프로브핀 설계

목차

⁍ (1)번 문제 p1
- Excel을 이용한 처짐량 계산 p4
- Solid Works로 구현 p6

⁍ (2)번 문제 p7
- Solid Works로 구현 p8

⁍ Solid Works(Cosmos Works)를 통한 응력, 변위, 변형 분석

⁍ (3)번 문제 p14
- MATLAB을 통해 SN선도 그리기 p15
- Life Cycle에 따른 Stress를 구하기 위한 M파일 p16
- Goodman선도 p17

⁍ (4)번 문제 p17

⁍ (5) 고찰

본문내용

음을 응력은 힘이 작용하는 Pin Head 앞쪽 부분과 앞쪽 PinPost의 밑바닥에 가장많이 걸리고 있음을 볼 수 있다.
-displacement(변위)
:①②번의 상황보다 변위가 전체적으로 작음을 알수 있다.
-strain(변형)
:①②번 상황과 확연히 다른 점은 Pin Head부분이 변형이 무척 심하다는 것이다.
∴ 이론적인 결과처럼 1개 일 때보다 2개 일 때가 변형은 적지만 응력이 전체적으로 많이 걸림을 알 수 있다. 하지만 2개 일 때, PinPost의 거리에 따라서 이론적인 계산과는 다른 양상이 나왔다. 두 거리가 최대일 때 최대응력이 항복응력을 넘어섰는데 직접 구현 해본 결과 두 거리가 최소일 때보다 응력이 적게 걸리고 있음을 알 수 있다. 거리를 최소로 하는 것은 현실적이지 못한 점에서 문제가 발생한 것 같다. 하지만 분명 두 PinPost의 거리가 멀어질수록 응력이 커지는 것은 확실하다.
결론적으로 1개 일 때보다 2개 일 때 변형은 적지만 응력은 전체적으로 많이 걸리게 되고, 2개 일 때는 두 PinPost사이의 거리가 멀어질수록 변형은 적고 응력은 많이 걸리게 된다.
<출처:http://www.matweb.com>
* MATLAB을 통해 SN선도 그리기
* Life Cycle에 따른 Stress를 구하기 위한 M파일 (M파일 별도 첨부하였습니다)
* Goodman선도를 그리기 위한 Life Cycle에 따른 Stress를 M파일을 통해 생성한 sn1함수를 실행하여 구하기
(4) 프로브 핀이 여러 개 있을 때, (1),(3)피로설계에서 허용되는 형상오차(프로브 핀 전체 높이 등)를 제시하라. 필요하면 프로브핀은 (2)와 같이 설계해도 된다.
:
* 형상 오차 [ form error , 形狀誤差 ]
기계 부품의 기하학적(幾何學的) 이상 형상과의 비교에서 생기는 오차인데 진직도(眞直度), 평면도, 직각도, 명행도, 진원도(眞圓度), 원통도 등이 있다.
<출처:http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=341090>
* 형상오차의 종류
<출처:http://blog.naver.com/ldsmj?Redirect=Log&logNo=30085536212>
: 여기서 가장 중요한 점은 Probe Tip이 접촉할 곳이 같아야 한다는 것이다. 그러기 위해선 Beam의 길이변화는 허용되지 않는다. Beam이 늘어날 경우 제 위치의 웨이퍼부분에 접촉할 수가 없게 되고 결국 잘못된 검사가 진행되기 때문이다. 또한 전체적 길이에 영향을 주는 변화는 허용되지 않을 것이다. 모든 부분에서 휘어짐은 허용되지 않을 것이다. 휘어지게 된다면 Probe Tip이 올바른 곳에 접촉하지 못할 것이다. Pin의 각 부분이나 전체의 높이의 변화는 허용할 수 있을 것이라고 생각한다. 높이 변화가 무척 크다면 고려해 보아야겠지만 실제로 높이의 변화는 그리 크진 않을 것이고 Pin의 작동에 영향을 미치진 않을 것이다. 결론적으로 밑에 그림에서 보면 X축,Y축으로 변화는 문제가 되고 Z축으로의 변화는 허용이 될 것이라고 생각된다.
