초록 ▼

가. 마이크로 금속소재 기능성 핵심 요소부품 초정밀 점진성형기술개발

최종목표
□ 마이크로 금속소재 기능성 핵심 요소부품 초정밀 점진성형 기술개발
o 초정밀 점진성형공정 적용 마이크로 기능성부품 상용화 기술개발
- 적용대상 부품 및 소재
▪ 마이크로 체결부품 : SUS
▪ 초정밀 회전구동부품 용 Housing : SUS or Steel
▪ 초정밀 회전구동부품 용 Hub : SUS
o 마이크로 기능성 구현 제품화 설계 및 기능화 성형 공정 해석 기술
o 마이크로 체결부품 상용화를

가. 마이크로 금속소재 기능성 핵심 요소부품 초정밀 점진성형기술개발

최종목표
□ 마이크로 금속소재 기능성 핵심 요소부품 초정밀 점진성형 기술개발
o 초정밀 점진성형공정 적용 마이크로 기능성부품 상용화 기술개발
- 적용대상 부품 및 소재
▪ 마이크로 체결부품 : SUS
▪ 초정밀 회전구동부품 용 Housing : SUS or Steel
▪ 초정밀 회전구동부품 용 Hub : SUS
o 마이크로 기능성 구현 제품화 설계 및 기능화 성형 공정 해석 기술
o 마이크로 체결부품 상용화를 위한 신뢰성 향상 공정 최적화 기술 개발
- 소재 직경 Φ800㎛ 이하, 마이크로 형상피치 200㎛ 이하
- 부품 불량률: 8000 ppm, 단일 금형 연속 사용 20만회 이상
o 초정밀 회전구동부품 상용화를 위한 점진성형 생산기술 개발
- 초정밀 회전구동부품 용 Housing 형상정밀도
: 수직도, 원통도 7.5um이하, 동축도 15um이하
- 초정밀 회전구동부품 Hub 형상공차
: 내경부 수직부분 길이 1.7 mm 이상, 내경부 원통도 30um이하, 내면 평면도 50um 이하
o 초정밀 회전구동부품 상용화를 위한 조립 특성 평가

개발내용 및 결과
□ 마이크로 체결요소 부품 상용화 기반기술 개발
o 마이크로 스크류의 헤딩공정 불량률 감소기술 개발
: 머리부 불량발생 저감을 위해 헤딩공정 십자부 형상크기의 변화를 통해 파단억제 확인 및 실제 공정실험을 통하여 결과 검증
o 마이크로 스크류 성형품질 향상기술 개발
- 해석기술을 통한 측면부 치형불일치, 비틀림치형 발생원인 분석하였으며, 취약부 발생 영향도 분석 및 이에 따른 개선방안
o 마이크로 스크류 금형의 표면조도 향상기술 개발
- 에어로 랩을 이용하여 4분, 6분, 8분, 10분간 래핑을 실시하였다. 연마를 실시한 결과 4분일 때 Ra 0.15로 우수한 표면 조도를 보임.
- 6분, 8분, 10분씩 연마시간이 길어짐에 따라 표면조도가 Ra 0.102~Ra 0.05까지 향상
o 마이크로 스크류 금형수명 향상 코팅기술 개발
- 소재와 밀착력이 우수한 CrN을 기지상으로 하고 내부식성이 우수한 Al을 첨가하여 고온에서도 사용이 가능한 TiAlCrN코팅기술 개발 및 제품 적용 평가
o 마이크로 스크류 금형수명 평가
- “야하다”,“산코”,“오립스” 3개社를 선정하여 M0.8*0.2p 나사용 펀치금형의 수명 테스트를 의뢰 개社에서 총 15개의 펀치를 사용하여, 300만개 이상의 제품을 생산하였으며, 마모도 테스트 결과에서 기준 값 이상 마모도는 진행되지 않았음을 확인
o 마이크로 스크류 불량률 평가
- 현재 M0.8x0.2p Screw 제품은 표준 제품이 월평균 200만개 가량 생산하고 있으며, 생산된 제품의 불량 검사는 비전 검사장비를 개발하여 전면 자동화로 전수검사를 수행 공정불량을 8,000ppm 이하로 개선
□ 초정밀 회전 구동부품 상용화 기반기술 개발
o 점진성형 적용을 위한 회전구동부품 형상설계
- 전자기해석, 유동해석을 통한 Sleeve Housing 포함한 축계 구조 Concept 설계수행
- Hub 및 Housing 중요관리치수 선정
o Hub 점진성형 공정기술개발
- 제품형상을 고려한 Motor Hub 점진성형 공정설계
: 제품의 체적이동을 최대한 고려하여 가로 10.5Φ에 11.0mm의 소재를 투입하여 6단계의 냉간 점진 단조성형 공정을 통하여 제품을 제작하는 형태로 설계하였으며 체적의 변형량과 변형률을 고려한 최적의 제품 공정을 설계
- 금형설계 및 다단포머를 이용한 시작품제작
- 형상정밀도 평가 회전 구동부품용 Hub 내경부원통도를 만족하는 제품 개발
- Hub 점진성형 확대적용을 위한 통합 및 초박형 모델 설계 및 시작품 제작
o Housing 점진성형 공정기술개발
- 제품형상을 고려한 Motor Housing 점진성형 공정설계
: 총 4단계의 드로잉 공정 후에 Trimming 하는 방향으로 공정을 설계하고 공정안에 대하여 유한요소 해석을 수행하여 세부 성형조건을 도출
- 금형설계 및 프레스를 이용한 시작품제작
- 스프링백 해석을 통한 공정변경 및 형상정밀도 향상
: 1~2차 시작품 시 스프링백에 따른 외형치수 불만족. 이를 개선하기 위해 해석기반 금형 설계 변경 수행
- 최종시작품 형상평가 결과 형상정밀도 만족
o 점진 성형품 적용 회전구동부품의 신뢰성 평가
- 모터 단품 상태 (MBA)에서의 특성 평가결과 기존 대비 전류는 낮고 진동역시 낮아 우수한 성능을 보임
- 모터에 Disk 체결 후 (HDA)특성평가: 기존 대비 전류는 낮고 진동역시 낮아 우수함
- 동작중 진동 특성 평가 스펙대비 낮은 진동 특성으로 정숙성 및 데이터 R/W 정확성 높을 것으로 기대됨

