• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.652-658
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• 2016

본 논문에서는 유한 요소법(FEM) 시뮬레이션을 사용하여 초음파 미세패턴 성형에 사용되는 초음파 공구혼을 이론적 연구와 유한요소해석을 통하여 조사 하였다. 이 방법은 FEM 해석으로 얻어진 초기 설계 추정치에 기초한다. 초음파 미세패턴 성형에 필요한 고유주파수와 공구 혼의 공진주파수를 유한요소해석을 통하여 예측하였다. ANSYS S/W를 이용한 FEM 분석은 초음파 혼의 진동모드 형상의 최적 설계기술로 공진 주파수를 예측하기 위해 사용하였다. 초음파 진동자에 전원이 공급되면, 초음파 진동자에 공급된 전기에너지가 기계적인 운동에너지로 변환되어 진동이 발생하게 된다. 초음파 공구혼의 종진동 에너지를 이용하여 절연시트위에 RFID TAG 패턴 성형을 하게 된다. 초음파 진동을 이용한 마이크로 단위의 형상정밀도 향상을 위해서는 공구혼의 종진동모드만을 이용하여 성형 해야 한다. 본 연구에서는 초음파 마이크로패턴 성형에 필요한 공구혼의 고유진동수 및 진동모드를 갖는 설계변수를 고찰하고, 유한요소해석 결과를 바탕으로 공구혼을 제작함으로써 마이크로패턴 성형에 응용하고자 한다. 유한요소해석 결과를 바탕으로 RFID TAG의 미세패턴 성형을 위한 초음파 공구혼의 최적설계 및 제작에 반영하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제26권1호
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• pp.9-11
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• 2008

초음파 용접용 혼의 설계에 대한 기본적인 방법과 절차를 설명하였다. 그러나 아직까지 혼의 최적 형상을 구하는 방법은 시행착오(trial-and-error) 방법과 실험 및 설계자의 경험에 많이 의존해야 한다. 또한, 혼의 해석 결과로서 다양한 진동 모드를 얻을 수 있기 때문에 설계자는 이를 분석하고 원하는 진동 모드를 얻을 수 있도록 설계하여야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.991-996
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• 2013

본 논문에서는 유리와 구리의 이종재료 접합을 위해 고유진동수를 60 [kHz]로 갖는 초음파 혼을 설계하고자 하였다. 초음파 혼의 입력단과 출력단의 단면비, 혼의 길이 등 관계식을 통해 설정하였으며 설계된 혼의 타당성 분석을 위해 모달해석을 수행하였다. 기초실험을 통하여 공정변수 및 반응변수를 설정하였으며, 초음파 공구 혼을 이용하여 이종재료 접합 강도 실험을 실시하였다. 또한 실험 결과를 통해 최적 공정조건을 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.4735-4741
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• 2010

초음파 금속 용착은 신소재, 도금 구조물 등과 같은 다양한 재료의 용착에 대한 가능성 때문에 광범위한 분야에서 사용되고 있으며 용착 조건도 다양하다. 본 연구에서는, 이종 금속 박판의 초음파 금속 용착을 위해 설계된 단부가형 한파장 혼은 유한요소해석 하였다. 유한유소해석은 초음파 혼의 최적 설계와 초음파 공구혼의 고유 주파수를 예상하기 위해 사용되었다. 그리고 설계된 한파장 스텝 혼은 고유 주파수 분석 시스템을 사용하여 실험적으로 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권2호
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• pp.118-126
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• 2011

초음파가진 열화상시험 중 가진 방법이 시편에 가진된 진동의 시스템 응답 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 복잡한 현상을 가진 터빈 블레이드 시편에 가진된 진동의 특성을 분석하기 위하여 고출력 가진이 가능한 초음파 혼이 사용되었다. 초음파 혼에 입력되는 신호의 특성이 가진된 진동의 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였고 블레이드를 클램프에 고정한 후 가진기와 클램프를 연결하는 방법이 진동신호에 미치는 영향에 대해서도 연구하였다. 연구 결과를 통하여 첩(chirp) 입력선호와 볼트를 사용하여 클램프와 혼을 연결하는 방법을 가진 방법으로 제안하였다. 이러한 가진 방법은 다양한 종류의 터빈 블레이드 뿐만 아니라 다른 기계부품들의 시험에 적용될 수 있다.

