KR100549212B1 - Microstructure replication method and apparatus using electro-wetting effect - Google Patents

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오범환
이민우
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 미소금형(2)을 이용하여 미소형상(1)을 복제하는 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기장을 인가하는 전극(5)을 구비한 금형대(3) 일측에 비금속재 유전체인 상기 미소금형(2)을 위치시키는 단계(S1)와, 상기 미소금형(2)의 상부면에 액상인 복제재료(4)를 위치시키는 단계(S2)와, 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)에 전기장을 인가하는 단계(S3)와, 상기 미소금형(2)과 상기 복제재료(4)에 인가된 전기장을 제거하는 단계(S4)와, 액상인 상기 복제재료(4)를 고형화하는 단계(S5)와, 고형화된 상기 복제재료(4)를 상기 미소금형(2)으로부터 방출하는 단계(S6)에 의해 미소형상(1)을 완성하여, 복제된 미소형상(1)이 공극을 형성하지 않으며 작은 틈새까지 구현되도록 하였으며, 이러한 미소형상(1)을 이용한 최첨단기기를 사용하여 오작동이 발생하지 않도록 하는 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치를 제공한다.The present invention relates to a method and apparatus for micro-shaped replication by electrowetting for replicating micro-shaped (1) using micro-mould (2), and more particularly, to a mold stand having an electrode (5) for applying an electric field. (3) positioning the micro mold (2), which is a non-metal dielectric, on one side (S1), and placing the liquid replicating material (4) on an upper surface of the micro mold (S2); Applying an electric field to the micro mold (2) and the replica material (S3), removing an electric field applied to the micro mold (2) and the replica material (S4), The microstructure 1 is completed by solidifying the replicating material 4 which is liquid (S5) and discharging the solidified replicating material 4 from the micromould 2 (S6). The duplicated microstructures (1) do not form voids and are implemented to small gaps, and the state of the art using the microstructures (1) It provides a smile shape replication method and an apparatus according to the electrowetting using the device to prevent the malfunction from occurring.

미소금형, 미소형상, 전기습윤Micro mold, micro shape, electrowetting

Description

전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치{Microstructure replication method and apparatus using electro-wetting effect} Microstructure replication method and apparatus using electro-wetting effect             

도 1은 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서, 금형대(3)에 미소금형(2)이 위치된 것을 나타낸 개략적인 예시도이다.1 is a schematic illustration showing that the micro mold 2 is located on the mold stand 3 in the method of replicating the micro mold 1 according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서, 미소금형(2) 상부면에 복제재료(4)가 위치된 것을 나타낸 개략적인 예시도이다.2 is a schematic illustration showing that the replica material 4 is located on the upper surface of the micro mold 2 in the method of replicating the micro mold 1 according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서, 전기장을 인가하는 것을 개략적으로 도시한 예시도이다.3 is an exemplary view schematically showing the application of an electric field in the method of replicating the microstructure (1) according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서, 액상의 복제재료(4)가 미소금형(2)의 세세한 부분으로 스며든 것을 개략적으로 도시한 예시도이다.FIG. 4 is an exemplary view schematically showing that the liquid replication material 4 is infiltrated into the fine mold 2 in the fine shape 1 replication method according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서, 미소금형(2)의 상부면에 미소형상(1)이 복제된 것을 개략적으로 도시한 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary view schematically showing that the micro shape 1 is replicated on the upper surface of the micro mold 2 in the method of replicating the micro shape 1 according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart of a method for replicating a microstructure (1) according to the present invention.

도 7은 종래 기술에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 대한 것을 개략적으로 도시한 예시도이다.7 is an exemplary view schematically showing a method of replicating the micro-shaped (1) according to the prior art.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 미소형상 2 : 미소금형1: micro shape 2: micro mold

3 : 금형대 4 : 복제재료3: mold stand 4: replica material

5 : 전극 6 : 컨트롤러5: electrode 6: controller

본 발명은 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전체인 미소금형의 상부면에 복제재료를 위치한 후, 전기장 인가에 의해 형성되는 표면에너지의 변화에 의해 미소금형의 작은 틈새까지 액상 복제재료가 스며들도록 하여 미소형상을 복제하는 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for micro-shaped replication by electrowetting, and more particularly, after the replication material is placed on the upper surface of the micro mold, which is a dielectric, The present invention relates to a microscopic replication method and apparatus by electrowetting to replicate a microscopic shape by infiltrating a liquid replicating material to a small gap.

