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제안 방법
- 야 한다. PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용한 몰드(mold) 제작 시에는 단증 layer 만을 사용하였고 SU-8 으로 이루어진 3차원 미세 채널 제작 시에는 여러 층의 마스크를 사용하여 멀티 레이어를 제작하였다. 미세 채널을 포함하는 전체 미세 구조물의 크기는 1cm X 2cm 이며 미세 구조물 안에 제작된 미세 채널의 크기는 10-300 ㎛로 다양하게 변화를 시켰다.
- 12 참조). SU-8 2050 으로 마이크로 채널형성 후 SU-8 2010 을 이용하여 채널커버(channel cover)를 제작하여 SU-8 만으로 이루어진 3차원 미세채널을 제작하였다(Fig. 13 참조). 자외선의 산란현상으로 채널 경계부근에서 완벽한 직사각형 형태의 채널은 형성되지 않았으며 마이크로 채널 중가장 얇은 부분인 윗 단에 약간의 크랙(crack)이 관찰된다.
- SU-8 2010 은 코팅 두께 10~ 20 nm, 2050 은 50-190 pm, 2100 은 100-250 pm 의코팅 두께를 가진다 3차원 복층 구조의 경우 SU- 8 2050 과 2100 을 격층으로 적층하여 제작하였다. 각 층 마다 스핀 코트, 소프트베이크, 노광, 포스트익스포즈베이크(hard bake)는 각 SU-8 의 특성에맞게 시행착오(trial-and-error)법에 의해 조절하였고, 노광 시 간(expose time)은 기 제 작된 저 층까지 자외선(UV) 광원이 침투하여 영향을 주지 않도록 150 초에서 20 초로 단축하였다. 현상(develop) 은 마지막 층까지 포스트익스포즈베이크가 끝난 뒤에 80 분 동안 초음파 진동조 (ultrasonicator) 에서 이루어졌다 (Fig.
- 본 시스템 제작의 경우에는 유체 저장소(resovoir2)의 일부를 절개하여 공기 분사기(air blower)를 이용하여 마이크로 채널 내의 비경화 수지 제거 후 절개부분을 에폭시 접합하였다. 광조형기를 사용한 마이크로 채널생성을 확인하기 위해 채널두께 500nm, 250gm, lOOpm 의 채널을 각각 제작하여 그 단면을 광학현미경을 사용하여 30 배 확대 촬영하였다. Fig.
- 광조형법과 자외선 리소그래피를 이용하여 웨이브 마이크로 펌프의 미세 채널을 제작하였다. 광조형법은 채널 높이 500㎛ 까지의 미세 채널제작에 응용되었으며 그 이하의 크기를 갖는 미세채널의 제작에는 자외선 리소그래피를 사용하였다.
- 제작하였다. 광조형법은 채널 높이 500㎛ 까지의 미세 채널제작에 응용되었으며 그 이하의 크기를 갖는 미세채널의 제작에는 자외선 리소그래피를 사용하였다. 광조형법으로 제작된 미세 채널(채널두께: 1.
- 즉, 회전수 1000 rpm 의 경우 채널 높이는 100 |im 이 고 3000 rpm 의 경우 채 널 높이 50-60 pim 로회전수의 증가에 따른 채널 높이의 변화를 명확히관찰할 수 있다. 미세 채널의 높이는 알파스텝(exstepp 사용하여 측정하였다. Figs.
- 광조형기를 이용한 마이크로 채널 제작에 있어서 문제점은 액상의 수지 내부에서 적층 방식으로 경화시켜 마이크로 채널을 제작하므로 제작 완료 후 마이크로 채널 내부에 경화되지 않은 수지(resin)가 존재한다는 점이며 이의 효율적인 제거 공정이 필요하다. 본 시스템 제작의 경우에는 유체 저장소(resovoir2)의 일부를 절개하여 공기 분사기(air blower)를 이용하여 마이크로 채널 내의 비경화 수지 제거 후 절개부분을 에폭시 접합하였다. 광조형기를 사용한 마이크로 채널생성을 확인하기 위해 채널두께 500nm, 250gm, lOOpm 의 채널을 각각 제작하여 그 단면을 광학현미경을 사용하여 30 배 확대 촬영하였다.
