초경합금의 초정밀 연삭 특성과 응용에 관한 연구

Abstract

오늘날 현대 산업사회의 첨단 제품의 발전을 주도하고 있는 반도체 및 정보통신을 포함한 제반 첨단 산업은 하드웨어 면에서 초정밀이라는 기술적 특성을 공동 기반으로 하고 있다. 이러한 초정밀 기술은 캠코더의 비구면 렌즈, CDP detect 렌즈, 프로젝션 TV렌즈, 액정 P/J TV 프레즈넬 렌즈, Camera 렌즈등의 전자부품의 금형 가공 및 생산에 직접 이용되고 있다. 광전자기계 복합 제품기술의 발달로 전자제품이나 산업 기기 등에서 제품의 소형화, 경량화, 고성능화를 만족시키기 위하여 비구면 렌즈의 연구가 진행되고 있다. 비구면 렌즈는 여러 개의 구면 렌즈로 이루어진 광학계를 비구면에 의해 수차률 제거하여 하나의 렌즈로 대치함으로써 광학계의 무게 및 부피를 감소시켜 원가를 절감시킨다는 장점을 갖는다. 또한 구면으로는 해결하기 어려운 상의 질을 저해하는 요인인 구면 수차를 극소화 내지는 보다 쉽게 제거하여 선명하고 넓은 시야의 영상을 얻을 수 있다. 최근에는 광학 유리의 다양한 제조 공정의 급속한 발달로 비구면 렌즈가 다양한 분야에 사용되고 있으나, 아직은 제조 원가가 비싸고, 금형 수명이 짧으며 광학 유리의 제조업체가 아닌 경우는 접근하기가 어려운 것이 단점이 있다. 그러나 최근 플라스틱 렌즈만으로는 원하는 광학적 성능을 얻기 힘들기 때문에 비구면 글라스에 대한 요구가 증가하고 있다. 글라스 몰드 렌즈는 고정밀 몰드를 사용하면 성형만으로 렌즈가 만들어 지기 때문에 제조시간이 많이 단축되며, 고도의 재현성을 갖고 비구면 생산이 가능한 장점을 가지고 있다.글라스 몰드 렌즈에 요구되는 가공 조건으로는 금형표면과 융착 반응이 일어나지 않는 글라스 조성, 형상의 고정밀도화(0.2 ㎛)를 실현하기 위한 점도특성(108~1013 Poise), 그리고 표면 거칠기(100 Å 이내)를 위한 점탄성을 가져야 한다. 본 연구에서는 이러한 글라스 렌즈 성형용 비구면 소형렌즈 등에 사용되고 있는 텅스텐 카바이드의 초정밀 연삭특성을 연구하여 Laser scanning unit, Camera Phone 등에 사용되는 글라스렌즈 성형용 초경합금 코어를 제작에 적용하였다.|The high-technology industries such as semi-conductor and information-telecommunication are based on the ultra precision manufacturing. It is applied to fabricate the lens core for the aspheric lens in camcoder, pick-up lens in CD-player, projection TV lens, fresnel lens in LCD projection TV, and camera lens. As the opto-mechatronic products are developed, the research of aspheric lens becomes active for making the electronic products and industrial equipments smaller, lighter, and more effective. The aspherical lens has the advantage of reducing weight, volume, and cost, since it is able to replace the many pieces of spherical lens collection for aberration with one aspheric. It also enables clear and wide vision to remove or minimize spherical aberration, which is very difficult in the sphericals. As the various manufacturing technology of optical glass is developed, the aspherical lenses are applied to many fields. However, It is still very difficult to manufacture glass lens because of the high cost and the short life of core. In recent years, the demands of the aspherical glass lenses increase since it is difficult to obtain the desirable performance in the plastic lens. In the glass mold lens, it has merits of high productivity and reproductivity since lens is manufactured by the only forming with high precision mold. The fabricating conditions for glass mold lens are glass surface that does not cause fusion, viscosity of 108-1013 poise for the 0.2 ㎛ accuracy, and viscoelasticity for the roughness less than 100 angstrom. In this thesis, ultra-precision grinding characteristics of tungsten carbide for forming the aspherical glass lens core is studied and the result of it is applied to manufacture the tungsten carbide-base core of the glass lens used to the laser scanning unit and the camera phone.