 64 13 ø [ 접지봉의 예 ] V. 접지 ( 어스 , EARTH) 처리 방법정전기 관리실태 점검표 확인부서 : 실시부서 : 실시일자 : 년 월 일 회사명 : 공정명 : 작업내용 : CHECK 결과 : A. 정전기 대책이 양호하고 문제가 없다 . B. 정전기 파괴의 가능성이 있고 개선이 필요하다 . C. 정전기 파괴의 위험이 있고 대책이 필요하다 . CHECK 방법 양호 : ㅇ 미흡 :△ 불량 :X ( 문제점 : 비고란에 간단히 ) CHECK 대상 : 반도체 ( 단품 또는 조립품 ) 을 취급 ( 조립 / 수리 / 운반 / 보관 ) 하는 작업 또는 공정에 있어서의 정전기 대책 실시상태를 CHECK 한다 . No. Check 내용 결과 비 고 1. 작업자 1. 어스링을 착용하고 있는가 ? 2. 신발은 고무재질을 피하고 제전화나 그라운드 스트랩을 착용했는가 ? 3. 옷은 화염계를 피했는가 ? 제전복을 착용하였는가 ? 4. 장갑이나 골무는 화염계 , 고무 , 비닐계가 아닌 대전방지용인가 ? 5. IC 의 단자에 직접 접촉되지 않도록 취급하고 있는가 ? 6. 작업자가 정전기 대전용품의 의미 , 사용방법을 이해하고 있는가 ? 7. 작업자의 몸 , 옷에 대전 되고 있지 않은가 ? 8. 작업의자커버와 접지선은 되어있고 앉은 자세 ( 신발위치 ) 가 올바른가 ? 2. 설비 기계류 1. 기계류는 금속부가 직접 접지 되었는가 ? 2. 컨베어 벨트는 대전방지 소재가 사용되고 있는가 ? 3. 대전 된 가공물 (PCB 유닛트 등 ) 이 직접 금속부에 접촉되고 있지않은가 ? 4. 3 항에서 금속에 접촉된 경우는 사전에 이온아이져로 가공물의 제전을 하고 있는가 ? VI. 정전기 관리실태 점검표5. 자동기 ( 이형삽입 ) 의 흡착헤드의 공기 도전매트의 경우 한 포인트만 측정하지 말고 몇 포인트 측정한다 . ) 표면저항 측정기 ( 가볍게 올려 놓은 후 측정 값을 읽는다 ) 측정 물체 제전사 방향 제전복의 도전성 측정 ( 제전사와 같은 방향으로 측정 ) VIII. 장비의 사용 및 점검방법표면저항 측정기 사양 MODEL 외 관 구입처 및 가격 사 양 * ST-3 피 측정물의 위에 올려 놓는 것만으로도 도전성 , 대전방지소재 , 제품의 표면 저항치를 간단하게 측정 . 또는 전극에서 접지까지의 총전기 저항의 측정도 가능 I MARKET KOREA ( 301059-0245) 공급자 : 재우신소재 제조자 : SIMCO . 크기 : 153×71×78mm 중량 : 1.15kg 측정범위 10 4 ~10 12 Ω/ sq 또는 Ω 전원 : NICKEL · CADMIUM 축전지 내장 ( 충전용 BATTERY CHARGER 부속 ) 표시값 실제값 0.1 1.3 0.2 1.6 0.3 2.0 0.4 2.5 0.5 3.2 0.6 4.0 0.7 5.0 0.8 6.3 0.9 7.9 [ 측정값 환산방법 ] 측정값 : 5.8 10 5.8 = 10 0.8 x 10 5 = 6.3 x 10 5 [ Ω] [ 환산표 ] VIII. 장비의 사용 및 점검방법IONOMETER 사용법 IONIZER BLOWER 의 성능을 검사 하기 위한 장비이다 . ( 이온 방출량 측정 ) ( 일반 정전기 Meter 로도 IONIZER 의 간이 측정이 가능하다 . ) [ 측정방법 ] : ionizer Blower 의 최대 풍향의 위치에 두고 정면 기준 30Cm ±3Cm 떨어진 곳에서 ionometer 로 약 10 초 동안 이온량을 측정한다 . (+ 이온 측정 후 , - 이온 측정 시 약 2 초 정도의 여유 시간을 둔다 ) 이온량 : + 이온 : 최소 + 40 nA 이상 - 이온 : 최소 – 40 nA 이상 Balance : 측정된 +, - 이온의 합이 ± 20 nA 내에 있어야 한다 . [ IONOMETER 실물 ] IONIZER [ 측정방법 ] 30 Cm 측정기ow}
