초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

최근 들어, 사용자의 편의성과 운송의 편의성을 위한 경량화와 고강도의 이슈로 인하여 금속재료의 사용이 전자업계에서 급격하게 늘어나고 있다. 이와 더불어 전자제품의 성능이 높아지면서 필연적으로 나타나는 제품 발열의 문제를 해결하기 위해서 플라스틱 재료보다 열적 특성이 우수한 금속 재료의 사용은 필수적으로 늘어나고 있다. 특히나 사용자의 요구로 인하여 대형화, 박형화 되고 있는 LCD TV의 경우는 급속히 금속 재료의 사용이 증가하고 있는 분야이다. LCD TV의 구성품 중에서 LCD 패널본체를 지지하고 많은 부품들이 실장 되는 LCD Bottom Chassis 재질은 이러한 소비자의 경향에 맞추어 금속 재료 중에서도 알루미늄 사용이 늘어나고 있다. 알루미늄의 사용은 LCD TV 자체의 경량화 이슈와 최근 화질 개선을 위해 사용이 증가하는 ...

최근 들어, 사용자의 편의성과 운송의 편의성을 위한 경량화와 고강도의 이슈로 인하여 금속재료의 사용이 전자업계에서 급격하게 늘어나고 있다. 이와 더불어 전자제품의 성능이 높아지면서 필연적으로 나타나는 제품 발열의 문제를 해결하기 위해서 플라스틱 재료보다 열적 특성이 우수한 금속 재료의 사용은 필수적으로 늘어나고 있다. 특히나 사용자의 요구로 인하여 대형화, 박형화 되고 있는 LCD TV의 경우는 급속히 금속 재료의 사용이 증가하고 있는 분야이다. LCD TV의 구성품 중에서 LCD 패널본체를 지지하고 많은 부품들이 실장 되는 LCD Bottom Chassis 재질은 이러한 소비자의 경향에 맞추어 금속 재료 중에서도 알루미늄 사용이 늘어나고 있다. 알루미늄의 사용은 LCD TV 자체의 경량화 이슈와 최근 화질 개선을 위해 사용이 증가하는 LED 유닛의 발열 문제를 동시에 해결해 줄 수 있다. 하지만, 금속의 사용은 평탄화 문제를 야기한다. LCD 불량의 대부분을 차지하고 있는 화면의 눌림 현상, TV 베젤 부위의 빛샘 문제 등이 LCD Bottom Chassis의 평탄도 문제에서 시작된다. LCD Bottom Chassis의 평탄도 문제는 금속 소재의 성형 중 강제 변형이 일어난 후 구속이 풀리면서 새로운 정적 평형 상태를 만족하기 위해 일부분이 탄성 변형 하면서 복원되는 스프링백현상이 주 주 원인이다. 실제 산업 현장에서 제품의 평탄도는 수십 번의 시행착오를 통한 금형 수정을 통해 개선된다. 수정의 대부분은 평탄도 개선을 위해 평탄 비드를 삽입하거나 삽입된 평탄 비드의 위치를 조정하는 일이다. 최근에 현장에서의 시간적, 비용적 문제를 해결하기 위해 유한요소 해석을 통해서 금속의 성형성과 스프링백을 설계 단계에서 예측하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 하지만 정교한 유한요소 해석은 설계 개선안을 도출하기 까지 반복적인 해석의 회수가 한정되어 유용한 설계 결과를 도출하기가 어렵다. 이에 본 연구에서는 유한요소 모델의 해석 정밀도를 높이기 위하여 실제 사용되는 알루미늄 소재의 재료 물성을 실험하였고 실제 공정의 제품과 비교 분석하여 해석 모델 튜닝을 진행하였다. 해석 튜닝을 통해서 실제공정에서 측정하기 어려운 탄성계수, 마찰계수, 소재 홀딩력을 수정하였고, 그 결과 스프링백 예측 정확도를 80%이상 향상시켰으며 해석 오차를 ±10% 이내로 줄였다. 둘째로, 평탄도 개선을 위해 보다 적극적인 설계 기법을 도입하였다. 공정 조건 개선과 더불어 보다 적극적인 스프링백 제어 수단인 평탄비드의 최적화된 삽입을 통하여 위하여 LCD Bottom Chassis의 평탄도 문제를 해결하고자 하였다. 이를 위해 스프링백 현상을 정량화 하였고 최소한의 설계 인자만으로 효과적으로 평탄비드의 형상과 삽입을 제어 하고자 LCD Bottom Chassis에 특화된 6개의 설계변수를 제안하였다. 또한 효과적인 최적화 진행을 위해 해석 시간이 오래 걸리는 성형해석과 스프링백 해석을 직접 이용하지 않고 간접적으로 스프링백과 상관성을 갖는 성능 인자를 도출하여 이를 최적화 하는 Variable Complexity 개념을 도입하여 최적화 방법론을 정식화 하였다. 상관성을 가지는 유효성 있는 성능인자를 제안하기 위해 스프링백의 원인이라고 판단되는 불균일한 응력 편차를 균일화하기 위해 Von Mises Stress의 분포를 정량화 하고 뒤틀림과의 상관관계를 분석 하였다. 이 성능인자는 뒤틀림과의 상관성을 가지지만, 평탄 비드의 삽입으로 인한 응력회복의 방향성과 평탄비드에 의한 형상적으로 뒤틀림에 대한 저항을 표현하지 못한 단점이 있었다. 때문에 평탄 비드의 삽입에 의한 뒤틀림 변형에 대한 저항 정도를 표현 할 수 있는 성능인자의 도입이 필요했다. 그래서 LCD Bottom Chassis의 평탄 비드 삽입으로 인한 강성 증가 효과와 트위스트나 밴딩과 같은 뒤틀림과 유사한 형태를 보이는 Modal Analysis의 Mode 1과 Mode 2의 고유 진동수를 성능인자로 도입하여 뒤틀림과의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 각 Mode의 고유 진동수는 뒤틀림과의 강한 상관관계를 보였으며, 두 모드의 합성식과도 강한 상관관계를 보여 이 합성식 인자를 성능인자로 설정하였다. 최적화 방법은 비교적 적은 수의 실험점으로 RSM 모델을 순차적으로 개선시키는 방법을 택하므로 직접적 탐색 (Direct Search) 기법에 비해서 적은 수의 실험점으로 최적화된 솔루션을 제공 할 수 있는 PQRSM (progressive quadratic response surface method)을 사용하였다. 또한 효과적인 최적화 수행을 위해서 절차 자동화에 대한 알고리즘을 구축하고 자동으로 유한 요소 상의 평탄 비드의 형상을 업데이트 할 수 있는 툴을 개발하였다. 절차 자동화와 최적 설계 툴은 상용 해석 S/W를 내부 코드를 사용하여 자유롭게 융합할 수 있고 최신의 최적화 방법론을 제공하는 PIAnO (Process Integration, Automation and Optimization) S/W를 사용하였다. 평탄 비드 최적 설계 방법론의 유효성을 검증하기 위해 실제 양산 중인 46인치 LCD 모델에 적용하였다. LCD Bottom Chassis의 뒤틀림은 설계 원안 대비 42.67mm에서 17.06mm로 60%개선된 효과를 보였다. 또한 현재 양신 중인 모델과 비교 하여도 35%정도 평탄도를 개선하는 효과를 보였다.

주제어