박형 기판의 사면 접합 공정 및 인장 특성 평가

Scarf Welding of Thin Substrates and Evaluation of the Tensile Properties

본 연구에서는 플렉서블 레이저 투과 용접 (flexible laser transmission welding, f-LTW)을 이용한 박형 기판의사면 접합 (scarf welding) 공정을 개발하였다. 플렉서블 응용을 위해 경사면의 기울기에 따른 인장 강도의 거동을 조사하였다. 박형 기판으로써 100 μm 이하 두께의 플라스틱 기판이 사용되었으며, 사면 접합을 위해서 기판의 말단에 경사면을형성하는 지그 장치를 개발하였다. 플렉서블 고분자 기판에 대한 경사면 맞대기 접합을 개발함으로써 공정 후 접합부 두께가 증가하지 않는 유연 접합 기술 개발에 성공하였다. 단축 인장시험을 통해 접합부의 인장 강도를 평가하였으며, 그 결과경사면의 기울기가 완만할수록 인장 강도가 증가함을 확인하였다. 경사각에 따른 접합 계면에서의 응력 분석을 수행하여접합 구조 설계 인자를 규명하였다. 본 결과는 동일한 공정 조건에서 접합부의 형상에 따라서 인장 강도가 크게 달라질 수있음을 시사하므로 접합 공정에서 접합부 형상을 고려하는 것에 대한 중요성을 확인할 수 있다.

This paper introduces scarf welding process of thin substrates using flexible laser transmission welding (f-LTW) technology. We examined the behavior of tensile strength relative to the scarf angle for flexible applications. Thin plastic substrates with the thickness of less than 100 μm were bonded and a jig to form a slope at the edge of the substrate was developed. By developing the scarf welding process, we successfully created a flexible bonding technology that maintains joint’s thickness after the process. The tensile strength of the joint was assessed through uniaxial test, and we found that the tensile strength increases as the slope of bonding interface decreases. By conducting stress analysis at the bonding interface with respect to the slope angle, design factor of bonding structure was investigated. These findings suggest that the tensile strength depends on the geometry of the joint, even under the same process conditions, and highlights the significance of considering the geometry of the joint in welding processes.