SMT(Surface mount technology) 표면실장기술1. SMT (Surface mount technology)란 ?▶ 표면 실장 기술 (surface mount technology, SMT)은 인쇄회로기판 (PCB, Printed circuit board)의 표면에 직접 실장할 수 있는 표면실장부품 (surface mounted components, SMC)을 전자회로에 부착시키는 방법이다. ▶ 땜납 페이스트(Solder cream)를 미리 도포한 PCB에 칩 부품을 실장시켜서 최종적으로 리플로우 (Reflow) 공정에서 땜납을 용융하여 전기적 접속을 얻는 기술이다.▶ PCB 위에 표면실장부품을 장착하는데 사용하는 기계장치, 넓게는 SMT Line 구성에 필요한 설비,부대장치들을 SMD라고 일컫기도 하며 때로는 표면실장소자를 SMD라고 칭하기도 한다. ▶ 전자 산업에서, 표면 실장 기술은 소자핀을 인쇄회로기판의 Plate through hole내에 부품 Lead를 삽입하여 납땜하는 IMT(Insert mount technology)를 대체했다. ▶ 일반적으로 표면 실장 부품은 동일한 스루홀 부품보다 작으며 표면실장부품의 핀은 더 짧거나 전혀 없을 수도 있다. 그래서, 평면접촉, 볼 배열(BGA, Ball grid array), 부품의 패키지 위로 나온 핀같이 다양한 종류의 패키지가 있다. ▶ IMT는 PCB의 한쪽 면에만 모든 부품이 배치된 반면 SMT는 PCB의 양면에 부품을 배치할 수 있으며 요즘은 넓은 의미로 Bare chip 실장을 포함하여 총칭하기도 한다.2. SMD (Surface mount device) 란 ?플래시 드라이브의 회로 기판에 부착된 표면 실장 부품3. SMT 발전 배경4. SMT 의 발전 역사RCA : 초소형 입체실장 회로 SLT (Solid logic technology)5. SMT의 장단점장점 1. 실장 밀도 향상 - 칩 부품은 리드가 없고 소형임 - 표면만을 이용하기 때문에 양면 실장 가능 - 부품 삽입을 위한 구멍이 불필요 2. 가격 저렴 - 칩 부품은 리드가 없고 자동 공급, 자동조립에 적합 - 기판 면적 축소 ( IMD대비 ¼~1/10 ) PCB조립비용의 65%가 부품크기와 관련 - 자동화에 따른 비용 절약 ( ½ ~ ¼ ) 3. 특성 향상 - 칩 부품은 리드선이 없고 부유용량 인덕턴스가 감소하고 고주파 특성이 향상 - 배선 길이가 짧아지며 컴퓨터 등에 있어서 연산속도가 향상 4. 부품저장공간 절약 릴이나 테잎 형태로 부품보관 공간을 절약가능.단점 1. 복합 기술 요구 - 각 요소기술이 총합된 복잡한 표면실장 제조기술 요구 2. 부품 소형화 - 불량수정 및 재작업 난이 - 기판이 조밀해짐에 따라 더욱 작은 프로브가 요구되므로 테스트가 난이. 3. 도입 비용 - 공정의 시스템화로 인한 집중적인 투자경비 필요 - 표면실장기법을 적용하려면 많은 새로운 공정을 배워야 함6. 표면실장기술의 분류“Guidelines for Printed Board Component Mounting” 따라 문서화 되어 분류됨.”7. SMT 기초 용어8. SMT 공정 소개Unloader Transferring and storing the processed board into the magazine at the end of this assemblyc▶ Reflow 온도 Profile승온부 – 상온에서 예열온도까지 가열. Solder 무너짐,빠짐에 의한 Bridge우려. (승온속도 1~4℃/sec) 급격한 승온은 solder ball발생을 유발. Pre-heat부 – 130~170℃ / 60~120 sec' 동온가열구간, Flux활성화 140 ~ 160℃ (±5℃) 산화막 제거 (60~120℃)하고 재산화를 방지함. 