기술개발 배경
o 마이크로 부품산업은 제품의 소형화에 대한 요구가 높아짐에 따라 휴대성이 높은 고기능의 모바일 정보기기 뿐만 아니라, 센서류, 디스플레이, 우주항공 분야, 바이오/의료기기 등 적용 범위가 확대되는 추세임
- 마이크로 부품의 제작은 Si 반도체 공정, 빔가공기술, 미세전해가공(micro ECM) 등을 기반으로 성장하였음
- 기존 마이크로 부품 제작공정은 가공비용이 높고, 가공이 가능한 재료가 한정되며, 부품의 형상 및 치수 등에 따라 공정 조건이 어려울 뿐만 아니라 공정과정에서 환경에 유해한 화합물을 사용하는 단점이 있음
- 제조단가를 포함하는 생산성향상 및 적용재료의 확대를 위하여 마이크로 성형기술 개발 진행
- 현재 마이크로 부품 생산 관련 원천기술과 생산 능력을 가진 기술 선진국의 주요 업체들은 시장을 독점하여 가격 군을 높게 형성하고 있는 상황임
- 관련 생산 관련 원천 기술력을 확보하지 않고 시장 진입을 시도한 업체들의 경우 선진 업체들의 가격 조절을 통한 진입 장벽으로 인해 시장 진입이 힘든 상황임
o 본 과제의 2단계 사업에서는 개발대상 기술인 1단계에서 확보한 “마이크로 금속 소재 기능성 핵심 부품의 점진성형” 기반기술을 바탕으로 단기 실용화 성과확산 아이템인 마이크로 체결부품, 초정밀 회전구동부품의 상용화 기술개발을 추진
- 스마트폰 등 IT기기 산업의 소형화에 대응하여 체결요소부품의 소형화 기술개발 수행
- 초정밀 회전구동 부품 대상 HDD 시장의 경우 2010년 5억5천만대(2011.5, TSR Report, Japan)로 단일 IT 제품으로는 Mobile Phone다음의 시장을 이루고 있으며, 지속적인 시장수요 확대가 예상되며 국내 업체의 시장진입 확대를 위해 심 부품들의 품질 향상 및 가격 경쟁력 강화를 위해 점진성형 적용 제품화 기술개발 수행

