보고서 정보
주관연구기관 |
두원공과대학 산학협력단 |
연구책임자 |
이재우
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2007-12 |
과제시작연도 |
2007 |
주관부처 |
중소기업청 |
사업 관리 기관 |
중소기업기술정보진흥원 |
등록번호 |
TRKO201100013391 |
과제고유번호 |
1425045942 |
사업명 |
산학연 공동기술개발 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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초록
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1. 최종목표
탈지시의 가열실 오염에 따른 단열재의 교체주기를 6개월 이상으로 하며, 진공오일 교체주기를 3개월 이상으로 하고, 온도분포는 유효공간/가열실 비율을 40% 이상으로 하고, 표면에 대한 중심온도차이의 시간 지연을 1시간 유지후에 40℃ 이내로 하며, 100℃까지의 냉각시간을 6시간 이내로 하며, 전자 세라믹 소재의 경도에 대한 항절강도의 비를 Hv1600에 대한 항절력 1700MPa, 소결체의 결함률 2개/$cm^{2}$ 이내, 폭발 불가능 범위 제어 정확도 100%, 간헐 로내 승압 제어 정확
1. 최종목표
탈지시의 가열실 오염에 따른 단열재의 교체주기를 6개월 이상으로 하며, 진공오일 교체주기를 3개월 이상으로 하고, 온도분포는 유효공간/가열실 비율을 40% 이상으로 하고, 표면에 대한 중심온도차이의 시간 지연을 1시간 유지후에 40℃ 이내로 하며, 100℃까지의 냉각시간을 6시간 이내로 하며, 전자 세라믹 소재의 경도에 대한 항절강도의 비를 Hv1600에 대한 항절력 1700MPa, 소결체의 결함률 2개/$cm^{2}$ 이내, 폭발 불가능 범위 제어 정확도 100%, 간헐 로내 승압 제어 정확도 97%, 진공로 내의 2차 승온 개시 제어 정확도 97% 달성한다.
2. 개발내용 및 결과
타이트박스는 그래파이트 상자로서, 본체와 문으로 구성되며, 그 문이 진공탈지소결로의 문에 설치한 실린더에 의하여 열리고 닫히도록 하였다. 배기계는, 로안 공간과 통하는 주 배기계와 타이트박스 안의 공간에 통하는 내부 배기계로 이루어진다. 주 배기계는, 진공탈지소결로 안의 공간을 밸브를 거쳐서 미케니컬 부스터 펌프 및 오일 로터리 펌프에 직렬로 접속하였다. 내부 배기계는, 타이트박스 상자 안의 공간을 탈지 트랩 본체 및 밸브를 거쳐서 오일 로터리 펌프의 유입구에 병렬로 접속하였다. 가스 공급계는, 가스로서 N2를 충진한 가스 공급원과 밸브를 구비하고, 이 가스 공급원으로부터의 N2 가스를 진공탈지소결로를 관통하여 진공탈지 소결로 안의 공간에 도입하였다. 액화 탈지장치는, 왁스의 증기를 가열 냉각하는 것에 의하여 액화하는 트랩 본체와 그 트랩 본체의 상류 압력을 계측하는 압력계와, 그 압력계로부터의 검출 신호에 연동하여 트랩 본체를 온도 제어하는 조절계로 이루어진다. 트랩 본체는, 축방향으로 이어지고 한쪽 단에 유입구를 가지며, 다른쪽 단에 유출구를 가진 몸통과, 이 몸통 안에 축단부로부터 삽입되어 축방향으로 일정 간격마다 원판형의 냉각핀을 장착한 냉각 파이프와, 냉각핀과 몸통(6c)과의 사이의 좁은 공간으로 형성되는 노즐부와, 몸통과의 외주에 감긴 히터와, 냉각 파이프를 따라서 냉각핀에 걸쳐진 히터로 이루어진다. 냉각 파이프는 이중 구조로 되어 있으며, 내측 유로로부터 몸통의 선단 근처까지 이송된 냉수를 외측 유로로부터 되돌려서 회수하는 구조로 되어 있으며, 필요에 따라서 그 냉각 파이프 내에 가압 가스를 도입하여 냉각수를 제거할 수 있게 하였으며, 그것을 위한 밸브가 설치되었다.
각 냉각핀의 외주는 몸통에 대하여 각 노즐부가 반대 위치에 놓이도록 하며, 이 부위의 조임 효과에 의하여 통과하는 증기에 진공하에서 단열 팽창효과를 얻는다. 구체적인 구조는, 냉각핀의 외경이 몸통의 내경과 대략 일치하며, 그 주변 수개 위치를 가스가 흐르는 방향으로 굽혀서 몸통의 내벽으로부터 떨어개발록 한다. 왁스 트렙 본체의 상류와 하류와의 차압을 계측하여 각 노즐부의 막힘을 검출할 수 있는 압력계를 적용한다. 압력계는 왁스 트렙 본체의 상류의 압력을 계측하여 각 노즐부의 막힘을 항상 계측하여, 다음단의 조절계에 계측 압력값으로 되는 계측 신호를 입력하도록 구성한다. 조절계는, 압력계로부터의 계측 신호가 입력되도록 배선 접속이 행해지고, 한편 조절계로부터의 출력 신호는 히터에 입력되도록 배선한다. 그 때문에 이 조절계는 압력계로부터 계측 신호를 입력으로서 받으면, 미리 설정된 소정 압력값과 비교함과 동시에, 그 소정 압력값을 고려하여 ON/OFF 출력을 내어서 히터를 제어하도록 한다. 히터는 왁스를 용융하기 위하여 필요한 소정의 예열이 부여되어도 좋으나, 적어도 조절계로부터의 ON/OFF 출력의 출력신호에 맞추어, 가열 상태가 ON/OFF 되며, 진공로 안의 압력이 소정 압력으로 복귀할 때 까지 탈지트랩 본체에 대하여 적극적인 가열을 하도록 한다.