용제를 증발시켜 산소를 차단하고 Solder paste의 퍼짐을 방지함. IC패키지 부분에 급격한 가열에 의한 균열방지, 가열시간이 길면 QFP lead의 solder접합강도가 저하됨 본 가열부 - Peak온도 200 ~ 240℃로 Solder를 용융하는 구간. 금속표면의 산화막은 활성제에 의해 완전제거되어 접함을 완성함. 기판 내 각 부분은 열용량에 의한 승온차이 10~20℃정도의 차이를 보임. 급가열에 의한 Solder비산, Solder ball발생,맨하탄 불량 발생 억제위해 승온속도는 1~4℃/sec 이하로 한다. 강제 냉각부 - Solder조직의 결정 성장 진행을 방지하기 위해, 하강온도 1~5℃/sec로 설정하여 미세하고 강건한 접합 조성. 너무 급격한 하강은 solder 결정 성장을 억제시킴으로 Chip의 균열을 가져올 수 있으니 주의한다.▶ Tombstome ( Manhattan ) 불량 (비석 or 맨하탄 불량 )발생요인 부품무게 불균일한 온도 분포 Solder cream도포량 불균일 예비가열에 의한 땜납분말의 표면 산화 및 부분적 용제의 휘산으로 불균일한 납땜상태가 야기될 때. Reflow내의 상승기류 부품의 배치 및 Solder cream의 물성 이상.▶ 기타 불량 유형 원인불량유형주요현상Reflow예상factorSolder Ball승온온도가 빠를때 Pre-heat시간이 길때접합강도 저하납산화각 zone의 시간이 길때 Pre-heat온도가 낮고 zone온도 가 높을때냉땜전극에 납이 있어도 전기적 접속이 안된 경우.IC Lead의 reflow온도가 낮음. Reflow시간이 짧음.미세 short육안상 거의 보이지 않는 실형태의 납 short.Reflow zone시간이 짧을 때 Reflow peak온도 낮을 때Vision inspector※ 복합 SMD Process 동영상 자료동영상자료▶ SMD (Reflow soldering) + Wave soldering (Flow soldering) + FCT/ICT inpsection.{nameOfApplication=Show}
초음파 융착 기술 (Ultrasonic welding)2010-01-20 JW.PARK초음파 융착의 개요 초음파 융착기 구조와 원리 초음파 융착과 플라스틱 수지 초음파 융착면의 설계 초음파 융착의 응용기술 초음파 융착의 문제점 해결목 차1. 초음파 융착 개요1. 초음파 융착 개요음파는 공기의 밀도가 높고 낮은 정도가 공간을 따라 이동하며 귀의 고막에 들리는 소리의 전달이다. 음파란 탄성(왜곡과 변형을 원래 상태로 복귀하려는 성질)과 관성에 따라 생기는 파동. 일반적으로 인간이 들을 수 있는 음파는 16~20,000[Hz]로 이를 가청 주파수(1)라 함. 가청 주파수보다 높은 음, 대개 20,000[Hz]가 넘는 음파를 초음파(Ultra Sonic)라 함. 최근 기술적으로 '듣는 것을 목적으로 하지 않는 음파'라 정의하기도 함. 초음파란 고,액,기체를 모두 매질로 할 수 있으나, 기체 중에서의 감쇠현상이 큼. 기체, 액체 중에서는 진행방향에 대해 종파(소밀파)로만 전달되나, 고체 중에서는 종파, 횡파(편파), 표면파도 존재함.1. 초음파 융착 개요※주(1) : 파동학에서 주파수 개념은 전파나 음파가 1초동안에 진동하는 횟수 초음파 (Ultra sonic wave) ?1925년경, 피어스(Pirce)가 초음파 간섭계를 발명. 1927년경, 프랑스의 란즈반(P.langevin), 2장의 원판사이에 수정을 샌드위치식으로 삽입하여 초음파 측심기 발명, 란즈반식 진동자라 함. 이후 이 기술에 대한 연구는 소나(Sonar)로서 각국의 잠수함 추적 목적으로 추진, 각국에서 비밀리 진행됨. 1928년 미국의 우두와 루미스(Wood Loomis)가 200kHz의 수정진동자와 2kW의 발진기를 이용하여 강력초음파 실험결과 발표. 