핵심개발 기술의 의의
o 초정밀 체결요소부품의 경우 국내에서 개발한 최소 크기의 마이크로 스크류이며 현재 국내 각종 스마트폰에 사용되고 있어 관련 제품의 소형화 트렌드에 기여
o 초정밀 회전구공부품의 경우 기존의 절삭가공을 소성가공으로 대체함으로써 원가절감 및 생산성 향상을 확보활 수 있는 최초의 개발제품임
o 관련 부품 시장은 원천기술과 생산 능력을 가진 기술 선진국의 주요 업체들은 시장을 독점하여 가격 군을 높게 형성하고 있는 상황이며 본 기술개발을 통하여 제품의 품질향상과 가격경쟁력 확보가 가능하여 향후 시장확대에 기여할 수 있다는 점에서 기술개발 의의가 큼

적용 분야
□ 초정밀 체결 요소부품
- 스마트폰, Tablet PC 등 휴대용 IT기기
- HDD/SSD 등 초소형 데이터 저장장치
□ 정밀 회전 구동부품
- HDD 데이터 저장장치
□ 기타 향후 적용 분야

나. PIM기술을 이용한 마이크로 무빙 제어부품 초정밀 제조기술개발

최종목표
□ 의료기기용 마이크로 기어감속기 및 자동차 변속기용 솔레노이드 핵심부품 상용화 기술개발
o 고신뢰성 고정밀 마이크로 유성기어감속기 상용화 기술개발
o 이종재료 일체화 솔레노이드 밸브 Plunger Ass’y 핵심부품 상용화 기술개발

개발내용 및 결과
□ 고신뢰성 고정밀 마이크로 유성기어감속기 상용화 기술개발
o Nano-Micro powder Feedstock 개발 : WC, ZrO2
o 고내구성 마이크로 기어류 부품 제조기술개발 : Φ 500 ㎛이하
o 마이크로 기어 head 상용화개발 : 감속비 256:1 이상, Φ2.4mm 이하
o 마이크로 유성기어감속기 개발 : Max. 600 rpm(No-load), Stall torque 200 μNm 이상
□ 이종재료 일체화 솔레노이드 밸브 Plunger Ass’y 핵심부품 상용화 기술개발
o 이종분말사출성형기술 개발 : magnetic/non-magnetic 분말, 사출체 밀도 구배 0.36% 이하
o 치수제어 기술 개발 : 0.017mm이하
o Plunger A`ssy 핵심부품 상용화 개발 : 접합하중 500kgf 이상(535kgf), 표면경도 1,000HV 이상

기술개발 배경
□ 21세기는 매우 소형화된 시스템에 구동 및 제어 기능 등이 포함된 기술 융합형 마이크로/나노 기술들이 제조 산업을 선도
o 3차원 실형상 마이크로 부품은 시스템의 초소형화(miniaturization) 를 위한 핵심요소 부품
- 수백 ㎛～약 1 ㎜ 이내의 크기, 수십~수백 ㎚의 정밀도
o 현재의 나노기술의 실용화 및 적용 확대는 마이크로 기술의 선행 개발을 요구
o 기능성만이 강조되던 과거에서 자동화가 요구되는 현재를 거쳐 향후 사회는 삶의 질 향상을 도모하는 웰빙 및 유비쿼터스 분야의 발전이 강하게 요구되고 있으며, 이를 위해서 관련 산업의 초소형화, 고밀도화 및 다기능화와 저에너지 소모를 위한 마이크로 부품의 개발이 크게 대두됨

핵심개발 기술의 의의
o 분말사출압축성형(PICM) 기술은 마이크로 부품 제조 산업의 중요한 기술인 분말사출성형(PIM)과 압축성형 (Embossing) 기술이 결합된 기술로서 복잡한 형상의 마이크로 부품 제조공정에 최적인 생산 기술
o 아래에 제시한 것처럼 분말사출압축성형(PICM)은 마이크로시스템 개발 로드맵(4M 2006)에서 제시한 것처럼 향후 마이크로 산업의 발전을 위해서 개발될 필요가 있는 중요 기술인 분말사출성형(PIM)과 엠보싱(Embossing)의 장점이 결합된 기술로서, 3차원 마이크로 부품의 제조를 위해 최적인 기술임
o 분말사출압축성형 기술은 사출을 통해 금형 캐비티 내에 사출물을 적당하게 충전한 후 추가적인 압축력을 인가하여 마이크로 캐비티 내의 미세한 부분까지 완전 충진을 가능하게 하는 공정 기술
o 3차원 마이크로 복제가능 생산기술은 3차원 마이크로 부품제조에 있어서 시장의 요구에 부합하는 저비용 생산기술