3. 사업성과
○ 기술적 성과
한국의 소결에 의한 전자 부품 생산량에 비하여, 소결에 의한 전자 제품용 소재 업체가 현저히 적은 이유는 설비 비용이 상당히 높기 때문이다. 소결에 의한 전자 제품용 소재 업체에서는 탈지 및 소결을 위한 진공로를 각각 별도로 설치하기 때문에 설비의 규모가 커지며, 설비 코스트가 높아진다. 또한 탈지 후에 탈지 전용의 탈지로로부터 소결 재료를 빼내기 위하여 탈지로 내의 온도를 상온 부근까지 냉각하여야 하며, 공정의 복잡화, 에너지 소비량의 증대 등의 문제가 심각하고, 운전비용도 높다는 문제가 있으므로, 생산 효율을 긴급히 극대화시킬 필요가 있다. 또한, 진공로내의 온도가 불균일하여 요구 되는 성질을 가진 소결에 의한 전자 제품용 소재가 얻어지지 않았다. 이러한 문제가 본 개발에 해결됨에 의하여, 탈지시의 가열실 오염에 따른 단열재의 교체주기, 진공오일 교체주기, 온도분포는 유효공간/가열실 비율, 표면에 대한 중심온도차이의 시간 지연, 100℃까지의 냉각시간, 전자 세라믹 소재의 경도에 대한 항절강도의 비, 소결체의 결함률, 폭발 불가능 범위 제어 정확도, 간헐 로내 승압 제어 정확도, 진공로 내의 2차 승온 개시 제어 정확도의 관점에서, 심각한 당면 문제가 완전히 해결되었다.
○ 경제적 성과
공업로 제조를 위한 설비비용이 비교적 적은 관계로, 많은 업체가 난립하여 가격 경쟁이 치열한 관계로, 제품의 품질이 선진 외국에 비해 매우 낮으며, 원가에 대한 부담 때문에 신뢰성 향상을 위한 시도가 되지 못한다. 또한 1개 진공탈지소결로의 유저 가격이 1억원이 되므로, 만약에 1대라도 실패하면 상당한 자금 압박을 받게 된다든지, 부도를 당하게 되므로, 진공로 제조업체에서는 신뢰성 향상을 위한 시도를 전혀 하지 않게 되어, 갈수록 선진국 제품과의 격차가 현저히 벌어지고 있다. 따라서 소결에 의하여 생산되는, 소결에 의한 국산 전자 제품의 품질이 현저히 낮아지게 되는 것이다.
본 개발에 의하며, 탈지와 소결을 1개의 로에서 행함에 의하여, 사용 업체에서의 공정의 단축화, 에너지 감소, 원가절감 및 소재의 품질향상을 꾀할 수 있다.
○ 활용성과 등
소결에 의한 국산 전자 제품의 성능이 나쁜 주요 원인 중의 하나는 국산 소결로의 성능이 선진 외국의 소결로에 비하여 나쁘기 때문으로 판단된다. 따라서 본 과제에서는 진공 탈지소결로의 성능을 향상시켜, 소결에 의한 국산 전자 제품의 성능을 세계 일류 제품의 성능과 같아지게 된다.
4. 향후추진계획
타이트 박스 크기 250X250X580mm(히터 기준 300X300X580mm)의 진공 탈지 소결로는 개발에 성공 하였는데, 본 개발의 진공 탈지 소결로보다 더욱 큰 크기의 진공로에 본 개발의 기술을 적용하기 위하여, 설계의 필수 변경 요소를 향후에 검토할 필요가 있다.
목차 Contents
- 3. 과제별 세부 집행내역 ...1
- 개발결과의견서 ...4
- 최종보고요약서(초록) ...5
- 목차 ...7
- 제 1 장 서론 ...8
- 제 1 절 개발 대상기술의 중요성 ...8
- 제 2 절 관련 기술 현황 ...8
- 제 3 절 향후 발전 방향 ...12
- 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ...13
- 제 1 절 진공 탈지 소결로의 구성과 작동원리 ...13
- 제 2 절 간헐적인 로내 제어 ...16
- 제 3 절 통전 단자 부분의 신뢰성 부족 및 해결 방안 ...19
- 제 4 절 파워 리드부의 구조 ...21
- 제 5 절 내부 뚜껑 개폐 장치 ...22
- 제 6 절 제어회로 ...28
- 제 7 절 제작된 시제품 사진 ...29
- 제 8 절 본 개발 진공탈지소결로의 사용에 의한 건전한 소결제품의 전자현미경 조직 사진 ...30
- 제 9 절 시제품의 사양 ...31
- 제 3 장 사업성과 ...38
- 제 1 절 기술적 성과 ...38
- 제 2 절 경제적 성과 ...39
- 제 3 절 기타 성과 ...40
- 제 4 장 결론 ...40
- 제 1 절 적용분야 ...40
- 제 2 절 시장 현황 ...41
- 제 3 절 향후 계획 ...42
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