비싼가격과 낮은 기술수준으로 산업화되지 못함. 1932년 초음파에 의한 빛의 회절 현상이 발견되어 물성연구의 수단으로 사용됨. 2차 세계대전 이후 새로운 압전소자의 개발과 함께 탐상기 및 어군탐지기 등을 중심으로 초음파 연구 붐이 일어남. 최근 그 실제와 원리(Generator) 초음파 융착기 - 진동자압전소자 즉, 압전 세라믹(Piezo ceramic)의 공진현상에 의해 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 압전현상을 이용하여 초음파가 발생가능 하도록 하는 장치.2. 초음파 융착기 구조와 원리 압전소자와 압전현상압전소자란 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 압전직접효과와 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 압전 역효과를 갖는 기능성 세라믹스를 말한다. 압전직접효과전압발생기능으로 압전소자의 외부응력, 진동 변위를 주면 그 출력단에 전기신호가 발생 하는 현상 (a)와 같이 외부부하가 가해지지 않으면 출력전압이 발생하지 않지만, (b)와 같이 압축력이 F가 가해지면 상하전극에 각각 (+)(-)의 전압이 발생, 반대로 (C )와 같이 신장력 F가 발생 하면 두께가 증가와 함께 압축시와 반대로 (+)(-)의 전압이 발생한다.2. 초음파 융착기 구조와 원리 압전 역효과압전소자에 외부에서 전압을 걸어주면 소자가 기계적 변위를 일으키는 현상 (a)와 같이 압전소자에 외부의 구동전압이 인가 되지 않을 시 전혀 변위를 나타내지 않음. (b)와 같이 상부에는 (+) (-)극을 걸어주면 압전소자 내부전하와 인가전하이 반발을 일으켜 압전소자는 압축현상을 나타냄. 반대로 (c )와 같이 극을 바꿔 인가하면, 압전소자의 내부전하와 인가전압의 인력으로 인해 (b)와 달리 팽창함. 이 효과를 응용하여 (d)와 같이 교류전압을 인가하면 그 주파수에 대응하는 초음파가 발생.2. 초음파 융착기 구조와 원리 압전소자의 소재2. 초음파 융착기 구조와 원리 초음파 융착기 - 메인혼 (Booster)공구혼이 제품의 형상에 따라 모양이 달라지므로 융착할 수 있는 공구혼의 정확한 진폭을 얻기 위해 부스터에 진폭을 증감 또는 감소하는 역할로 제품의 특성에 맞게 재료 및 진폭을 잘 설정하여야 함. 재질 : 합금강, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 주파수 증폭 범위 : 15KHz - 40KHz 진폭변환비 : 일반적으로 0.5배, 1(초음파 전달에 영향) - 보강제 (Glass fiber, Glass bids, Talc…) 재생원료의 사용 여부 첨가제의 사용여부 - 이형제,윤활제,가소제,내충격제,발포제, 난연제,착색제 등 사용시 악영향. 초음파 융착성에 영향을 주는 요인2. 초음파 융착기 구조와 원리※ 세부 내용은 본 자료의 '3장 초음파 융착과 플라스틱 수지' 편을 참조바람.※ 세부 내용은 본 자료의'4장 초음파 융착면의 설계' 및 '6장 초음파 융착의 문제점 해결' 편을 참조바람.3. 초음파 융착과 플라스틱 수지3. 초음파 융착과 플라스틱 수지플라스틱 융착은 초음파 융착기의 기계적인 측면도 있지만 융착하고자하는 플라스틱재료에 따라 융착특성이 다르므로 초음파에 영향을 주는 플라스틱 재료의 특성을 알아야 한다. 그래서 이장에서는 다양한 플라스틱 재질의 구조와 특성의 이해뿐만 아니라 플라스틱의 융착특성에 대한 기본적인 사항을 설명하겠다.수지는 기본적으로 열가소성 플라스틱(Thermo-prastic)수지와 열경화성(Thermoset)수지로 크게 나눈다.주요인자상 세 설 명초음파 융착 적용열가소성 수지성형된 후 재가압과 재가열로 재용융시키면 본 특성은 변하지 않고 외관상태만 변함.