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제안 방법
- PDMS 몰드 위로 HDDA 수지를 부을 때 발생한 기포를 제거하기 위해 진공을 가했다.
- 결과로 µSL에서 제작한 렌즈와 동일한 형상의 MLA가 제작됨을 보이며, MLA의 기능을 검증하기 위해 광 투과 시 맺히는 빛의 패턴을 측정한다.
- 기존에 MLA로 제작되어진 광경화성 수지들을 fig. 4와 같이 조사해 광투과율을 측정하였다.
- 마이크로렌즈 제작에 쓰인 수지는 점성을 낮출 때 사용하는 모노머인 Isobornyl acrylate(IBOA)와 높은 광 투과율과 광 반응성을 보이는 HDDA 그리고 분자량이 높고 광 경화 후 수축이 작은 Bisphenol-A-ethoxylated (4) diacrylate(BED)를 8:1:1의 질량비로 혼합해 제작했다. 이 혼합수지에 365nm 파장의 광 개시제인 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone(DMPA)를 2 wt%, 광 억제제인 tinuvin 327을 0.
- 본 연구에서 µSL로 가공성이 좋은 IBOA, HDDA, BED 혼합수지를 사용하여 마이크로렌즈 어레이를 제작하고 PDMS로 몰드를 제작했다.
- 이러한 결과를 바탕으로 Fig. 3과 같이 MLA에 PDMS를 붓고 진공을 가해 PDMS 내부의 기포를 제거하여 MLA와 PDMS가 밀착할 수 있도록 만든 후 3시간 동안 50 ℃에서 열을 가해 PDMS를 완전히 고형시켰다.
- 이러한 광경화성 수지들 중 1,6 Hexanediol diacrylate(HDDA)는 광 투과율이 좋지만 µSL로 가공할 경우 모델링한 형상이 제대로 나오지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위해 가공성이 좋은 광경화성 수지를 사용해 MLA 형상을 가공하고 나노 크기의 구조물까지 복제 가능한 Polydimethylsiloxane(PDMS)를 사용해 몰드를 제작한다. 몰드에서 가공한 MLA를 제거하고 광 투과율이 좋고 황변이 적은 HDDA 수지를 주입하여 UV로 경화한다.
- 이러한 방법 중 본 연구에서는 단순한 공정, 빠른 가공 시간으로 다양한 형상의 미세구조물 제작이 용이한 마이크로과정조형(Microstereolithography 이하 μSL)을 사용하고자 한다.
- 이런 이유로 앞서 MLA로 가공된 광경화성 수지의 녹는점을 측정하였다.
- 2의 (a)와 같은 형상을 STL 파일로 변환하였다. 이렇게 만든 모델을 적층두께로 슬라이싱 하여 비트맵 이미지를 생성하였다. 이후 3D 모델링의 동일 형상 가공을 위해 Table 1의 가공조건을 주었다.
- PDMS 몰드 위로 HDDA 수지를 부을 때 발생한 기포를 제거하기 위해 진공을 가했다. 이후 UV-Visable 램프로 1분간 경화시킨 후 PDMS몰드에서 떼어내어 24시간동안 후경화를 실시했다. 최초 IBOA, HEEA, BED 혼합수지로 제작한 마이크로렌즈와 비교해 보았을 때 형상오차는 거의 발생되지 않았으며, 렌즈 표면이 동일 곡률과 크기로 복제되는 것을 볼 수 있었다.
- 본 연구에서 µSL로 가공성이 좋은 IBOA, HDDA, BED 혼합수지를 사용하여 마이크로렌즈 어레이를 제작하고 PDMS로 몰드를 제작했다. 이후 광 투과율이 좋은 광경화성 수지를 몰드 내에 주입해 UV로 경화시켜 최종적으로 마이크로렌즈 어레이를 제작했다. 최종적으로 만들어낸 마이크로렌즈 어레이는 형상 이식성이 좋은 PDMS 몰드를 사용하여 만들었기 때문에 최초 µSL로 만든 마이크로렌즈와 형상에서의 차이가 없었다.
이론/모형
- 본 연구에서는 Fig. 1과 같이 구조물 형상에 대한 마스크가 필요 없는 동적 패턴 이미지 생성기인 DMD(Dynamic Mirror Device)를 사용한 전사방식의 µSL 기법을 이용했다.
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