• 오토저널
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• 제16권1호
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• pp.55-69
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• 1994

1. 전기식 발전기. 2. 진폭 확대자(혼). 3. 혼의 설계. 4. 초음파 진동 특성인자 측정

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.364-367
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• 2008

Finite element model and the basic experimental method have been developed to help the design of the transverse ultrasonic horn for flip-chip bonding. With two types of design the horn performance and ultrasonic characteristics are verified by using laser vibrometer. These analysis and experiment results can be the fundamental data for ultrasonic horn design considering the vibration modes and performance.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.94-101
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• 2019

본 연구에서는 초음파 용접기의 진동에너지를 모재에 전달하는 금속 용접용 혼의 형상설계를 위해 해석적 기법을 적용하였으며, 20kHz 영역에서 사용되는 한파장 바 형상을 갖는 용접용 혼의 형상설계를 위해 FEM(Finite Element Method)을 사용하였다. 봉의 종진동 이론을 Ansys APDL(Ansys Parametric Design Language)에 적용하여 혼의 형상을 최적화하였다. 적절한 혼의 형상을 도출하기 위해 진동의 입력면과 출력면의 면적비와 혼의 축방향 길이비를 이용하여 총 25가지의 모델을 설계하였으며, Modal 해석과 Harmonic 해석을 통해 균일한 진동특성을 확보하고자 하였다. 스텝 바혼의 끝단부(팁)의 균일도 90%이상을 확보하기 위해 Harmonic 해석을 통해 길이비, 면적비를 결정하였고 이에 따라 혼의 총길이 130mm, 스텝 길이 65mm, 출력단 면적 28.79mm의 혼을 설계하였다. 설계치수를 바탕으로 Titanium (Ti-6Al-4V)-GR5 재료를 이용하여 혼을 제작하였다. 또한, 별도로 구성된 초음파 용접시스템을 이용하여 혼의 끝단부의 진동 진폭률 및 변위특성을 평가하였다. 최적화된 혼의 진폭률은 51%까지 향상됨을 확인하였다. 최종적으로 균일한 종방향 스텝 바혼을 설계하였으며, 끝단부(팁)의 균일도 97.4%이상을 확보하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.175-180
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• 2020

본 연구에서는 미세패턴 성형이 가능하도록 개발된 초음파 미세패턴 제조시스템을 이용하여 RFID TAG 안테나 형상의 미세패턴 성형기술을 개발하였다. 미세패턴 제조시스템에 종진동 모드의 초음파 공구 혼을 설치하여 절연시트 표면에 RFID TAG 안테나 형상의 미세패턴 안테나 형상을 초음파 압입 성형공정 기술을 개발하였다. 초음파 성형기술은 60kHz 공구 혼을 공진설계 기법을 적용하여 제작하였고, 미세패턴 제조시스템을 이용하여 200㎛ 이하의 절연 시트지에 두께가 25㎛의 코일 와이어를 초음파 압입 성형을 할 수 있다. 초음파 압입 성형 시 코일 와이어의 단선, 박리 및 꼬임 현상 없이 최소선폭 150㎛인 안테나 형상을 성형할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.227-233
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• 2014

본 논문은 상용화된 와이어 본딩용 초음파 혼 시스템에서 발생하는 와이어 본딩 불량의 원인을 진동해석을 통하여 파악하고자 한다. 먼저 링 형상의 압전 구동기와 초음파 혼 그리고 캐필러리 등 각 부품의 진동 특성과 136kH의 가진 주파수 근처에서 발생하는 전체 초음파 혼 시스템의 주요 진동 모드들을 유한요소해석을 이용하여 구하였다. 136kHz에서 공진되는 전체 트랜스듀서 시스템의 진동 모드가 종진동 모드가 아닌 굽힘 진동 모드임을 조화 가진 해석과 실험으로 확인하였다. 136kHz에서 발생하는 굽힘 진동 모드는 캐필러리 끝단의 움직임이 종방향 뿐만 아니라 좌우 횡방향으로도 큰 변위가 발생하기 때문에 정밀 작업 시 본딩 불량의 원인이 될 수 있다. 가진 주파수 대역 근처인 119kHz에서 발생하는 종진동 모드는 캐필러리의 횡방향 진동이 감소하기 때문에 본딩 성능의 향상을 위해서 이러한 종진동 모드를 이용하도록 설계 변경이 필요함을 제시하였다.