초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 미세 부품 혹은 미세 형상 제작을 위해 아노다이징(anodizing) 기술과 전해에칭 혹은 전해증착 기술을 결합한 새로운 미세가공 기술을 개발한다. 아노다이징과 레이저빔 기술을 이용하여 미세 패턴을 갖는 산화막 마스크를 제작한다. 산화막 마스크를 전해에칭 및 전해증착 공정에 적용하여 알루미늄과 같은 금속의 표면에 미세 패터닝 및 미세 구조물, 다층 구조물, 딥 에칭(deep etching) 제작에 응용한다. 또한, 알루미늄의 표면에 산화막을 국부적으로 형성할 수 있는 기술을 개발한다. 본 기

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 미세 부품 혹은 미세 형상 제작을 위해 아노다이징(anodizing) 기술과 전해에칭 혹은 전해증착 기술을 결합한 새로운 미세가공 기술을 개발한다. 아노다이징과 레이저빔 기술을 이용하여 미세 패턴을 갖는 산화막 마스크를 제작한다. 산화막 마스크를 전해에칭 및 전해증착 공정에 적용하여 알루미늄과 같은 금속의 표면에 미세 패터닝 및 미세 구조물, 다층 구조물, 딥 에칭(deep etching) 제작에 응용한다. 또한, 알루미늄의 표면에 산화막을 국부적으로 형성할 수 있는 기술을 개발한다. 본 기술을 이용하여 기존에 구현이 어려운 미세 형상을 제작하여 다양한 미세 부품 제작 수요에 대응한다.
연구결과
아노다이징, 레이저빔 조사에 의한 산화막의 미세 패터닝, 전해에칭, 전해증착을 하나의 가공기에서 구현하기 위한 가공 시스템을 구축한다.
아노다이징에 의한 산화막 특성을 전압 조건, 전해액, 대전극에 따라서 분석하고 산화막을 원하는 영역만을 국부적으로 제거하기 위한 레이저빔 가공을 최적화하여 산화막의 미세 패턴 제작 기술을 확보한다. 레이저빔의 산화막 미세 패터닝 후 전해에칭, 전해증착의 공정을 수행하여 알루미늄 표면에 미세 패터닝을 구현한다. 또한, 레이저빔의 산화막 미세 패터닝과 전해에칭 기술을 반복적으로 수행하여 기존의 전해에칭 기술로는 효율적으로 구현할 수 없는 깊이 300 ㎛ 이내의 딥 에칭을 수행한다.
공작물 전체가 아닌 미소 영역에 산화막을 형성할 수 있는 국부화 아노다이징 기술을 개발한다. 초단 펄스 전압을 이용하면 미세 전극 주위에서만 국부적으로 전기화학 반응이 발생하여 산화막이 국부적인 영역에만 형성된다. 본 기술은 효율적으로 공작물의 필요한 영역에만 산화막을 형성할 수 있는 기술로 미세 형상 제작에 매우 유용하다. 형성된 산화막의 정밀도를 높이기 위해서 펄스 전원, 전해액, 대전극 등에 따른 특성을 분석하고 최적화한다. 이를 이용하여 기존 기술로는 구현이 어려운 미세 형상의 내부에 산화막 패턴 등을 형성하여 다양한 내부 형상을 갖는 미세 구조물 제작 등에 응용한다. 또한, 국부화아노다이징 기술로 제작된 산화막을 전해에칭 혹은 전해증착에서 마스크로 사용하여 미세형상 및 구조물을 제작에 적용하고 기술의 유효성을 확인한다.
연구결과의 활용계획
하나의 가공 시스템에서 마스크의 제작 및 금속의 가공이 가능하기 때문에 공정을 반복함으로써 딥 에칭을 구현할 수 있다. 이로써 비교적 저렴한 가공 방법인 전해에칭을 이용하고 습식 에칭의 한계인 낮은 세장비를 해결하여 효율적인 미세 가공법으로 산업 분야에의 적용가능성이 매우 클 것으로 기대된다.
국부화 아노다이징 기술은 원하는 영역에만 국부적으로 산화막을 형성시킬 수 있기 때문에 기존 기술로는 구현이 어려운 부분에 산화막 패턴 제작이 가능하여 공정의 유연성을 높일 수 있다.

Abstract ▼

Purpose&contents
Purpose of this research is the development of a novel machining process combining anodizing, laser beam machining, electrochemical etching and electrochemical deposition that enables to fabricate micro parts or patterns. Micro-patterned oxide film would be produced by anodizing

Purpose&contents
Purpose of this research is the development of a novel machining process combining anodizing, laser beam machining, electrochemical etching and electrochemical deposition that enables to fabricate micro parts or patterns. Micro-patterned oxide film would be produced by anodizing and laser beam machining. The oxide film applies to electrochemical etching and electrochemical deposition process in order to manufacture micro-patterning, micro structure, multi-layer structure and deep etching on the surface of metal such as aluminium.
Also, this investigation will suggest localized anodizing using ultra short pulse voltages. The research will be proceed to overcome the limitations and restrictions of standard machining methods.
Result
Hybrid machining system will be constructed in order to combine machining process of anodizing, laser beam machining and electrochemical etching. To eliminate desired area locally, optimize anodizing characteristics: voltages, electrolyte, counter electrode and the laser beam machining and electrochemical etching characteristics. After machining local area of oxide film, micro patterning produced by electrochemical etching and electrochemical deposition process on the surface of aluminum. Repetition of machining process by laser beam and electrochemical etching, deep etching less than 300 ㎛ in depth will be accomplished.
Localized anodizing using ultra short pulse voltages will be developed. Using ultra short pulse voltages, electrochemical reaction can be localized near the micro electrode. Oxide films will be formed according to path of the electrode. Analysis of the machining characteristics will be followed. In order to make high precision oxide film analyze and optimize condition of pulse voltage, electrolyte and counter electrode. Machining flexibility and efficiency will be improved by integrated process compared to standard electrochemical etching process. As a application localized oxide film will be examined by mask for electrochemical etching and electrochemical deposition so as to confirm effectiveness of methods construct micro structures.
Expected Contribution
Development of hybrid machining process would allow fabricating micro structures efficiently due to mask making and fabricating metal process in one combined system. Therefore, using electrochemical etching which is relatively cheap technique with localized anodizing can solve limitation of low aspect ratio of wet etching and further more efficient micro free-formed pattern can be applied to wide range area.
Localized anodizing technique can develop oxide film on desired area so as to provide relatively higher flexibility of process than existing methods.

목차 Contents

• 핵심연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 93
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 140
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 142
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 144
• 8. 참고문헌 ... 146
• 9. 연구성과 ... 148
• 10. 기타사항 ... 156
• 끝페이지 ... 200