일반기술

마이크로 부품 제조용 압출장치

□ 기술개요해당 기술은극미세 금속 부품 성형 기술의 보다 광범위한 적용을 위해 재료의 종류에 제한을 받지 않고 대량생산이 가능하며 정형가공이 가능한 통상의 금속 성형 기술 중 압출 성형 기술을 극미세 부품 제조에 적용시키고자 한 것으로서, MEMS 공정에 의해 제작된 마이크로 스케일의 압출용 다이를 소형 압출장치에 장착하여 열간 전방 압출을 통해 극미세 부품 중의 하나인 마이크로 기어 샤프트 등의 부품을 손쉽게 제작할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.이를 위해, 해당 기술은압출용 소재가 수용되는 컨테이너와 상기 컨테이너에 수용된 압출용 소재에 대해 압출하중을 가하게 되는 액튜에이터와 상기 액튜에이터의 압출하중 작용시 상기 컨테이너로부터 배출되는 압출용 소재를 목적하는 형상으로 성형하는 마이크로 스케일의 다이를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 마이크로 부품 제조용 압출장치가 제공된다.□ 기술성 해당 기술은마이크로 부품 제조용 압출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MEMS 가공기술을 이용해 마이크로 스케일의 압출용 다이를 제작하고, 이를 적용한 소형 압출장치를 이용해 마이크로 사이즈의 제품 및 부품을 손쉽게 성형하여 마이크로 부품 제조에 있어서의 생산성 및 수율을 높일 수 있도록 한 것이다.일반적으로, MEMS는 "Micro-Electro-Mechanical Systems"의 약어로 마이크로미터(㎛,10-6ｍ) 단위의 크기로 제작되는 초소형 기계전자시스템을 말한다. MEMS 가공 기술은 반도체 제조과정에서 파생되어 발전된 기술로서, 그 중 사진식각술(photolithography)과 금속증착기술 등을 이용해 Ni-마이크로 금형을 제작한다.마이크로 기어와 같은 극미세 부품의 제조는 지금까지 주로 MEMS의 사진 공정과 같은 인쇄법(lithographic technology)에 기초하여 제조되어왔으며 현재도 인쇄법에 기초한 새로운 기술들이 개발되고 있다. 인쇄법은 제조비용이 높고 특히 석판인쇄법을 통해 제조할 수 있는 재료가 금속에서는 주로 순금속 및 2원계 합금 수준으로 제한되어 있기 때문에 결과적으로 응용 분야의 확대에 많은 제한 사항으로 작용하고 있다. 한편, 압출은 팰릿(Pellet)을 챔버(Chamber) 안에 넣고 램(Ram)으로 밀어서 압력을 가하여 다이(Die) 사이로 통과시키는 공정이다. 따라서 압축응력이 주가 되어 소재를 변형시키는 공정이다. 일반적으로 직접, 간접, 정수압, 충격 압출의 네 가지 기본 유형이 있으며 재료에서 재결정이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 압출하는 것을 열간 압출, 그보다 낮은 온도에서 압출하는 것을 냉간 압출이라고 한다.이러한, 압출공정은 높은 생산성을 확보할 수 있고, 정형가공이 가능하지만 일반적으로 매크로 사이즈의 제품 성형에 적용되는 공정으로서, 미크론 단위의 금형 제작의 어려움 등의 기술적인 특성 차이로 인해 마이크로 사이즈 제품 성형에는 이용되지 못하고 있다.해당 기술에서는 MEMS 및 압출 공정의 단점을 상호 보완하여 다음과 같은 마이크로 부품 제조용 압출장치를 제공하였다. 상기한 목적을 달성하기 위하여 압출용 소재(preform)가 수용되는 컨테이너, 소재에 대해 압출하중을 가하게 되는 압전형 액튜에이터, 목적하는 형상으로 성형하기 위한 마이크로 스케일의 다이와 압출용 소재를 소재 연화점 온도로 가열하기 위해 상기 컨테이너에 내장되는 히터를 포함하는 마이크로 부품 제조용 압출장치를 제작하였다.□ 기술의 사업성 해당 기술은 마이크로 부품의 압출 공정으로의 적용 가능성에 대해 연구 중에 기술하게 된 기술로서 기존 소성 공정에서 사용되는 압출 공정을 이용해 미크론 크기의 부품을 생산하였다. 본 공정 기술은 기존 마이크로 부품을 생산하는 공정들에 비해 높은 생산성을 있다. 하지만 그 제품의 형상은 압출공정의 특성상 긴 샤프트 형태로 제한되어 있으며 금형으로 사용되는 마이크로 스케일의 다이의 내마모성 등의 문제에 대한 추가적인 연구가 필요하다.