적합함.열경화성 수지한번 성형되면 재가압, 가열로 인해 재용융이 일어나지 않음.부적합함. 플라스틱 수지3. 초음파 융착과 플라스틱 수지 플라스틱 수지3. 초음파 융착과 플라스틱 수지열가소성 플라스틱의 융착시 초음파에너지에 영향을 주는 주요인 : 플라스틱구조, 용융온도, 탄성률(단단함), 화학적 구성 1) 플라스틱 구조 비결정성수지(Amorphousresins)와 결정성수지(Semi-crystallins)로 구분. 열가소성 수지 특성과 초음파 융착성구 조수 지 특 성초음파 융착 특성① 비결정성 수지드문드문한 불규칙한 분자배열과 넓은 범위에서 점차 부드러워지고 녹고 흐르고 빠르게 굳지 않는 유리전이온도 (Tg:glass transition temperature) 대역이 있음.초음파에너지의 전달이 잘 되고 손실이 적특수한 문제를 발생시킨다. 즉, 유리섬유의 길이가 길 때 사출시 일정한 분포보다 덩어리로 게이트 부분에 모인다. - 이 덩어리는 유리섬유가 많이 함유된 융착산으로 이동한다. - 이는 융착시 충분한 용융물이 융착부위에 부족하여 강도가 저하의 결과를 낳음. - 이러한 현상이 나타나면 가능한 한 짧은 유리섬유를 사용해야 함. 결론적으로 충진제의 사용은 수지의 물리적인 특성을 향상시키고 융착성도 개선시키지만 그 함유율에 따라 융착성에 긍정적 혹은 부정적 영향을 끼칠 수 있음. 수지혼합물과 초음파 융착성에 끼치는 영향3. 초음파 융착과 플라스틱 수지3)수지 첨가제 플라스틱을 혼합할 때 첨가제를 첨가하면 재질의 본래 성질이 변한다. 또한 이러한 첨가제들은 초음파 융착에 문제를 일으킨다. 융착성에 영향을 주는 다른 요인3. 초음파 융착과 플라스틱 수지첨가제특 성초음파 융착성 영향① 이형제플라스틱 사출물이 금형에서 이탈되기 쉽게 하기 위해 금형표면에 코팅.인 Zinc stearate, aluminum stearate, flourocarbons, silicone 등은 융착부로 이동하여 표면마찰열, 용융, 융착을 방해한다. 특히 실리콘은 일반적으로 아주 유해하고 나쁨 외부 이형제를 꼭 쓸 경우, 페인팅, 프린트 하여 이동할 수 없는 이형제를 사용해야 함. 유해한 이형제 중 어떤 것들은 TF Freon 등과 같은 솔벤트(Solvent)로 제거가 됨. 내부 이형제는 플라스틱 내부에 골고루 분산되기 때문에 융착 중에 영향이 적다. 융착성에 영향을 주는 다른 요인3. 초음파 융착과 플라스틱 수지첨가제특 성초음파 융착성 영향② 윤활제재질에서 중합체의 이동을 도와 줌. Waxes, Zine, Stearate, Stearicacid, ester등이 있다.윤활제는 일반적으로 내부에서 분산되어 융착에 영향이 작다.③ 가소제플라스틱을 부드럽게 하기 위해 첨가하는 가소제는 분자들 간의 당기는 힘을 감소시킴초음파 진동을 방해한다. 비닐 같은 높은 가소성 재료들은 초음파 진동이 스펀지를 통과하는의 응용기술 스테이킹 (Staking)5. 초음파 융착의 응용기술 스웨징(Swaging)5. 초음파 융착의 응용기술 스팟 웰딩 (Spot welding)5. 초음파 융착의 응용기술 플라스틱 재료 및 초음파 융착 응용기술 조견표5. 초음파 융착의 응용기술6. 초음파 융착 문제점 해결6. 초음파 융착 문제점 해결문제점해결방법1. 융착이 이뤄지지 않는다.융착시간증가 / 진폭증가 (메인혼 교체) / 가압력 증가 / 하강스피드 감소2. 융착이 지나치다.융착시간 감소 / 가압력 감소 / 진폭감소 (메인혼 교체) /3. 용착강도가 나오지 않는다.융착시간 증가 / 냉각시간 (Holding time) 증가 / 진폭증가 (메인혼 교체) / 가압력 증가 / 하강스피드 감소4. Flush, Burr가 발생된다.융착시간 감소 / 진폭감소 / 가압력 감소 / 용착산 크기 감소 / 용착물의 공차를 여유있게 줌.5. 