적용 분야
o 아래의 그림에서 나타낸 것처럼 마이크로 로봇에서부터 초정밀 기계장치까지 다양한 분야에 유용하게 적용될 수 있음

다. 마이크로 액추에이터용 초소형 부품 제조 및 모듈화 기술 개발

최종목표
□ 마이크로 액추에이터용 초소형 부품제조 및 모듈화 원천기술 개발
o 결상광학계용 마이크로 액추에이터 제조 원천기술 개발
o 정보저장기기용 마이크로 모듈 설계 및 평가 원천기술 개발
o 초슬림 구동 모듈 상용화 기술 개발
- 초소형 슬림 고화소 광학계 설계 기술
- 초소형 슬림 구동 모듈 설계 기술
- 초소형 초정밀 구동 모듈 부품 제조 기반 확립
- 구동 모듈 광학특성 해석 및 구동 특성 평가
- 초소형 슬림 구동 모듈 조립 공정 최적화 및 양산화

개발내용 및 결과
1) 마이크로 액추에이터용 초소형 부품제조 및 모듈화 원천기술 개발
o 결상광학계용과 정보저장계용 액추에이터 기술을 연계하여 개발함으로써 마이크로 액추에이터 대량 생산 기술과 고정밀도 구현 기술을 동시에 확보하고 초정밀 광학계를 구동할 수 있는 마이크로 액추에이터의 최적 설계 기술로부터 각 기능성 부품의 설계와 제조 기술, 부품의 조립, 신뢰성 확보 기술까지 일련의 제조 공정 전체를 아우르는 기반 기술을 개발함
□ 결상광학계용 마이크로 액추에이터 제조 원천기술 개발
o 결상광학계용 마이크로 액추에이터 소형화 설계 기술 개발
- Single Layer로 구동 가능한 PZT를 선정하고 구동 모듈을 설계, 개선하여 고화소용 PZT AF 모듈을 개발함
다. 마이크로 액추에이터용 초소형 부품 제조 및 모듈화 기술 개발
- 공정을 최소화 하고 부품 감소 실현한 고성능 초소형의 절가 절감 VCM 개발하고 최적 공정을 설계함으로써 VCM 양산화에 성공함
o 다기능 마이크로 구동모듈 설계 및 제조기술 개발
- PZT 및 VCM형 마이크로 구동 모듈의 최적화를 위한 복합구조물 고안, 설계하고 정밀 부품 제작 및 공정 최적화를 수행함
o 휴대폰 단일부품에 대한 충격/낙하 신뢰성 시험 표준화 기법 개발
- 마이크로 구동 모듈에 대한 충격, 신뢰성 해석을 수행하여 모듈의 설계를 최적화하고 제품의 안정성을 확보할 수 있도록 함. 마이크로 구동 디자인에 대한 신뢰성 해석 시스템 구축함으로써 제품 설계 기간 단축과 신뢰성, 안정성을 보장함
o PZT 및 VCM 기반 초소형 구동 모듈 제작
□ 정보 저장 기기용 레이저 마이크로 모듈 설계 및 평가 원천기술 개발
o 차세대 고밀도 HDD용 구동 모듈 설계 원천 기술 확보 및 레이저 구동 모듈 기초 실험 연구
- 차세대 고밀도 HDD 방식인 HAMR를 위한 초소형 레이저 구동 모듈을 설계하고 소형화를 실현함 (5 x 5 x 0.995)
o 레이저 구동 모듈 열 대응화 기술 및 특성 평가 기술 확보
- HAMR용 초소형 레이저 구동 모듈 개구동 모듈 광 성능 평가 및 거동 제어를 완료, 목표 기록 밀도 실현함 (420Gb/in2)
2) 초슬림 구동 모듈 상용화 기술 개발
□ 마이크로 구동모듈 슬림화 설계 및 시작품 제작
o 마이크로 구동 모듈 슬림회를 위한 초슬림 광학계 설계 및 시작품 제작
- 8M/13M 대응 슬림 광학계 설계: 1/3.2“, M6.5, TTL 5.05mm
- 8M/13M 대응 슬림 광학계 시작품 제작
o 초슬림 8M 대응 구동 모듈 설계
- 8M급 초슬림 액추에이터 설계: VCM, PZT, Encoder 방식을 접목한 하이브리드 액추에이터 개발. 렌즈 체결 방식, Closed Loop 제어를 결합한 하이브리드 방식 설계 적용. 가로, 세로 8.5mm, 높이 5.15mm.
- 전자기장 해석을 통한 구동 성능 예측: 영구 자석 크기 및 공극 위치에 따른 액추에이터 구동력 분석. 구동 특성 제어를 위한 단위 볼트당 구동력 산출(초기 위치 최저 구동력 6.659mN/V)
- 액추에이터 열 변형에 따른 광학 특성 분석
: 광학 특성 변화에 따른 공차 특성 액추에이터 설계 반영
o 초슬림 액추에이터용 정밀 부품 개발 및 공정 개선
- 공정 단순화 및 부품 수 감소를 위한 구동부 개선
- 액추에이터 성능 개선을 위한 설계 개선 및 부품 개선
o 하이브리드 액추에이터 시작품 제작
- 8M용 가로, 세로 8.5mm, 높이 5.15mm 하이브리드 액추에이터 시작품 제작
- Stroke ~300㎛, Hysteresis 9㎛ 이하, Tilt 15’ 이하
□ 마이크로 구동 모듈 설계 개선 및 양산화
o 초슬림 13M 카메라 모듈용 슬림 광학계 개발
- 13M용 초슬림 렌즈 유닛 설계: 1/3.2“, M6.5, TTL 4.9, F#2.4. 주요 설계 인자에 대한 공차 분석 적용
- 3M 초슬림 렌즈 유닛 시제품 제작
o 초슬림 13M 자동 초점 구동 모듈 설계 개선 및 성능 향상
- 열 변형에 따른 광학 성능 평가 해석 진행: 열 해석을 통한 열응력 및 열 변형 분석, 열 변형에 따른 광학 성능 평가 수행
- 구동 특성 안정성 및 정밀도 개선: Driver IC 최적화를 통한 구동 안정성 확보 및 정밀도 향상, 구동 제어 Resolution 향상을 위한 Driver 제어 정밀도 개선, 구동 특성 안정성 개선을 위한 Ball Guide 구조 최적화
o 초슬림 13M 구동 모듈에 대한 신뢰성 확보
- 연속낙하 신뢰성 확보: 300회 연속 낙하에 대한 현상 분석 및 낙하 충격 해석 수행, 재질 변경에 따른 검증 실험 완료
o 초슬림 액추에이터 시제품 제작 및 양산화 공정 개발
- 이물 제거를 위한 공정 개선 및 자동화 시스템 구현: DI Water 자동 세정 시스템 구축
- 초슬림 액추에이터 설계 및 시제품 제작: 13M 가로/세로 8.5mm, 높이 5.15mm 액추에이터, 8M 가로/세로 8.5mm, 높이 4.15mm Super-slim 액추에이터