일반적으로 이용되는 다양한 멀티미디어 분야 및 통신 분야의 발달로 멀티미디어 기기 및 통신 기기들은 점점 첨단화하고 있다. 즉 이동통신 단말기, 소형 디지털 카메라, 자동 카메라 및 MP3가 탑재된 이동통신 단말기 그리고 장단거리 및 위성 통신을 위한 전송기기 등이 이에 해당된다. 이러한 첨단기기들의 크기는 점점 작아져서, 고정밀화 및 초소형화가 요구되고, 사용되는 첨단기기의 대부분은 많은 수의 아주 작은 소자들에 의해 처리되기 때문에, 빠르고 안정적으로 작업을 수행하 기 위해서 기기들의 안정성 또한 확보되어야만 한다. With the development of various multimedia fields and communication fields that are commonly used, multimedia devices and communication devices are becoming more advanced. That is, mobile communication terminals, small digital cameras, automatic cameras and mobile communication terminals equipped with MP3, and transmission devices for short and long distance and satellite communication. The size of these high-tech devices is getting smaller and smaller, so high precision and miniaturization are required, and most of the high-tech devices used are processed by a large number of very small elements, so that the stability of the devices for fast and stable operation is ensured. It must also be secured.

따라서 각종 소자가 탑재되는 기판의 안정성은 각종 소자의 수명과도 직결되지만 기판 회로의 완성도는 기판 내에서의 전송 속도 및 전송 안정성에도 중요한 요소가 된다. 이에 미소형상인 기판 내에서 회로의 정밀성은 최첨단 기기의 필수 요소라 하겠다.Therefore, the stability of the substrate on which the various elements are mounted is directly related to the lifetime of the various elements, but the completeness of the substrate circuit becomes an important factor in the transfer speed and the transfer stability in the substrate. Therefore, the precision of the circuit in the micro substrate is an essential element of a state-of-the-art device.

이러한 미소형상의 기판을 형성하는 미소형상 복제기술은 식각에 의한 방법 또는 금형을 이용하는 방법 등이 이용되고 있다. 그러나 이렇게 식각에 의하거나 금형을 이용하는 방법을 이용하여도 미소형상 제작시 작은 공극 등은 구현하지 못하는 단점이 있다. 특히 도 7에 도시된 바와 같이, 금형에 의한 방법에 있어서는 미소형상의 미소금형(100)의 함몰부분(101)에 채워진 액상의 복제재료(102)가 충진되나, 함몰부분(101)의 내측 가장자리의 공극(103)은 액상인 복제재료(102)의 압력에 의해 미처 빠져나가지 못하게 되어, 결국 복제재료(102)가 고형된 뒤에 구현된 복제 미소형상에서는 공극(103) 부분이 함몰된 상태에서 생산되는 등의 문제점이 발생된다. 이렇게 생산된 미소형상을 이용하여 최첨단기기를 제작하게 되면, 기기의 오작동 등의 문제점이 발생하게 된다.As the micro replication technique for forming such micro substrates, an etching method or a method using a mold is used. However, even by using an etching method or using a mold, there is a disadvantage in that small voids are not realized when forming a micro shape. In particular, as shown in FIG. 7, in the mold-based method, the liquid replicating material 102 filled in the recess 101 of the micro mold 100 is filled, but the inner edge of the recess 101 is filled. The void 103 of the liquid cannot be escaped by the pressure of the replica 102 which is a liquid, and is produced in a state where the void 103 is recessed in the replica micro shape that is realized after the replica 102 is solid. Problems occur. When a state-of-the-art device is manufactured using the micro shape thus produced, problems such as malfunction of the device may occur.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 미소금형을 이용하여 미소형상을 복제하는 미소형상 복제 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미소금형의 상부면에 복제재료를 위치시킨 후, 전기장을 인가하여 미소금형의 미소틈세 에 액상인 복제재료가 스며들어 미소형상을 완성하는 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치에 관한 것으로, 복제된 미소형상이 공극을 형성하지 않으며 작은 틈새까지 구현되도록 하여, 이러한 미소형상을 이용한 최첨단기기를 사용하여도 오작동이 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.
The present invention for solving the above problems relates to a micro-shaped duplication method and apparatus for replicating micro-shaped by using a micro-mould, and more particularly, after placing the replication material on the upper surface of the micro-mould, The present invention relates to a method and apparatus for replicating microforms by electrowetting, in which a liquid copying material penetrates into a micromould of micromoulds to complete microforms, so that the microforms do not form voids and realize small gaps. It is an object of the present invention to prevent malfunctions even when using a state-of-the-art device using such a small shape.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미소금형을 이용하여 미소형상을 복제하는 미소형상 복제 방법에 있어서, 컨트롤러에 의해 전기장을 인가하는 전극을 구비한 금형대 일측에 비금속재 유전체인 상기 미소금형을 위치시키는 단계와, 상기 미소금형의 상부면에 폴리머재 액상의 복제재료를 위치시키는 단계와, 상기 미소금형 및 상기 복제재료에 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 전극에서 발생된 전기장이 인가되는 단계와, 인가된 전기장에 의해 상기 미소금형의 미소틈세에 액상인 상기 복제재료가 스며들어 고루퍼진 후 상기 컨트롤러에 의해 인가된 전기장을 제거하는 전기장 제거 단계와, 상기 미소금형 상부면에 고루 퍼진 상기 복제재료를 고형화하는 단계와, 고형화된 상기 복제재료를 상기 미소금형으로부터 방출하여 완성하는 단계에 의해 미소형상을 완성하는 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a micro-shaped replication method for replicating the micro-shaped using a micro mold, the micro mold is a non-metal dielectric on one side of the mold stage having an electrode for applying an electric field by the controller Positioning a; and placing a replica material of a liquid polymer material on the upper surface of the micro mold; and applying an electric field generated from the electrode to the micro mold and the replica material under control of the controller; And an electric field removing step of removing the electric field applied by the controller after the liquid material is penetrated and spread through the micro mold by the applied electric field, and the replication material evenly spread on the upper surface of the micro mold. Solidifying and releasing the solidified replica material from the micro mold to complete It provides a fine shape replication method according to the electrowetting to complete a fine shape by the system.

