[논문]초정밀 박육 플라스틱 제품 성형기술에 관한 연구

허영무; 신광호

초정밀 박육 플라스틱 제품 성형기술에 관한 연구
A study on the injection molding technology for thin wall plastic part 원문보기

한국금형공학회지 = Journal of the Korea Society of Die & Mold Engineering, v.10 no.2, 2016년, pp.50 - 54

허영무 (한국생산기술연구원 금형기술그룹) , 신광호 (한국생산기술연구원 금형기술그룹)

Abstract ▼ AI-Helper

In the semiconductor industry the final products were checked for several environments before sell the products. The burning test of memory and chip was implemented in reliability for all of parts. The memory and chip were developed to high density memory and high performance chip, so circuit design was also high integrated and the test bed was needed to be thin and fine pitch socket. LGA(Land Grid Array) IC socket with thin wall thickness was designed to satisfy this requirement. The LGA IC socket plastic part was manufacture by injection molding process, it was needed accuracy, stiffness and suit resin with high flowability. In this study, injection molding process analysis was executed for 2 and 4 cavities moldings with runner, gate and sprue. The warpage analysis was also implemented for further gate removal process. Through the analyses the total deformations of the moldings were predicted within maximum 0.05mm deformation. Finally in consideration of these results, 2 and 4 cavities molds were designed and made and tested in injection molding process.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 LGA IC 테스트 소켓용 제품 생산을 위한 사출성형용 금형에 있어서 추후 게이트 절단을 고려하여 설계된 러너에 대한 사출성형 해석을 통한 사출 성형 특성을 파악하고자 하였다.
본 연구에서는 사이드 게이트로 설계된 박육 플라스틱 제품의 추후 게이트 절단 공정을 위하여 러너가 보강된 제품에 대하여 사출성형을 위한 러너를 수정 보완한 결과를 이용하여 사출성형 해석을 통한 변형결과를 예측 하였다. 이러한 해석 등을 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

제안 방법

Fig. 3과 같이 일반 사출성형조건으로의 성형이 곤란하여 고속사출성형 조건으로 성형조건을 변경 하여 성형 해석 후 변형의 경향을 살펴보았다.
2에 유동주입기구가 부착된 2, 4 캐비티 성형품 형상을 보여주고 있다. 성형후 게이트 절단을 원활히 수행하기 위하여 러너의 형상을 견고하게 설계하였다.

데이터처리

본 해석에 있어서 2, 4 캐비 성형품의 경우 해석의 효용성을 위하여 1/2, 1/4 부분을 해석에 활용하였고 해석에 사용된 프로그램은 Autodesk사의 MPI 프로그램을 활용하였다. 사출성형기 Sodick 30톤 모델의 사양을 고려하여 해석조건을 결정하였다.

성능/효과

(c)z방향 변형량 -0.0274 mm<z<0.0142 mm 로 y방향에서 가장 크게 나타나는 경향을 보였다.
1) 수정 러너를 장착한 모델에 대하여 해석을 수행한 결과 일반 사출 성형 해석 공정으로 성형이 곤란하였다.
2) 고속 사출성형 공정을 활용하여 성형을 완성 할 수 있었으며 이를 실제 금형 설계에 활용 가능하였다.
3) 러너 형상의 경우 유동 거리에 따라 변화하는 단면형상을 부여하여 변형량을 감소시킬 수 있었으며 전체 변형량은 0.05mm 수준으로 달성하였다.
4) 추후 게이트 절단을 위한 러너 수정을 성공적인 것으로 예상되었다.
3에서 (a)점도 변화 선도 및 (b)P-v-T 선도를 보여주고 있다. 본 연구에 사용된 재료의 경우 점도는 전달율 및 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보이고 있으며 온도 차이에 의한 감소 추이는 크게 나타나지 않고 있다. P-v-T 선도의 경우 온도가 높은 구간에서 비체적의 변화가 크게 나타나고 있는 특성을 보이는 재료이다.
Table 2에 2, 4 각 캐비티의 경우 성형 해석 조건을 나타내고 있다. 충전 해석 결과 2, 4 캐비티 공히 제품의 중앙부위에 미충전 현상이예측되었다. 성형이 완료되기 전에 유동선단부의 온도가 고화온도 부근까지 저하가 발생하여 더 이상 용융수지의 선단이 진행하지 못한 것으로 보인다.
해석결과 충전시간은 2, 4 캐비티 각각 0.17초, 0.09초 정도로 매우 짧은 시간에 충전이 이루어졌고 제품 중심부까지 충전이 완료되었다. 성형 압력의 경우 충전시간이 더욱 짧게 성형 해석된 4 캐비티의 경우가 유동 중 발생하는 마찰열에 의한 용융수진 온도상승으로 점도 하락에 따라 성형압력이 감소하는 결과를 나타내었다.