제품표면 스크렛치 발생.진폭감소 / 융착시간 감소 / 가압력 증가 / 혼과 메인혼의 결합상태 확인 혼의 파손유무 확인 / 혼과 융착물 표면이 잘 맞는지 확인 / Stud 체결볼트 의 헐거움 유무 확인 / 융착물과 지그가 잘 맞는지 확인 / 지그가 적합한지 확인 / 혼과 지그에 경질 크롬 도금 / 지그 수평 조절 / 지그에 Shim을 적당히 넣는다.6. 융착물이 파손된다.압력감소 / 융착시간 감소 / 하강 스피드 감소7. 제품이 파손된다.감압력, 융착시간 감소 / 하강 스피드 감소 /8. 융착 후 제품에 Crack이 가거나 잘 분리된다.냉각시간 증가 / 가압력 증가 / 융착시간 감소 / 진폭 증가9. 기계에 과부하가 걸린다.가압력 감소 / 하강스피드 감소 / 파워서플라이의 튜너 조정 / 볼트의 헐거움상태 확인 / 메인혼과 공구혼의 체결상태 확인 / 파워서플라이의 용량 부족 일반적인 초음파 Welding 문제점6. 초음파 융착 문제점 해결문제점해결방법10. 재료의 손상 (박리, 기포) 발생.융착시간, 진폭, 가압력 감소11. 융착시간이 오래 걸린다.융착시간 감소 / 냉각}
G E A R edited by J.W.Park목 차기어의 정의 기어의 발달 기어의 분류 4. 기어치형 곡선 5. 기어 용어 및 관계식 정리 기어 고려 사항 기어 치수 결정 기어의 정밀도와 측정 참조 문헌1. 기어의 정의1. 기어의 정의(1) 기어의 정의 • Gear 란 원주 둘레에 일정하게 배열된 치형을 가지는 기하학적 형상. • Gear는 회전능력을 어느 설비내의 한 부분에서 다른 부분으로 전달시킬 수 있도록 고안된 기계적 장치이며, 통상 회전축의 속도, 토크(Torque) 또는 회전방향을 변화시키기 위해 사용. • 일반적으로 Gear는 다른 Gear의 치형과 서로 맞물리게 설계되어 있으며, 큰 쪽을 Gear, 작은 쪽을 Pinion 이라 칭한다. (2) 기어의 특징 • 동력이나 회전의 전달이 확실 • 정확한 각속도 비 • 비교적 간단한 구조 • 적은 동력손실 • 긴 수명2. 기어의 발달2. 기어의 발달(1) 초기의 기어 • 기원전 6세기경 고대 이집트 나일 지방 - 물을 끌어올리는 수차에 '사기어'라는 목재기어 이용. (2) 고대로부터 중세 • 기원전 3세기 그리스의 아리스토텔레스 저서 '메카니컬' – 주철을 사용한 금속제 기어 언급. • 아르키메데스 저서 - '아르키메데스의 나사' 발명, 웜기어를 이용한 권상기 언급. • 기원전 1세기경 – 천문학의 발전과 더불어 기어장치를 가진 물시계, 천문시계 제작. • 중세 15세기경 – 레오나르도 다빈치에 의한 기어 발전의 중요한 성과 (스퍼,헬리컬,웜,휘스, 비원형 기어등의 스켓치,) • 16세기경 – 유럽에서 금속제 기어의 수작업 제작 공작기계,시계에 사용. (3) 기어의 이론적 개발 • 17세기 – 기어의 기구학적 조건인 등속운동에 적합한 치형 연구 진행 • 18세기 프랑스 까뮤의 정리 – 치면의 물림상태와 접촉점의 괘적에 관한 개념 연구로 기어 기술의 발전 가속화 • 인볼류트 치형 연구 – 오이라와 위리스에 의해 시작, 사바리에 의해 완성, '오이라 사바리 공식' 위리스가 제창한 14.5˚로 하는 표준치형Non Enveloping)① Non throated(또는 Non Enveloping) : 웜휠이 헬리칼 및 스퍼기어로 되고 있고 웜은 기본적인 실린더형으로서 점접촉이 이루어지는 형태이며 전달 가능한 부하의 크기에 한계가 있음.3. 기어의 분류 - 두 축의 방위에 따른 분류웜기어- Single throated(Single Enveloping)웜기어- Double throated(Double Enveloping)② Single throated(또는 Single Enveloping) : 웜휠이 대각선의 헬리칼 기어인 경우로서 치간의 접촉면적이 좀더 증가되어 운전이 부드러워짐.