본 발명의 다른 실시로는 복제 원재료인 비금속재 유전체의 미소금형과, 상기 미소금형의 일측과 접촉되어 액상에서 고형화되어 미소금형을 복제하는 폴리머 재 복제재료와, 상기 미소금형과 상기 복제재료가 위치되는 금형대를 구비하여 미소형상을 복제하는 미소형상 복제 장치에 있어서, 상기 미소금형 및 상기 복제재료가 위치되는 상기 금형대의 일측에 컨트롤러 제어에 따라 전기장을 발생하는 전극을 구비한 전기습윤에 의한 미소형상 복제 장치를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a micro mold of a nonmetallic dielectric material, which is a replication raw material, a polymer ash replicating material which contacts with one side of the micro mold and solidifies in a liquid state to replicate the micro mold, and the micro mold and the replicating material are positioned. In the micro-shaped replication apparatus for replicating the micro-shaped with a mold stand to be formed, the micro mold by the electrowetting having an electrode for generating an electric field under controller control on one side of the mold stand in which the micro mold and the replica material is located Provided is a shape replication apparatus.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서 금형대(3)에 미소금형(2)이 위치된 것을 나타낸 개략적인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서 미소금형(2) 상부면에 복제재료(4)가 위치된 것을 나타낸 개략적인 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서 전기장을 인가하는 것을 개략적으로 도시한 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서 인가된 전기장에 의해 액상의 복제재료(4)가 미소금형(2)의 세세한 부분으로 스며든 것을 개략적으로 도시한 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 있어서 미소금형(2)의 상부면의 복제재료(4)가 고형화되어 미소형상(1)이 복제된 것을 개략적으로 도시한 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 미소형상(1) 복제 방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.1 is a schematic illustration showing that the micro mold 2 is located on the mold stand 3 in the method of replicating the micro mold 1 according to the present invention, and FIG. 2 is a micro mold 1 according to the present invention. In the replication method, a schematic illustration showing that the replication material 4 is located on the upper surface of the micro mold 2, and FIG. 3 schematically illustrates the application of an electric field in the replication method of the micro-shape 1 according to the present invention. 4 is a schematic view showing that the liquid replicating material 4 is infiltrated into the minute mold 2 by the electric field applied in the method of replicating the microstructure 1 according to the present invention. 5 is a schematic view of the microstructure 1 according to the present invention. FIG. 5 schematically shows that the microstructure 1 is replicated by solidifying the replication material 4 of the upper surface of the micro mold 2. 6 is an exemplary view of the present invention, and FIG. 6 illustrates a replica of the microstructure 1 according to the present invention. It shows a flow diagram of the method.