기술개발 배경
o 유비쿼터스 시대의 도래로 모바일 기기, 정보저장⋅재생기기, 자동차, 의료, 차세대 로봇, 디스플레이 등 핵심 전략 사업분야에서 소형화, 집적화, 고기능화 경향이 심화됨에 따라 핵심 요소 부품인 고신뢰성의 초소형 초정밀 구동 모듈의 중요성이 크게 부각되고 있으며 이를 위한 기반 기술과 양산 능력의 필요성이 강조되고 있음.
- 폰 카메라 모듈, 능동형 자동차 안전시스템, 초소형 HDD, 차세대 ODD, 수술용 로봇, 내시경 로봇 등 핵심 전략 제품에 사용되는 마이크로 액추에이터는 수 나노에서 수 마이크로 미터의 고정밀도, 고집적, 초소형이 만족되어야 하며 일부 제품군의 경우 전 세계적으로 수십 억 개 이상의 대량 생산 역시 요구됨
- 초정밀 고기능 마이크로 액추에이터는 다양한 첨단 핵심 산업분야에서 수요가 발생하고 있으며 그 시장의 크기가 급속하게 증가하고 있음.
o 이와 같이 급변하고 있는 초소형, 초정밀 구동 모듈 시장에서 기술경쟁력과 가격경쟁력을 확보하기 위해서는 다기능 마이크로 액추에이터의 최적 설계 기술과 핵심 요소 부품의 제조기술, 최적 조립 공차 확보, 복합구조물 제조 기술, 공정최적화 기술 등을 통해 독자적인 초소형 다기능 액추에이터 제조기술을 확립해야 함.
o 마이크로 액추에이터 관련 분야 중 기술⋅시장 선점이 가장 필요한 분야는 정밀 광학계 구동용 마이크로 액추에이터 분야로 액추에이터의 높은 정밀도와 소형화, 대량 조립 생산기술 등이 동시에 요구됨
o 이에 본 기술 개발 사업에서는 마이크로 구동 모듈의 핵심
기능성 요소 부품을 제작하고 우수한 구동 특성의 초소형 구동 모듈의 설계 및 요소 부품의 최적 공차를 확보하며 초정밀 액추에이터의 대량 생산과 모듈화 공정의 최적화를 통해 저비용 고효율의 공정에 필요한 기반기술을 개발하는 것을 목적으로 함.