③ Double throated (또는 Double Enveloping) : 웜휠이 헬리칼인 동시에 웜자체의 기어 teeth도 굴곡을 크게 줌으로서 접촉면적을 극대화시켜 커다란 부하와 감속비에도 불구하고 동력전달이 최대한 부드럽게 이루어지도록 한 형태. 그러나 접촉부분에서의 미끄러짐(Sliding)마찰이 크므로 특별한 윤활성이 요구됨.3. 기어의 분류 - 두 축의 방위에 따른 분류나사기어3. 기어의 분류 - 두 축의 방위에 따른 분류(4) 기타 A. 크라운 기어 ① 피치면이 수평으로 맞물림 B. 나사 기어 ① 감속 외에도 증속도 가능 ② 대부분 감속비가 작고 큰 마력 전달용에는 부적당 ③ 복잡한 회전 운동을 하는 곳에 사용 C. 하이포이드 기어 ① 대부분 자동차의 최종 감속기 등에 사용. → 차의 바닥 높이를 낮게 하여 승차감과 안전성을 증가 D. 페이스 기어 ① 소형, 2중 기어나 하이포드 기어 대용축이 평행한 경우 : 스퍼어(Spur)기어, 헬리컬(Helical) 기어, 더블헬리컬(Herrigbone) 기어, 랙(Rack)기어, 내접(Internal)기어스퍼어(Spur)기어헬리컬(Helical) 기어랙이중 헬리칼 (Double Helical) = 헤링본 (Herringbone)랙(Rack)기어내접(Internal)기어3. 기어의 분류 - 두 축의 방위에 따른 분류 요약(2) 두축이 서로 교 (Addendum) • 피치원에서 치선원까지 높이 ⑨ 이뿌리 높이, 치원높이(Dedendum) • 피치원에서 이뿌리까지 높이 ⑩ 온높이(Wholedepth ,전치높이) • 어덴덤과 디덴덤의 합5. 기어 용어 및 관계식 - 스퍼기어7689⑪ 압력각(Pressure angle) • 피치원에 접하는 접선과 기초원에서 비롯된 두 기어의 작용선이 이루는 각 • 일정한 값을 가지며 압력각이 달라지면 이의 형상도 변화 • 압력각은 14.5도, 20도로 규정되어 있다.115. 기어 용어 및 관계식 - 스퍼기어⑪ 압력각(Pressure angle) • “ 모듈뿐 아니라 압력각도 같지 않으면 기어는 잘 맞물리지 못한다.” → 기어의 접접은 반드시 작용선상에 온다. → 압력각이 같으면 작용선은 반드시 피치점을 통과한다. → 작용선이 피치점을 통과하기 때문에 기어의 회전비는 잇수의 역비로 된다. → 압력각이 같지 않으면 작용선은 피치점을 통과하지 않는다.⑪ 압력각(Pressure angle) • 버니어캘리퍼스나 이 두께 마이크로 미터를 사용하여 도출한다. (압력각은 분도기로 측정불가) • 버니어 캘리퍼스로 법선 피치의 길이를 측정하고 그 길이로 압력각을 산출 1) 3매의 치형을 걸쳐서 버니어로 길이 측정 2) 다음 2매의 이를 측정하고 앞서 측정한 후 3매의 길이로 부터 2매의 길이를 빼면 법선피치의 길이 3) 법선피치는 압력각과 모듈로 정해지므로 역으로 구할 수 있다. 4) 법선피치 표에 의해 가장 근사치를 읽어 압력각과 모듈을 결정할 수 있다. • 압력각을 크게하면 이는 강해도 소음이 크게 되기 쉽다. • 조용한 것을 원할 때는 14.5도, 힘이 많이 걸려 이가 강해야 할 때는 20도를 선정하면 좋다.⑫ 여유원 (Clearance circle) • 맞물리는 기어의 Addendum원에 접하는 원 ⑬ 여유 (Clearance, 틈새) • 한쪽 기어의 치선원에서 맞물리는 다른 기어의 치저원 사이 거리 • 기어를 호빙할 경우 0.25mm, 연마, 셰이빙 할 경우 0.35mm ⑭ 유효것과 맞물리면서 도는 기어의 기구장치 • 고정된 기어를 태양기어라고 하고 그 주변을 도는 기어를 유성기어라고 한다. • 태양기어 주위의 유성기어를 carrier로 지지하여 회전 하는 기어열 • 태양기어 자전운동 유성기어 자전과 공전운동(캐리어의 운동) • 에피싸이클릭 기어(Epicyclic Gear) → 태양기어를 중심으로 자전과 공전을 하는 유성기어의 한 점이 그리는 곡선의 궤적이 에피싸이클릭 곡선이기 때문 • 차동기어장치라고 하며 주로 증속기구와 감속장치에 이용한다. 