즉 본 발명에 따른 전기습윤에 의한 미소형상 복제 방법 및 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 통상의 미소금형(2)에 의해 미소형상(1)을 복제하는 금형대(3), 미소금형(2) 상부면에 위치되는 복제재료(4) 그리고 전극(5) 등으로 구 비된다. That is, the micro-shaped duplication method and apparatus by electrowetting according to the present invention, as shown in Figures 1 to 5, the mold stand (3) for replicating the micro-shaped 1 by the ordinary micro-mould (2), It is provided with a replica material (4) and the electrode (5) located on the upper surface of the micro mold (2).

여기에서 이용되는 미소금형(2)에 대한 금형 및 사출 방법은 통상의 미소형상(1)에 대한 금형 및 사출 방법을 이용하게 되므로, 밀폐된 공간인 금형대(3) 일측에 놓여진 미소금형(2)에 최초 고온으로 가열된 액상의 복제재료(4)를 위치시킨 뒤, 냉각 등의 방법으로 복제재료(4)를 고형화한 후, 복제재료(4)를 미소금형(2)으로부터 방출하여 미소형상(1)을 복제하게 된다. The mold and injection method for the micro mold (2) used here uses a mold and injection method for the ordinary micro shape (1), so that the micro mold (2) placed on one side of the mold stand 3, which is an enclosed space, is used. ), Placing the liquid replicating material 4 heated to a high temperature for the first time, solidifying the replicating material 4 by cooling or the like, and then discharging the replicating material 4 from the micro mold 2 to form a microstructure. (1) will be duplicated.

이와 같이 구비된 본 발명은 통상 이용되는 금속성 미소금형(2) 대신 비금속재인 유전체로 미소금형(2)을 형성하며, 상기 미소금형(2)의 일측에 전기장을 형성하는 전극(5)을 위치한 후, 컨트롤러(6)의 제어에 의해 전극(5)에 전원을 인가하여 전기장을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 전기장은 유전체인 미소금형(2)에 수직방향으로 전기장이 형성되도록 하여, 미소금형(2)에 전체적으로 고른 표면에너지가 형성되도록 한다. 이렇게 유전체인 미소금형(2)의 상부면에 위치된 액상의 복제재료(4)와 미소금형(2)과의 접촉에 따라 편차를 이루는 표면에너지가 복제재료(4)와 미소금형(2) 사이에서 서로 균형을 이루기 위하여, 복제재료(4)가 미소금형(2)의 표면 전체로 고르게 퍼지게 된다. 따라서 미소금형(2)에 형성된 작은 틈세까지 액상의 복제재료(4)가 고르게 퍼지게 된다. 이때 미소금형(2)에 복제재료(4)가 퍼지게 되는 범위 및 퍼지는 속도 등은 인가된 전기장의 세기 및 전기장이 형성되는 형태 등에 의해 결정되며, 이렇게 인가된 전기장에 의해 유전체를 따라 액상의 유체가 이동하는 것을 전기습윤 현상이라고 한다. 따라서 본 발명에서는 이러한 전기습윤 현상을 이용한 것이며, 이때 전극(5)은 복제재료(4) 및 미소금형(2) 전체적으로 전기장이 인가되도록 하여 전체적으로 고른 표면에너지가 형성되도록 하였다.The present invention provided as described above forms a micro mold (2) with a dielectric material of a non-metallic material instead of the metallic micro mold (2), which is usually used, and then places an electrode (5) forming an electric field on one side of the micro mold (2). Under the control of the controller 6, power is applied to the electrode 5 to form an electric field. The electric field thus formed causes the electric field to be formed in the vertical direction to the micro mold 2, which is a dielectric, so that the surface energy is uniformly formed on the micro mold 2 as a whole. The surface energy deviating according to the contact between the liquid replica material 4 and the micro mold 2 located on the upper surface of the micro mold 2, which is a dielectric, is formed between the replica material 4 and the micro mold 2. In order to balance each other at, the replica material 4 is evenly spread throughout the surface of the micro mold 2. Therefore, the liquid replicating material 4 evenly spreads to a small gap formed in the micro mold 2. At this time, the extent and rate of spread of the replica material 4 to the micro mold 2 is determined by the strength of the applied electric field and the form in which the electric field is formed, and the liquid fluid along the dielectric by the applied electric field. Moving is called the electrowetting phenomenon. Therefore, in the present invention, such an electrowetting phenomenon is used. In this case, the electrode 5 is configured to apply an electric field to the replica material 4 and the micro mold 2 so that an even surface energy is formed as a whole.

