학술논문
유한요소해석을 이용한 롤투롤 성형공정에서 주름 발생 예측 및 공정 설계 / Prediction of wrinkling in Roll-to-Roll forming process and its application to the process design.
Document Type
Dissertation/ Thesis
Author
Source
Subject
Language
Korean
Abstract
Recently, with the merits of simplicity, ease of mass production and cost effectiveness, a roll-to-roll (R2R) forming process is tried to be employed in the manufacturing of the circuit board, barrier ribs and other electronic device. In this study, the roll-to-roll process for the forming of micro-pattern in electronic device panel is designed and analyzed. In the preliminary experiments, two major defects, i.e., crack near the dimple wall and wrinkling on outside region of dimple, are found. The study on the crack prevention was carried out in the previous works by authors. In this study, the cause of wrinkling and modification of tooling to prevent the wrinkling were studied. The main cause of wrinkling is considered to be the uneven material flow along the rolling direction. To reduce or to retard the wrinkling initiation, a dummy shape on outside the pattern is introduced. From the finite element analysis results, it is shown that the dummy shape can reduce the uneven material flow significantly. The optimum design for the dummy shape were obtained by DOE (Design Of Experiment) and RSM (Response Surface Method). The optimum design was confirmed by confirmation analysis and shows relatively even material flow.
인쇄전자 기술은 신문이나 잡지 등의 인쇄물을 제작하는데 사용해 온 인쇄기술을 touch screen, flexible display, solar cell 등과 같은 전자 부품의 제조에 적용하는 기술로서 향후 반도체, 디스플레이 분야를 뛰어 넘는 핵심 산업으로 부상하고 있다. 그 중 R2R(roll to roll) 방법을 이용한 전자소자의 저가 대량 생산이 주목을 받고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구는 금속소성 가공공정을 통하여 IT 부품에 핵심으로 이용이 될 마이크로 크기의 부품 생산에의 적용에 관한 것이다. 그 중 R2R 성형공정을 통한 flexible display panel의 마이크로 패턴 성형 공정 개발을 수행하였다. 하지만 R2R 성형 공정에는 미세한 균열이나 소재의 불규칙한 흐름에 따른 주름 그리고 롤의 변형에 의한 형상 오차 등의 불량이 공정 중 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 미세패턴의 R2R 성형 공정 중 발생되는 결함 중 하나인 주름을 해석을 통해 예측하였다. 또한 주름 발생을 없애기 위해 추가적인 가이드의 도입을 제안하였으며 가이드의 거리와 가이드의 폭 그리고 소재의 폭 방향 길이에 따라서 주름의 발생을 재료의 흐름 관점에서 비교 분석하였다. 또한 이를 토대로 최적의 성형조건을 제시하기 위해 실험계획법을 적용하였다. 마지막으로 최적의 공정변수를 통한 해석적 검증을 수행하였다. 본 연구를 통해 분석한 R2R 성형에 영향을 끼치는 주요 인자들은 추후 마이크로 R2R성형 공정 설계에 있어 귀중한 자료가 될 것이다.
인쇄전자 기술은 신문이나 잡지 등의 인쇄물을 제작하는데 사용해 온 인쇄기술을 touch screen, flexible display, solar cell 등과 같은 전자 부품의 제조에 적용하는 기술로서 향후 반도체, 디스플레이 분야를 뛰어 넘는 핵심 산업으로 부상하고 있다. 그 중 R2R(roll to roll) 방법을 이용한 전자소자의 저가 대량 생산이 주목을 받고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구는 금속소성 가공공정을 통하여 IT 부품에 핵심으로 이용이 될 마이크로 크기의 부품 생산에의 적용에 관한 것이다. 그 중 R2R 성형공정을 통한 flexible display panel의 마이크로 패턴 성형 공정 개발을 수행하였다. 하지만 R2R 성형 공정에는 미세한 균열이나 소재의 불규칙한 흐름에 따른 주름 그리고 롤의 변형에 의한 형상 오차 등의 불량이 공정 중 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 미세패턴의 R2R 성형 공정 중 발생되는 결함 중 하나인 주름을 해석을 통해 예측하였다. 또한 주름 발생을 없애기 위해 추가적인 가이드의 도입을 제안하였으며 가이드의 거리와 가이드의 폭 그리고 소재의 폭 방향 길이에 따라서 주름의 발생을 재료의 흐름 관점에서 비교 분석하였다. 또한 이를 토대로 최적의 성형조건을 제시하기 위해 실험계획법을 적용하였다. 마지막으로 최적의 공정변수를 통한 해석적 검증을 수행하였다. 본 연구를 통해 분석한 R2R 성형에 영향을 끼치는 주요 인자들은 추후 마이크로 R2R성형 공정 설계에 있어 귀중한 자료가 될 것이다.