핵심개발 기술의 의의
o 광학계를 구동하는 초정밀 초소형 액추에이터 개발 및 양산화 기술은 그 중요성과 관련 시장의 성장 대비 체계적인 시스템이 갖추어지지 않았으나 본 기술 개발 사업을 통해 초정밀 초소형 액추에이터의 설계에서 양산화까지 최적 시스템을 구축하였고 급속하게 성장하고 있는 마이크로 액추에이터 시장에서 기술적, 가격적 경쟁력을 확보할 수 있음
- 특히 모바일 카메라 모듈용 자동 초점 액추에이터는 슬림화가 급속하게 진행되고 있고 충격 신뢰성, 이물 방지 등에 대한 보증이 강조되고 있는 상황에서 본 개발 사업을 통해 슬림화 설계, 신뢰성 보증 설계, 이물 방지 공정 등을 개발함으로써 경쟁력을 확보할 수 있게 되었음
- 원천기술을 확보한 차세대 정보저장방식 HAMR용 액추에이터 모듈의 경우 초정밀 고밀도 저장 방식에 대한 구동 기술을 확보함으로써 향후 확대될 정보저장기기 시장에서 기술적 우위를 선점할 수 있게 됨

적용 분야
o 모바일 카메라용 자동 초점 액추에이터
o 차세대 정보저장기기용 액추에이터
o 초정밀 광학계 구동 모듈, 차량용 광학계, 디스플레이 관련 구동 모듈, 의료용 광학계 등

라. 기능성 초정밀 핵심 요소부품 제조 초정밀 금형 기반기술 개발

최종목표
■ 마이크로 패턴 절삭가공 응용 및 고도화 기술 개발
■ MR polishing 응용 기술 개발 및 금형 연마 기술의 체계화
■ 자외선 경화수지를 이용한 모바일용 3D 광학 소자 설계 및 제작 개발