(허용되지 않을 형상오차:①Pin Post의 동축도 ② Pin Post의 온흔들림 ③모든 부분의 직각도 ④Beam의 평행도 ⑤ Base의 평행도 ⑥Base의 평면도 ⑦Probe Tip의 경사도)
(5) 고찰
: 이번 텀프로젝트를 통해 많은 것을 깨닫고 적용하고 배울 수 있는 시간이었다. 하지만 제대로 했다고는 생각하지 않는다. 1번 문제를 시작할 때부터 많은 가정을 하였기 때문이다. 처음에는 너무 미지의 값들이 많아서 당황했었다. 하지만 그냥 가정을 하였고 문제는 쉽게 해결될 수 있었다. 2번 문제를 시작하기 전에 그냥 단순히 읽어 문제를 읽어보았을 때 왠지 2개 일 때가 더 튼튼할 것이라고 생각했지만 잘못된 판단이었다. 2개로 하게 되면 1개 일 때보다 덜 안전해지는 것이었다. 하지만 2개 일 때가 변형량이 적어지는 장점이 있기도 하였다. 3D구현을 위해 SolidWorks을 사용했다. 하지만 SolidWorks으로 응력, 변형량, 피로 해석은 배운 적이 없어서 할 줄 몰랐다. 하지만 과제도 과제이지만 해보고 싶었다. 그래서 SolidWorks 도움말(Help)를 열어서 영어로 된 설명글을 해석해서 하나하나 실행해 보았다. 그러니깐 정말 되는 것이었다. 처음 보는 광경이라 신기했고 뿌듯했다.
그리고 3번 문제는 수업 시간에 집중적으로 배운 것이기도 하고 시험대비로 열심히 했던 부분이기도 하다. SN곡선을 그리기 위해 식을 구해서 MATLAB을 이용하였다. 그런데 MATLAB을 쓴지 오래된 터라 분명히 기본적인 것인데도 불구하고 손을 대지 못했다. 결국 수치해석 책을 다시 찾아보게 되었다. 그렇게 살짝 MATLAB이용법을 숙지하고 다시 시작하였다.
SN곡선을 통해 Goodman선도를 그려 응력의 변동범위를 설계할 수 있었다.
또한 적합한 재료를 찾기 위해 Matweb.com이라는 곳에서 구리합금을 하나하나 클릭하였고 가장 적합한 재료로 UNS C 82700이라는 재료를 찾았다. 많은 시간을 허비 하였지만 찾고 나니 뿌듯했다. 마지막 4번 문제는 일단 형상오차에 대해 뭔가 기억이 날듯 하면서 나지 않았다. 그래서 인터넷을 통해 찾아보았더니 전에 CAD실습 과목에서 AutoCAD를 배울 때 이론으로 배웠던 것이었다. 1학년 때는 SolidWorks을 하였지만 재수강 할 때는 오토캐드를 하고 있었다. 여하튼 배웠던 터라 익숙하였다. 인터넷을 통하여 다시 한 번 형상오차에 대해 알아보았다. 그리고 이번 설계에 허용될만한 형상오차를 생각해보았다.
이번 텀프로젝트를 통해 역학을 실생활에 직접 적용해 볼 수 있어서 힘들었지만 유익하고 재밌는 시간이었다. 또한 SolidWorks이나 MATLAB을 잊을 뻔했는데 다시 한 번 되새겨준 시간이었다. SolidWorks에서 응력해석을 한 CosmosWorks은 아예 몰랐던 부분인데 이용법을 번역하여 스스로 배워서 함으로써 무척 뿌듯하였다.
역학적으로 많이 부족함도 알았으며 역학에 대한 흥미도 갖게 되는 시간이었다.
실생활속의 역학에 관심을 갖고 필요한 경우 설계도 해보는 그러한 습관을 갖도록 해야겠다.

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