후속연구

8에서 보여주고 있다. 동 제품들은 추후게이트 절단을 위한 연구에 활용되어질 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반도체 부품의 특징은 무엇인가?	현대사회는 과학기술의 발전으로 인해 많은 제품들이 생산되고 있으며 최근에는 매우 소형의 제품들이 다양한 기능들을 가지고 시장에 출품되고 있으며, 이중 반도체부품은 그 대표적인 제품이라고 할 수 있다. 이러한 반도체 부품의 특징은 제품의 크기가 작고 연결회로 간의 간격 또는 피치 등이 매우 적은 것이 특징일 수 있다. 또한 커넥터 부품1,2) 또한 정밀도 등에서 매우 중요한 부품이 되곤 한다.
	다양한 기능을 가진 소형의 제품 중 대표적인 제품은 무엇인가?	현대사회는 과학기술의 발전으로 인해 많은 제품들이 생산되고 있으며 최근에는 매우 소형의 제품들이 다양한 기능들을 가지고 시장에 출품되고 있으며, 이중 반도체부품은 그 대표적인 제품이라고 할 수 있다. 이러한 반도체 부품의 특징은 제품의 크기가 작고 연결회로 간의 간격 또는 피치 등이 매우 적은 것이 특징일 수 있다.
	반도체 테스트용 소켈 중 Land Grid Array는 어떤 방식을 통해 테스트하며 특징은 무엇인가?	반도체 테스트용 소켓은 이러한 반도체부품의 테스트를 위하여 사용되는 부품의 일환으로 BGA(Ball Grid Array), LGA(Land Grid Array) 등의 부품 들이 있을 수 있다. 이 중 LGA 부품의 경우는 매우 얇은 다수의 제품을 적층 하여 반도체 테스트용 소켓에 조립하여 사용되어지는 부품으로 제품의 특성은 재질은 플라스틱이며 두께가 얇고 피치가 적은 것이 특징이며 형상 또한 복잡성을 가지고 있고 요구되어지는 정밀도 또한 매우 높은 정밀도를 요구하고 있다3,4). 여기에 사용 되는 LGA 부품 중 Separator 부품은 20~40매 정도를 적층하여 사용하는 제품으로 사출성형을 사용하여 제작되어지며 사출성형 후 제품을 마무리하여 조립공정을 거쳐 반도체를 테스트하는 소켓으로 조립되게 된다.

참고문헌 (7)

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C.H.Yoon, J.G. Park, H.S. Choi and Y.S. Kim "Quality improvement for crimping process of electrical connector using FEM analysis", Trans. of Material Processing 18 pp. 229-235, 2009.

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Y. Heo, J. Kim, H. Lee, S. Won, and S. Yoon "Design of Wire to Board Insulation Displacement Connector for Simplification of Assembling Process Proceeding of the 6th Int. Conf. on Mfg.", Machine Design and Tribology p. 303, 2015.
유진, 신희석, 한무근, 허영무, "노트북 PC용 WTB 커넥터 설계", 제 11회 금형가공심포지엄 논문집, pp. 156-162, 2014.
허영무, 박형필, 신광호, " 커넥터 소켓 하우징 사출성형해석", 한국자동차공학회 논문집 p. 1745, 2013.
H.H. Shin, Y.M. Heo,"Study on the Effect of Injection Molding Time for Molding of Small Pitch Connector Housing", POLYCHAR21, p. 274, 2013.

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