이와 같이 미소금형(2)에 고르게 형성된 전기장에 의해 복제재료(4)가 고르게 퍼지면, 전기장을 제거한 후, 냉각 등의 방법에 의해 액상의 복제재료(4)를 고형화하여, 미소금형(2)으로부터 고형화된 복제재료(4)를 방출하여 최종 방출된 복제재료(4)인 미소형상(1)을 제조하도록 하였다.In this way, if the replica material 4 is spread evenly by the electric field formed evenly on the micro mold 2, after removing the electric field, the liquid replica material 4 is solidified by cooling or the like, and then the micro mold 2 is removed from the micro mold 2. The solidified replica 4 was discharged to produce the microform 1, which was the finally released replica 4.

이와 같이 구비된 본 발명인 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 장치는 복제 원재료인 미소금형(2)과, 상기 미소금형(2)의 일측과 접촉되어 액상에서 고형화되어 미소금형(2)을 복제하는 복제재료(4)와, 상기 미소금형(2)과 상기 복제재료(4)가 위치되는 금형대(3) 등으로 구비되며, 이때 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)가 위치되는 상기 금형대(3)의 일측에는 컨트롤러(6) 제어에 따라 전기장을 발생하는 전극(5)을 구비하였다. 이때 상기 미소금형(2)은 비금속재 유전체로 구비하고, 상기 복제재료(4)는 폴리머재로 구비함이 바람직하다.The present invention is provided with a micro-shaped (1) replicating apparatus according to the present invention is the micro-mould (2), which is a replication raw material, and in contact with one side of the micro-mould (2) is solidified in the liquid phase to replicate the micro-mould (2) And a mold stand 3 on which the micro mold 2 and the replica material 4 are located, and the micro mold 2 and the replica material 4 are positioned. One side of the mold stand 3 is provided with an electrode 5 for generating an electric field under the control of the controller 6. At this time, the micro mold (2) is preferably provided with a non-metal dielectric, the replica material 4 is preferably provided with a polymer material.

상기에서와 같이 구비된 본 발명 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법에 의한 미소형상(1) 제조 순서를 보면 다음과 같다. Looking at the manufacturing method of the micro-shape (1) by the micro-shape (1) replication method of the present invention provided as described above is as follows.

우선 도 6에 도시된 바와 같이, 비금속재 유전체인 미소금형(2)을 구비하고, 컨트롤러(6)에 의해 전기장을 발생하는 전극(5)을 일측에 구비한 금형대(3)의 타측에 상기 미소금형(2)을 위치시키는 미소금형(2) 설정 단계(S1)와, 상기 미소금형(2)의 상부면에 액상의 복제재료(4)를 위치시키는 복제재료(4) 설정 단계(S2)와, 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)에 상기 컨트롤러(6)의 제어에 따라 상기 전극(5)에서 발생된 전기장이 인가되는 전기장 인가 단계(S3)와, 인가된 전기장에 의해 상기 미소금형(2)의 미소틈세에 액상인 상기 복제재료(4)가 스며들어 고루퍼진 후, 상기 컨트롤러(6)에 의해 인가된 전기장을 제거하는 전기장 제거 단계(S4)와, 상기 미소금형(2) 상부면에 고루 퍼진 상기 복제재료(4)를 고형화하는 고형화 단계(S5)와, 고형화된 상기 복제재료(4)를 상기 미소금형(2)으로부터 방출하여 완성하는 완성 단계(S6)를 거쳐 미소형상(1)을 완성하게 된다.First, as shown in FIG. 6, the micro mold 2, which is a non-metal dielectric, is provided on the other side of the mold stand 3 having an electrode 5 on one side that generates an electric field by the controller 6. Setting step S1 of placing the small mold 2 (S1), and setting step S2 of replicating material 4 placing the liquid replicating material 4 on the upper surface of the small mold 2. And an electric field applying step (S3) to which the electric field generated in the electrode 5 is applied to the micro mold 2 and the replica material 4 under the control of the controller 6, and by the applied electric field. An electric field removing step (S4) of removing the electric field applied by the controller 6 after the liquid replication material 4 is permeated and spread through the micro mold 2 of the micro mold 2, and the micro mold ( 2) a solidification step (S5) of solidifying the replica material 4 evenly spread on the upper surface, and the solidified replica material 4 The micro shape 1 is completed through the completion step S6 of discharging from the micro mold 2.

