보고서 정보
주관연구기관 |
재영솔루텍(주) |
연구책임자 |
유병택
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참여연구자 |
박규섭
,
김영주
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-09 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
과제관리전문기관 |
한국산업기술평가관리원 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology |
등록번호 |
TRKO201700001317 |
과제고유번호 |
1415125353 |
사업명 |
제조기반산업원천기술개발 |
DB 구축일자 |
2017-09-20
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키워드 |
마이크로 액추에이터.자동초점 조절 장치.광학 줌.열 보조 자기기록 기술.초소형 레이저 모듈.초슬림 액추에이터.Micro Actuator.Auto Focus Module.Optical Zoom.Heat Assisted magnetic recording.Micro Laser Module.super-slim actuator.
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초록
▼
□ 최종목표
∘ 마이크로 액추에이터용 초소형 부품제조 및 모듈화 원천기술개발
- 결상광학계용 마이크로 액추에이터 제조 원천기술 개발
- 정보저장기기용 마이크로 모듈 설계 및 평가 원천기술 개발
∘ 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
□
□ 최종목표
∘ 마이크로 액추에이터용 초소형 부품제조 및 모듈화 원천기술개발
- 결상광학계용 마이크로 액추에이터 제조 원천기술 개발
- 정보저장기기용 마이크로 모듈 설계 및 평가 원천기술 개발
∘ 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
■ 마이크로 액추에이터용 초소형 부품제조 및 모듈화 원천기술개발
- 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
∘ 결상광학계용 마이크로 액추에이터 소형화 설계 기술 개발
- Single Layer로 구동 가능한 PZT를 선정하고 구동 모듈을 설계, 개선하여 고화소용 PZT AF 모듈을 개발함
- 공정을 최소화 하고 부품 감소 실현한 고성능 초소형의 절가절감 VCM 개발하고 최적 공정을 설계함으로써 VCM 양산화에 성공함
∘ 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
∘ 휴대폰 단일부품에 대한 충격/낙하 신뢰성 시험 표준화 기법개발
- 마이크로 구동 모듈에 대한 충격, 신뢰성 해석을 수행하여 모듈의 설계를 최적화하고 제품의 안정성을 확보할 수 있도록함. 마이크로 구동 디자인에 대한 신뢰성 해석 시스템 구축함으로써 제품 설계 기간 단축과 신뢰성, 안정성을 보장함
∘ PZT 및 VCM 기반 초소형 구동 모듈 제작
❏ 정보 저장 기기용 레이저 마이크로 모듈 설계 및 평가 원천기술 개발
∘ 차세대 고밀도 HDD용 구동 모듈 설계 원천 기술 확보 및 레이저 구동 모듈 기초 실험 연구
- 차세대 고밀도 HDD 방식인 HAMR를 위한 초소형 레이저 구동모듈을 설계하고 소형화를 실현함 (5 x 5 x 0.995)
∘ 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)
■ 초슬림 구동 모듈 상용화 기술 개발
❏ 마이크로 구동모듈 슬림화 설계 및 시작품 제작
∘ 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
∘ 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
∘ 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
∘ 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
∘ 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
∘ 초슬림 13M 자동 초점 구동 모듈 설계 개선 및 성능 향상
- 열 변형에 따른 광학 성능 평가 해석 진행: 열 해석을 통한 열 응력 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
∘ 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
∘ 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, 높이4.15mm Super-slim 액추에이터
□ 기술개발 배경
∘ 유비쿼터스 시대의 도래로 모바일 기기, 정보저장⋅재생기기,자동차, 의료, 차세대 로봇, 디스플레이 등 핵심 전략 사업 분야에서 소형화, 집적화, 고기능화 경향이 심화됨에 따라 핵심요소 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 마이크로미터의 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.
∘ 이와 같이 급변하고 있는 초소형, 초정밀 구동 모듈 시장에서 기술경쟁력과 가격경쟁력을 확보하기 위해서는 다기능 마이크로 액추에이터의 최적 설계 기술과 핵심 요소 부품의 제조 기술,최적 조립 공차 확보, 복합구조물 제조 기술, 공정최적화 기술등을 통해 독자적인 초소형 다기능 액추에이터 제조 기술을 확립해야 함.
∘ 마이크로 액추에이터 관련 분야 중 기술⋅시장 선점이 가장 필요한 분야는 정밀 광학계 구동용 마이크로 액추에이터 분야로 액추에이터의 높은 정밀도와 소형화, 대량 조립 생산 기술 등이 동시에 요구됨
∘ 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
∘ 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 초소형액추에이터의 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
∘ 모바일 카메라용 자동 초점 액추에이터
∘ 차세대 정보저장기기용 액추에이터
∘ 초정밀 광학계 구동 모듈, 차량용 광학계, 디스플레이 관련 구동 모듈, 의료용 광학계 등
( 출처 : 초록 )
목차 Contents
- 표지 ... 1제출문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 26목차 ... 32제 1 장 서론 ... 33 제 1 절 과제의 개요(기술 개발의 필요성) ... 33 제 2 절 국내외 현황 ... 37제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 40 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 40 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 42 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 46 제 4 절 수행 결과의 보안 등급 ... 51 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 51제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 54 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 54 1. 연구 개발 추진 일정 ... 54 2. 연구 개발 추진 실적 및 결과 ... 55 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 120 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 121 제 4 절 고용 창출 효과 ... 126 제 5 절 자체 보안관리 진단표 ... 127끝페이지 ... 128
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