- 그러므로 마이크로 채널의 마찰저항을 획기적으로 감소시킬 수 있거나 혹은 마찰저항을 유체이송에 항력이 아닌 구동력으로써 활용할 수 있다면 마이크로 펌프기술 발전에 크게 기여할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 미세채널 벽면의 마찰항력을 구동력으로 하는 웨이브마이크로펌프 6, 7의 미세채널을 광조형법과 포토리소그래피를 이용하여 제작하였다.
- 실리콘 웨이퍼(Si wafer)는 엘지실트론(LG SiltronKorea) 사의 제품을 사용했다. 포토마스크 (Photo mask)는 오토캐드(AutoCad 2006) 소프트웨어를 이용해서 제작하였고 마이크로텍 (Micro-Tech: Korea)사의 포토플로터(photo plotter)를 이용해서 필름포토마스크(film photo mask)에 40, 000 dpi 의 해상도로 출력 하였다. 필름포토마스크는 기존의 리소그래피 공정에 사용하는 유리마스크 및 크롬마스크에 비해 저렴한 비용과 짧은 시간에 제작할수 있다는 장점을 가지고 있다.
대상 데이터
- SU-8 네가티브 포토레지트와 현상액(prolylene- glycol-monoether-acetate developer:PGMEA)은 마이크로캠 (Microchem Corp.:USA)사의 것을 사용하였다. 액상 PDMS 에폭시 수지는 다우플라스틱 (DOW Plastics:USA)사의 것을 사용했다.
- 마이크로 채널의 여러 형태의 진동모드 중 웨이브 마이크로 펌프 구동에 가장 적합한 모드는 X 축을 기준으로 한 굴곡진동 모드이다. 마이크로 채널 밑 면에 장착되어 있는 압전 엑추에이터에 정현파의 신호를 가진하여 실험적으로 얻은 첫 번째와 두 번째 굴곡진동의 공진 주파수는 각각 1400 Hz 와 4200 Hz 이었다. 압전소자의 고주파 가진에 의한 발열로 5000 Hz 이상의 가진 주파수는 실험할 수 없었다.
- 표 1과 같다. 사용된 광경화 수지는 벨기에 Somos 사의 Watershedlll20 이며 기계적인 물성치는 밀도: 1120kg/m3, 탄성률(E): 2700MPa 이다.
- 단면 연마된 8 in. 실리콘 웨이퍼(Si wafer)는 엘지실트론(LG SiltronKorea) 사의 제품을 사용했다. 포토마스크 (Photo mask)는 오토캐드(AutoCad 2006) 소프트웨어를 이용해서 제작하였고 마이크로텍 (Micro-Tech: Korea)사의 포토플로터(photo plotter)를 이용해서 필름포토마스크(film photo mask)에 40, 000 dpi 의 해상도로 출력 하였다.
- :USA)사의 것을 사용하였다. 액상 PDMS 에폭시 수지는 다우플라스틱 (DOW Plastics:USA)사의 것을 사용했다. 단면 연마된 8 in.
- 수십 마이크로 미터의 층을 쌓아감에 따라원하는 구조물이 제작된다. 웨이브 마이크로 펌프는 Fig. 2와 같이 유체 저장소(reservoir), 마이크로채널 (micro-channel), 마이크로 빔 (micro-beam), 및압전엑추에이터(piezo-actuator:A, B)로 구성된다, 웨이브 마이크로 펌프의 본체(main body)는 광조형기 (Viper SI2 SLA system)를 사용하여 광경화 수지로 제작되었다.
데이터처리
- 상용 FEM 소프트웨어인 ANSYS 를 사용하여 마이크로 채널의 공진주파수 및 모드를 해석하였으며 Table 2에 초기 10 개의 공진주파수 및 모드가 정리되어있다. 첫 번째 공진주파수는 1632 Hz 이며 Fig.
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