그리고 이때 복제재료(4) 설정 단계(S2)에서 최초 미소금형(2) 상부면에 위치되는 액상의 상기 복제재료(4)는 최초 열에 의해 가열되는 방법 또는 자외선 조사에 의한 방법 등에 의해 액상이 되도록 하여 준비한 것이다. 또한 고형화 단계(S5)에서 액상의 상기 복제재료(4)는 냉각에 의한 방법으로 고형화 함이 바람직하다.At this time, the replica material 4 of the liquid phase located on the upper surface of the initial micro mold 2 in the step of setting the replica material 4 is made to be a liquid phase by a method of heating by an initial heat or a method of ultraviolet irradiation. It is prepared. In addition, the replicating material 4 in the liquid phase in the solidification step (S5) is preferably solidified by the cooling method.

특히 상기 전극(5)에 의해 인가되는 전기장에 의한 표면에너지 차이에 따라 복제재료(4)가 상기 미소금형(2)의 표면을 따라 이동해야 하므로, 미소금형(2)은 비금속재 유전체로 구비하는 것이 바람직하며, 상기 복제재료(4)도 폴리머재로 구비함이 바람직하다.In particular, since the replica material 4 must move along the surface of the micro mold 2 according to the surface energy difference due to the electric field applied by the electrode 5, the micro mold 2 is formed of a nonmetal dielectric. Preferably, the replica material 4 is also preferably provided with a polymer material.

이상에서와 같은 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하며, 본 발명의 보호 범위가 이들 실시예에 의 해 제한되는 것은 아니다.Embodiments as described above are merely for illustrating the present invention, it is apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention, the protection of the present invention The range is not limited by these examples.

상기와 같이 구성된 본 발명은 미소금형(2)의 상부면의 액상 폴리머재에 전기장을 인가하여, 미소금형(2)의 미소틈세까지 복제재료(4)가 스며들어 고루퍼지게 하여 미소형상(1) 복제를 완성하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법 및 장치에 관한 것으로, 복제된 미소형상에 공극을 형성하지 않으며 작은 틈새까지 구현하도록 하여, 이러한 복제된 미소형상을 이용한 최첨단기기를 오작동없이 사용하도록 하는 등의 효과가 있다.

According to the present invention configured as described above, the electric field is applied to the liquid polymer material on the upper surface of the micro mold 2 so that the replica material 4 is permeated to the micro gap of the micro mold 2 so as to be highly looped. The present invention relates to a method and apparatus for replicating microstructures (1) by electrowetting to complete replication, and to realize small gaps without forming voids in the replicated microstructures. It is effective to use.

Claims (10)