개발내용 및 결과
1) 마이크로 패턴 절삭가공 응용 및 고도화 기술 개발
■ 3D 광학소자의 양산용 미세 복합패턴 금형 가공공정 기술 개발
- 각도가변 프리즘 패턴 금형 가공기술 개발
.공구축 회전에 따른 위치오차 분석 및 가공경로 보정기술 개발
.도광판 금형 적용 가공기술개발 : 각도변위 -8~+8°, 위치오차 ±1㎛내외- 쐐기형 프리즘 패턴 가공기술 개발
.쐐기형 패턴 금형가공 문제점 분석 및 보정기술개발 : 가공오차 보정 및 표면 떨림현상 보정기술
.쐐기형 패턴 금형 적용기술 개발 : 금형 각도변위 -42.465, +42.465°
■ 고효율 광학부품용 미세패턴 금형 가공공정기술 개발
- 극미세 프리즘 패턴 평삭 가공공정기술 확보 : 피치 1㎛ 이내
- 비구면 복합 패턴 가공공정 기술 확보
. 패턴 형상에 따른 공구 형상(여유각) 설계기술개발
. 고효율 광학부품용 미세 복합패턴 금형 가공기술 확보
: Lenticular(피치 10, 100㎛) + sine wave(고저 0.15mm, 주기 3.0mm)
■ 고세장비 연속/불연속패턴 고품위 어레이 금형 가공기술 개발
- 평삭에 의한 고세장비 미세 채널 패턴 금형 가공기술 개발 : 공구폭 40㎛, 채널폭 20㎛, 절삭깊이 480㎛, 세장비12
- 고세장비 가공에서 절삭깊이 증가에 따른 비절삭저항 분석기술 개발
- 레진충진기법 응용 마이크로 필러패턴 가공기술개발: 10×10×h50㎛
■ 복합 기능성 마이크로 구동/기계부품 제조를 위한 금형 가공기술 개발
- 유체베어링용 마이크로 스파이럴 패턴 가공기술 개발 : 직경 6.0mm, 패턴 깊이 5㎛ 익형어레이 구조
- 점진성형용 마이크로 스크류 펀치 금형 가공기술 개발 : ∅1.2mm
- 엔드밀을 이용한 PIM용 마이크로 기어 금형 가공기술 개발 : ∅4.2mm
2) MR polishing 응용 기술 개발 및 금형 연마 기술의 체계화
■ 마이크로 금형 패턴 연마를 위한 MR 폴리싱 시스템 최적화
- 분사거리, 휠 속도, 자기장 세기 실험조건에 따른 재료제거율 최적화 : Gap distance 1mm, Wheel speed 1236mm/s, Magnetic field intensity 95.52kA/m, 재료 제거율 7.02㎛/min
- 이송속도, 자기장 세기, 휠 속도에 따른 표면 거칠기 특성 최적화 : Feed rate 0.333mm/min, Magnetic field intensity 15.92kA/m, Wheel speed 1236mm/s, 표면조도 2.53nm
■ 마이크로 금형 패턴 연마실험을 통한 최적 조건 도출
- 모바일 광학소자용 금형재료의 자기장 특성 분석 완료 : brass, Ni
- Wheel type MR polishing 시스템을 이용한 마이크로 프리즘 패턴 연마 기술 개발
■ 고세장비 구조물 및 마이크로 어레이 패턴 디버링 기술 개발
- 고세장비 마이크로 채널 디버링 기술 확립 : 이송속도 0.5mm/min, 분사각도 30°, 세장비 5, 10, 12
- Brass/Nickel 소재의 피라미드 패턴 연마 최적 가공조건 도출
■ 정량적 분석기법을 이용한 최적 가공조건 도출
- 다구치 실험계획법을 이용해 MR fluid jet polishing 공정의 최적 가공조건 도출 : 이송속도-0.067mm/s, 압력-10bar, 자기장세기-1500G
3)자외선 경화수지를 이용한 모바일용 3D 광학 소자 설계 및 제작 개발
■ 모바일용 3D 광학소자(도광판/집광필름) 강건 설계기술 개발
- 쐐기형 구조의 LGP 설계기술 확보
- 프리즘 sheet 각도에 따른 peak angle 및 cross talk 특성 최적화 : Cross talk 1.93%, peak angle ±6°
- 쐐기형 좌우 비대칭 프리즘 적용을 통한 광손실 감소 : 54 → 34%
■ 가변 마이크로 패턴 가공 및 성형기술 개발
- 대량생산을 위한 금형 복제에 따른 정점각 각도 보정기술 확립
- LGP 금형 복제 형상 98.86%의 전사성 확보
- Cylinder type 패턴 삽입을 통한 빛샘 개선
■ 3D 광학소자간 모듈 Align 공정기술 개발
- 쐐기형 구조의 패턴 설계로 출사각의 반치각이 좁아지는 설계 값에 따라 Align 공정 기술 제거 완료
■ 좌우안 연동 BLU 구동장치 개발
- 3D/2D 화상 구현 변경이 가능한 화상제작 및 120Hz 교차 점등 장치를 이용한 구동장치 개발
■ 광변조 3D 모듈 특성평가 및 4“ 이상급 시제품 제작
- 4.5“급 백라이트 유닛 시제품 제작 및 특성평가
- 최종 제작된 BLU 구동모듈의 Cross talk 14.31%로 최종 목표 달성

