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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이수일
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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압전 물질은 전기-기계 에너지 변환 특성 때문에 센서, 액추에이터 등의 다양한 응용분야에서 사용된다. 본 논문에서는 와이어본딩용 초음파 트랜스듀서에 사용되는 압전 액추에이터 시스템에 대해 연구하였다.
트랜스듀서의 전기-기계적 특성은 성능에 복합적으로 영향을 미치기 때문에 설계 단계에서 고려되어야 한다. 특히 트랜스듀서의 임피던스는 본딩 품질을 결정하는 중요한 설계 인자이다. 따라서 트랜스듀서의 전기-기계적 특성을 분석하고 그에 따른 설계 방안을 마련해야 한다.
트랜스듀서의 전기-기계적 특성을 분석하기 위해 세 가지 해석 방법을 사용하였다. 운동방정식을 이용한 이론적 수식, COMSOL 유한요소 해석 프로그램, Van Dyke 등가회로모델로 압전 액추에이터의 적층 개수와 구조체의 추가에 따른 전기-기계적 특성 분석을 수행하였다. 또한 트랜스듀서의 임피던스 측정 실험 결과와 해석을 비교하여 예압의 적용에 대해 논의하였다.
트랜스듀서의 설계 방안은 변압기 요소를 추가한 등가회로를 구성하여 제시하였다. 모달 질량과 강성을 이용해 회로상수를 결정하였으며, 전기-기계 결합 계수에 따른 어드미턴스 특성 변화를 분석하였다.
트랜스듀서의 전기-기계적 특성은 성능에 복합적으로 영향을 미치기 때문에 설계 단계에서 고려되어야 한다. 특히 트랜스듀서의 임피던스는 본딩 품질을 결정하는 중요한 설계 인자이다. 따라서 트랜스듀서의 전기-기계적 특성을 분석하고 그에 따른 설계 방안을 마련해야 한다.
트랜스듀서의 전기-기계적 특성을 분석하기 위해 세 가지 해석 방법을 사용하였다. 운동방정식을 이용한 이론적 수식, COMSOL 유한요소 해석 프로그램, Van Dyke 등가회로모델로 압전 액추에이터의 적층 개수와 구조체의 추가에 따른 전기-기계적 특성 분석을 수행하였다. 또한 트랜스듀서의 임피던스 측정 실험 결과와 해석을 비교하여 예압의 적용에 대해 논의하였다.
트랜스듀서의 설계 방안은 변압기 요소를 추가한 등가회로를 구성하여 제시하였다. 모달 질량과 강성을 이용해 회로상수를 결정하였으며, 전기-기계 결합 계수에 따른 어드미턴스 특성 변화를 분석하였다.
목차
제 1장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 및 내용 4제 2장 전기-기계 연성 특성 해석 72.1 압전의 기초와 구성방정식 72.1.1 압전의 기초 72.1.2 구성방정식 102.1.3 전기-기계 결합 계수 142.2 어드미턴스 해석 182.2.1 운동방정식을 통한 수식 유도 182.2.2 유한요소 해석 202.2.3 등가회로 모델 24제 3장 구조 변화에 따른 전기-기계적 특성 333.1 압전 액추에이터의 적층 개수에 따른 특성 해석 333.2 구조체 추가에 의한 특성 변화 해석 393.3 트랜스듀서의 특성 분석 503.3.1 진동 모드와 전기-기계적 특성 503.3.2 트랜스듀서 측정 실험 593.3.3 감쇠 추가 해석 623.3.4 예압 적용 해석 65제 4장 트랜스듀서의 성능 개선 704.1 적층 개수 변화 704.2 변압기 추가 등가회로 734.2.1 해석 방법 734.2.2 해석 적용 764.2.3 결합 계수를 고려한 전기적 특성 설계 82제 5장 결론 85참고문헌 87부록 92Abstract 94
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