주로 자동차 변속기에 많이 응용됨링기어유성기어선기어5. 기어 용어 및 관계식 - 유성기어(2) 유성기어 특징 1) 장점 • 소형경량 • 베어링과 프레임 설계 시 축방향 하중만 고려 : 유성기어 대칭 배열 → 유성기어의 반경방향 하중이 서로 상쇄 • 전달하중 분산, 작은 접촉 선속도 → 마찰 손실 및 소음 감소, 고효율 • 클러치 동작이나 변속을 할 수 있는 작용 가능 • 가공이 용이 2) 단점 • 고속 사용 시 주의 필요 - 유성기어의 공전운동에 따른 원심력 • 전달 동력이 너무 작으면 보통의 변속기어에 비해 높은 비용 • 성능을 충분히 발휘하려면 설계와 제작에 고도의 기술이 필요5. 기어 용어 및 관계식 - 유성기어(3) 유성기어의 분류Plantary Type → 가장 일반적인 배치 형태 → 선기어, 캐리어 회전 → 링기어 고정 → 유성기어 자전과 공전1. 구성요소의 기능에 따라 • 유성기어 형식 • 스타기어 형식 • 솔라기어 형식 2.구성요소의 배치에 따라 • 단순 유성기어 감속기 • 복합 유성기어 감속기 • 연쇄 유성기어 감속기5. 기어 용어 및 관계식 - 유성기어Star Type → 선기어, 링기어 회전 → 캐리어 고정 → 유성기어 자전5. 기어 용어 및 관계식 - 유성기어Solar Type → 캐리어, 링기어 회전 → 선기어 고정 → 유성기어는 자전과 공전5. 기어 용어 및 관계식 - 유성기어입력측출력측고정측속비감속범위Plantary Type선기어캐리어링기어Nr/Ns + 13 ~ 12 내에서 가장 많이 사용하는 값 이용 → KS B 1404 (모듈 표준값) - 제1계열을 우선적으로 사용 4) 물림율(εβ)과 비틀림각(βb) • 헬리컬 기어의 경우 → 비틀림 각에 상관 없이 물림율 1이상, 고속 기어 2이상 → 일반 헬리컬 기어 비틀림각 (βb = 5˚ ~ 20˚ ) → 더블 헬리컬 기어 비틀림각 (βb = 20˚ ~ 35˚ ) → 비틀림 각을 크게 할 수록 기어에 작용하는 래디얼 하중이 증가, 추력이 커짐Pz : 헬리컬 기어의 리드(lead) mt : 축 직각 모듈 mn : 치 직각 모듈물림율 • 전위계수 합이 클수록 감소 • 잇수 多 : 증가 잇수 少 : 감소 (언더컷 발생 시) → 압력각 모듈 일정 시8. 기어의 정밀도와 측정기어의 정밀도에 관해서 대부분 표준 등급을 정해 놓고 이에 따라 분류한다. 현재 국내에서 일반적으로 통용되는 기어등급 기준은 JIS이며 KS는 이 JIS 기준의 번역판이라 할 수 있다. 그리고 AGMA (American Gear Manufacturers Association), DIN 규격이 사용된다.각국의 규격을 정확하게 비교하는 것은 불가능하나 대략의 비교를 한다면 다음의 표와 같이 나타낼 수 있다. 아래의 표 3은 Runout 규정치에 의하여 등급을 비교한 것이다. 기어 오차를 정하는 등급에 따른 오차허용 치수가 서로 상이한 경우가 많으므로 단지 참고용으로만 사용하기 바란다.표 3. 각 기어 등급 비교DIN과 JIS는 번호가 작을수록 정밀기어이며 AGMA는 번호가 커질수록 정밀기어이다. 기어 등급에 따른 사용용도를 구별하면 다음 표 3과 같다.(1) 기어의 정밀도 등급과 용도8. 기어의 정밀도와 측정기어 등급에 따른 사용용도를 구별하면 다음 표4 와 같다.표 4 기어등급에 따른 사용용도 구분8. 기어의 정밀도와 측정표 4 DIN 등급에 따른 용도.다음은 DIN등급에 따른 용도 분류이다.8. 기어의 정밀도와 측정(2) 허용 오차기어의 각 등급에 대한 단일피치 오차, 인접피치 오차, 누적피치 오차, 법선 피치 오w}