기술개발 배경
■ 기술개발의 필요성
- 3D display 시장에서 모바일용 무안경 방식에 대한 수요 증가
- 마이크로 패턴에 의해서 구현되는 3D 디스플레이 핵심 요소 부품의 기술은 현재 개발 초기 단계에 있으며, 3D 제품의 빠른 상품화 적용을 감안할 시 그 중요도가 더욱 증가하고 있어 당 기술의 선점이 미래 시장변화에 대한 기술 경쟁력확보에 필수 요소로 판단됨
- 국가기반 주력 산업에 고루 적용되는 마이크로 기능성 핵심 모듈 및 부품을 개발, 생산하기 위한 필수 기술임, 마이크로 부품 시장은 2014년 4000억 불 규모에 달할 것으로 예상되며, 마이크로 부품 제족 산업의 발전을 위해서는 마이크로 양산 기술 확보 및 동반 성장이 필수적임
■ 기술개발 의의 및 연구배경
- 기술 선진국들과 비교할 때, 광학, 전자, 반도체, 통신 분야 등 초정밀 가공기술 및 측정기술이 뒤쳐져 있어 마이크로 기능성 핵심 요소 및 모듈에 대한 제조기반 확립이 절실히 요구되고 있지만 오래전부터 핵심 요소 기술의 미확보로 인한 기술적인 어려움이 상존함
- 선진국에서는 초정밀 가공 및 관련 기술 개발을 위한 노력이 수십 년간 끊임없이 진행하고 있으며 향후 시장에 대비하고 있음.
- 세계 최고 수준의 제조 기술을 보유하고 있음에도 불구하고 마이크로 핵심 요소 부품의 수입은 문제점으로 지적되었으며 초정밀 가공에 대한 원천 기술 확보가 지속적으로 지적됨
■ 개발동기
- 마이크로 패턴에 의해서 구현되는 3D 디스플레이 핵심 요소 부품의 기술은 현재 개발 초기 단계에 있으며, 3D 제품의 빠른 상품화 적용을 감안할 시 그 중요도가 더욱 증가하고 있어 당 기술의 선점이 미래 시장변화에 대한 기술 경쟁력확보에 필수 요소로 판단됨
- 현재 안경방식으로만 사용화되고 있는 3D 시장에서 무안경방식으로 상용화를 위한 광학소자의 핵심 기술 확보가 필수적임

핵심개발 기술의 의의
■ 마이크로 패턴 절삭가공 응용 및 고도화 기술 개발
- 디스플레이, 휴대용 IT 기기, 광, 에너지기기 등 국내외 첨단산업에서 요구되는 세계수준의 고기능성 마이크로 부품 및 금형 제조를 위한 초정밀 마이크로 패턴 절삭가공 기술 및 응용기술 확보
- 국내외 초정밀 기능성 핵심부품 및 금형 제조 기술을 선도할 수 있는 신기술 창출 및 국제 경쟁력 강화 가능
■ MR polishing 응용 기술 개발 및 금형 연마 기술의 체계화 개발
- 비 자성체 재료의 고품위 금형/부품 초정밀 연마기술 확보
- 신소재 및 난삭재의 초정밀 초미세 패턴 연마 기술 확보 가능
- 디스플레이 금형 및 마이크로 패턴 구동요소부품 연마기술 개발로 차세대 광학 및 IT 제품 금형에 응용 기술 확보
■ 자외선 경화수지를 이용한 모바일용 3D 광학 소자 설계 및 제작 개발
- 신개념의 자외선 경화수지를 이용한 디스플레이용 도광판 제조기술 개발
- 신개념의 고기능성 3D 광학모듈 개발로 모바일용 3D 도광판 시장 선점 가능
- LGP의 박형화 및 cost 단가절감 효과 확보

적용 분야
■ 모바일용 3D 광학 모듈
- 마이크로 패턴 가공, 성형, 연마기술을 이용한 3D 광학 모듈 제작을 통해 무안경식 모바일용 3D display 시장에 적용 가능
■ 초정밀 기능성 핵심 요소 부품 및 금형
- 초정밀 고기능성 디스플레이, 광학, 기계, 구동요소의 핵심 부품 및 금형

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 63제 1 장 서론 ... 105 제 1 절 개발 기술의 중요성 및 필요성 ... 105 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 110 제 3 절 기술 개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급효과 ... 129제 2 장 기술 개발 내용 및 방법 ... 135 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 135 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 142 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 152제 3 장 결과 및 향 후 계획 ... 155 제 1 절 연구 개발 최종 결과 ... 155 1. 마이크로 금속소재 기능성 핵심 요소부품 초정밀 점진성형기술개발 ... 155 2. PIM기술을 이용한 마이크로 무빙 제어부품 초정밀 제조기술 ... 169 3. 마이크로 액추에이터용 초소형 부품 제조 및 모듈화 기술 ... 188 4. 기능성 초정밀 핵심 요소부품 제조 초정밀 금형 기반기술 ... 205 제 2 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 218 1. 시장현황 ... 218 2. 사업화 전망 및 계획 ... 225 제 3 절 고용창출효과 ... 235끝페이지 ... 237