초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
● Ti 합금의 열처리, 접합이 가능한 고진공 열처리 장비 라인 구축
● Ti 용접공정후 균일화 공정 조건 도출 & Ti 접합 첨가재 기초 연구
● Ti 접합 첨가재 개발 및 변형 최소화 접합 연구 (100 x 100 mm 구현), 최적 표면 세정 공정 도출
● Ti 변형 최소화 열처리 공정 및 변형 최소화 지그 개발
● 양산장비를 활용한 1300 mm 챔버의 접합 공정 최적화 연구

□ 개발내용 및 결과
- 개발하고자 하는 대상제품은 하단의 그림과 같

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
● Ti 합금의 열처리, 접합이 가능한 고진공 열처리 장비 라인 구축
● Ti 용접공정후 균일화 공정 조건 도출 & Ti 접합 첨가재 기초 연구
● Ti 접합 첨가재 개발 및 변형 최소화 접합 연구 (100 x 100 mm 구현), 최적 표면 세정 공정 도출
● Ti 변형 최소화 열처리 공정 및 변형 최소화 지그 개발
● 양산장비를 활용한 1300 mm 챔버의 접합 공정 최적화 연구

□ 개발내용 및 결과
- 개발하고자 하는 대상제품은 하단의 그림과 같이 반도체 장비용 linear evaporation source chamber로 디스플레이 제조 공정에서 대면적 코팅을 위해 사용되는 부품임.
- 본 챔버에 코팅물질을 보관하고 증발시키는 역할을 함
→ 사용 온도는 400~500℃ 로 반복적으로 노출되며, 반응성이 높은 코팅 물질의 증발 상태에 노출됨
→ 그에 따라 고온구조재로서 치수안정성, 내식성 및 내화학성이 좋고 빠른 이동을 위해 가벼운 Ti 소재를 사용하고 있음.
- 제품을 생산하기 위해 기존에 Ti 소재를 통가공하여 사용하던 것 을 용접하고 열처리하여 사용해 왔음.
- 하지만, 용접과 열처리에 소비되는 시간 및 변형으로 인해 접합공정을 통해 생산시간 및 생산단가를 낮추고 변형을 최소화하고자 하였음.
- 그에 따른 최적 접합제, 공정온도, 공정시간 등을 개발하여 제품을 개발하였음.

□ 기술개발 배경
■ 대상기술의 정의
- 디스플레이 제조 공정에서 대면적 코팅을 위해 사용되는 linear evaporation source는 선형으로 구성된 source를 이동하면서 증착물질을 분사 증착시키는 공정에 활용됨.
- 이를 위해 원료물질을 가열하여 증발시킬 수 있는 세라믹으로 제조되는 증발원이 있고 이를 내부에 설치함으로서 보호도 하고, 일렬로 빠르게 이동하도록 하는 chamber가 필요함.

■ 대상기술의 문제점
- Ti 소재를 이용하여 긴 상자형태의 chamber를 만들기 위해서는 chamber와 동일 크기의 Ti bar를 구입하여 요구되는 공간을 CNC선반 가공 공정을 통하여 중심부를 절삭함으로서 제조하고 있음
→ 가공시간이 최대 7 일이 소요되며 소재비도 개당 제작에 5 백만원이 필요함.
→ 소재의 낭비와 가공용 공구의 소비도 심하다고 할 수 있음.
- 선반가공 외에 용접후 열처리를 진행하여 제품을 제작하고 있지만, 용접시 국부적 열영향부와 열처리후 불규칙한 변형이 발생하여 추가적인 후가공이 필요한 문제가 있음.
→ 적당한 접합소재 개발을 통해 접합공정으로 변경시키면서 변형 지그를 개발하여 단일 공정으로서 제작이 가능하다면 1 일까지 공정시간을 단축시킬 수 있음.
→ 또한, 용접시와 같이 부분적으로 열영향을 받는 부위가 없기 때문에 품질적인 측면에서 후가공이 필요 없고 우수한 물성의 챔버 제작이 가능할 것으로 기대됨.

□ 핵심개발 기술의 의의
- Linear evaporation source chamber는 반도체 디스플레이용 OLED 증착을 위한 제품으로 탄탈, 세라믹 소재 등으로 사용되어져 왔음.
- 근래에 들어 충격에 강한 Ti 소재의 사용이 증가하면서 막대 형태의 Ti 소재를 가공하거나, 부분적으로 가공하여 용접하여 열처리 하는 방법을 사용하였음.
- 이때에 발생되는 생산시간, 생산비용, 변형 등의 문제를 해결하기 위해 최초로 접합공정을 적용하여 제품을 생산하고자 하였음.
- 최적 접합을 위해, 제품의 사용조건을 확인하여 800℃ 이상의 온도에서도 안정적으로 사용가능한 제품을 개발하고자 접합제 개발, 접합공정 도출 등의 연구를 수행하였음.
→ 이를 통해, TiZrCuCo powder를 최적 접합제로 도출하였음.
→ TiZrCuCo powder의 융점을 바탕으로 공정온도, 시간을 도출하였음.
- 하지만, 개발하고자 하는 제품의 형상이 복잡하여 접합되어야 할 부분이 많고 일괄적으로 접합을 진행하여야 하기에 제품의 형태를 유지하는 지그의 설계 등의 어려움이 있었음.
- 지그 설계 변경 및 접합제의 충진 방법의 고안을 통해 접합 시제품 개발을 완료하였음.

□ 적용 분야
- 개발 기술을 통해 본 과제의 대상 제품을 비롯한, Ti 소재가 가용되면서 고내구성이 필요한 분야에 적용 가능할 것으로 판단됨.
→ 고내열 및 내산화성, 내식성이 필요한 항공·자동차·선박·유조 플랜트 분야 부품
→ 생체반응성이 필요한 바이오, 의료 분야
→ 미세하고 정교하면서 강도가 높은 스포츠·정밀 산업 부품 분야

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 15
• 제1장 서론 ... 16
• 제 1 절 과제의 개요 ... 16
• 제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 18
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 18
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 23
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 33
• 제3장 결과 ... 34
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 34
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 34
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 37
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 107
• 4. 추후 과제 ... 111
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 112
• 끝페이지 ... 113