초록 ▼

o 248nm(Excimer) 및 355nm(DPSS)용 다축 복합 시스템 구축
- 제어정도($\pm{1}\mu{m}$), 모니터링 시스템 (동축관찰광하계 $\times100$이상)
- 폴리머, 금속 등의 가공 재질 특성을 고려한 광학계의 최소 가공 빔 확보를 위한 시스템 제작 가공분해능 : $<1\mu{m}$
o 가공 대상 재료의 가공성 평가
- 재료: 폴리머, 세라믹, 금속박막
- 데이터: 제거임계에너지 밀도, 펄스당 제거깊이, 수직면 기울기,

o 248nm(Excimer) 및 355nm(DPSS)용 다축 복합 시스템 구축
- 제어정도($\pm{1}\mu{m}$), 모니터링 시스템 (동축관찰광하계 $\times100$이상)
- 폴리머, 금속 등의 가공 재질 특성을 고려한 광학계의 최소 가공 빔 확보를 위한 시스템 제작 가공분해능 : $<1\mu{m}$
o 가공 대상 재료의 가공성 평가
- 재료: 폴리머, 세라믹, 금속박막
- 데이터: 제거임계에너지 밀도, 펄스당 제거깊이, 수직면 기울기, 표면특성
o 준 3차원 실험을 통한 시스템 보완
- 가공 분해능 $0.1\mu{m}$ 3축 정밀 스테이지와 $0.0008^{\circ}$ 회전 스테이지의 복합 구성
- NC 데이터 기반 가공 S/W 구축
- 마스크 직접조사 방식과 직접 제조법의 두가지 방법을 통한 3차원 형상제조 기술 기반 확보
o 포토머시닝 프로세스 공정 확립
- 레이저 선폭 $8\mu{m}$ 이하 달성
- FEM 해석을 통한 박막 어블레이션 열응력 해석
- 유전자 알고리즘을 이용한 어블레이션 최적 가공 조건 예측과 가공형상 예측 S/W 구성
o Photo Drilling Milling, Etching, Marking
- 가공정밀도 < $1\mu{m}$이하, - 최소구멍직경 < $10\mu{m}$이하
- 진원도 < $0.5\mu{m}$, - 가공깊이 > $300\mu{m}$
- Taper 각도 0~45$^{\circ}$

Abstract ▼

The feasibility of laser ablation in micro-machining of 3D structure of MEMS(Micro Electro Mechanical System) parts was studied in this study. The micro-machining characteristics of polymer, ceramic and metal thin film such as etching rate vs. energy fluence, thermomechanical process and ablation me

The feasibility of laser ablation in micro-machining of 3D structure of MEMS(Micro Electro Mechanical System) parts was studied in this study. The micro-machining characteristics of polymer, ceramic and metal thin film such as etching rate vs. energy fluence, thermomechanical process and ablation mechanism are investigated experimentally and theoretically. The threshold energy density of polymers(polyurethane, PC, PEI and PMMA) is about several tens of mJ/cm2 and ablated depth per pulse can be precisely controlled in the range of 0.1~0.8mm by the attenuation of energy fluence. These data are successfully applied to micro-machining such patterning, drilling, cleaning and so on.
By mask moving technique, the micro 3D structures were fabricated. These 3D structures can be used as master in electro-plating mold for mass production. This research paper also proposed the future work on the development of a simulation program to optimize the process of machining quasi-three dimensional shapes with UV laser beam on a constant moving mask. Relatively simple masks which consist of rectangle, triangle or circle shape are considered for numerical simulation. The etching depth is calculated by considering the number of laser pulses and the wavelength of laser beam irradiated on the various specimen surface such as PMMA, polyurethane, PEI and PC. It was found that precise prediction of photomachined shapes can be performed by choosing suitable parameters of mask moving velocity, laser fluence and mask size, From these simulation results, 3D surface is successfully obtained by simulation program and optical mask design. But mask projection techniques have disadvantage of high cost and time consuming for mask fabrication. In this study DPSSL(Diode Pumped Solid State Laser) direct manufacturing technique is developed to compensate expensive work of mask projection techniques. The fully 3D shape could be realized using this technique.

목차 Contents

• 제1장 연구개발과제의 개요...11
• 제1절 연구개발 개요...11
• 제2절 연구개발 목표...13
• 제3절 연구의 필요성...15
• 제4절 연구의 범위...18
• 제2장 국내외 기술개발 현황...19
• 제1절 국외의 기술개발 현황...19
• 제2절 국내의 기술개발 현황...25
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...26
• 제1절 레이저빔의 미세가공 특성 및 시스템 구성...26
• 제2절 금속박막의 미세가공...51
• 제3절 폴리머 및 세라믹의 미세가공...70
• 제4절 극미세 가공기술...84
• 제5절 마이크로 3차원 가공기술...94
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...125
• 제1절 연도별 목표달성도...125
• 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도...128
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...130
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...131
• 제1절 폴리머 노즐 가공 기술...131
• 제2절 반도체용 미세 천공 요소 기술...133
• 제3절 Fiber bragg grating 제조 공정 연구...135
• 제4절 마이크로 렌즈 가공 기술...138
• 제5절 금속 박판 미세패터닝 기술...141
• 제7장 참고문헌...143