미소금형(2)을 이용하여 미소형상(1)을 복제하는 미소형상(1) 복제 방법에 있어서,In the micro-type (1) replication method of replicating the micro-shaped (1) using the micro mold (2), 전기장을 발생하는 전극(5)을 구비한 금형대(3) 일측에 상기 미소금형(2)을 위치시키는 미소금형(2) 설정 단계(S1)와,Setting step (S1) of the micro mold (2) for placing the micro mold (2) on one side of the mold stand (3) having an electrode (5) for generating an electric field; 상기 미소금형(2)의 상부면에 액상의 복제재료(4)를 위치시키는 복제재료(4) 설정 단계(S2)와,Replicating material 4 setting step (S2) for placing the liquid replicating material 4 on the upper surface of the micro mold (2), 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)에 상기 컨트롤러(6)의 제어에 따라 상기 전극(5)에서 발생된 전기장이 인가되는 전기장 인가 단계(S3)와,An electric field applying step (S3) to which the electric field generated at the electrode 5 is applied to the micro mold 2 and the replica material 4 under the control of the controller 6, 인가된 전기장에 의해 상기 미소금형(2)의 미소틈세에 액상인 상기 복제재료(4)가 스며들어 고루퍼진 후, 상기 컨트롤러(6)에 의해 인가된 전기장을 제거하는 전기장 제거 단계(S4)와,An electric field removing step (S4) of removing the electric field applied by the controller 6 after the liquid material is penetrated by the applied electric field and the liquid replicating material 4 penetrates into the microcavity of the micro mold 2. , 상기 미소금형(2) 상부면에 고루 퍼진 상기 복제재료(4)를 고형화하는 고형화 단계(S5)와,Solidifying step (S5) of solidifying the replica material 4 evenly spread on the upper surface of the micro mold (2); 고형화된 상기 복제재료(4)를 상기 미소금형(2)으로부터 방출하여 완성하는 완성 단계(S6)를 포함한 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법.And a completion step (S6) of discharging the solidified replica material (4) from the micro mold (2) and completing it. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미소금형(2)은 비금속재 유전체로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법.The micro mold (2) is a replica of the micro-shape (1) by electrowetting, characterized in that the non-metal dielectric. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복제재료(4)는 폴리머재인 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법.The replicating material (4) is a fine material (1) replicating method by electrowetting, characterized in that the polymer material. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 고형화 단계(S5)는 상기 복제재료(4)를 냉각에 의해 고형화하는 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법.The solidifying step (S5) is a microstructure (1) replication method by electrowetting, characterized in that the replicating material (4) to solidify by cooling. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 복제재료(4) 설정 단계(S2)는 상기 복제재료(4)를 열에 의해 가열되는 방법 또는 자외선 조사에 의한 방법에 의해 액상으로 되는 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법.The replicating material 4 setting step (S2) is a method of replicating the microscopic shape (1) by electrowetting, characterized in that the replicating material (4) becomes liquid by a method of heating by heat or by ultraviolet irradiation. . 미소금형(2)을 이용하여 미소형상(1)을 복제하는 미소형상(1) 복제 방법에 있어서,In the micro-type (1) replication method of replicating the micro-shaped (1) using the micro mold (2), 컨트롤러(6)에 의해 전기장을 발생하는 전극(5)을 구비한 금형대(3) 일측에 비금속재 유전체인 상기 미소금형(2)을 위치시키는 미소금형(2) 설정 단계(S1)와,A step (S1) of setting a small mold (2) for placing the micro mold (2) as a non-metal dielectric on one side of the mold stand (3) having an electrode (5) generating an electric field by the controller (6); 상기 미소금형(2)의 상부면에, 열 또는 자외선 조사에 의해 가열되어 액상으로 된 폴리머재 복제재료(4)를 위치시키는 복제재료(4) 설정 단계(S2)와,A replicating material (4) setting step (S2) of placing a polymeric material replicating material (4) heated on the upper surface of the micro mold (2) by heating by heat or ultraviolet irradiation; 상기 컨트롤러(6)의 제어에 의해 상기 전극(5)을 통해 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)에 전기장을 인가하는 전기장 인가 단계(S3)와,An electric field applying step (S3) of applying an electric field to the micro mold 2 and the replica material 4 through the electrode 5 under the control of the controller 6; 전기장이 인가되어 상기 미소금형(2)의 미소틈세에 액상인 상기 복제재료(4)가 스며들어 고루퍼진 후 상기 컨트롤러(6)에 의해 인가된 전기장을 제거하는 전기장 제거 단계(S4)와,An electric field is applied (S4) to remove the electric field applied by the controller 6 after the liquid material is penetrated by the replica material 4 which is liquid and penetrates into the minute gap of the micro mold 2; 상기 미소금형(2) 상부면에 고루 퍼진 상기 복제재료(4)를 냉각에 의해 고형화하는 고형화 단계(S5)와,A solidification step (S5) of solidifying the replica material 4 evenly spread on the upper surface of the micro mold 2 by cooling; 고형화된 상기 복제재료(4)를 상기 미소금형(2)으로부터 방출하여 완성하는 완성 단계(S6)를 포함한 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 방법.And a completion step (S6) of discharging the solidified replica material (4) from the micro mold (2) and completing it. 복제 원재료인 미소금형(2)과, 상기 미소금형(2)의 일측에 위치되어 액상에 서 고형화되어 상기 미소금형(2)을 복제하는 복제재료(4)와, 상기 미소금형(2)과 상기 복제재료(4)가 위치되는 금형대(3)를 구비하는 미소형상(1) 복제 장치에 있어서,The micro mold (2), which is a replication raw material, and the replication material (4), which is located on one side of the micro mold (2) and solidifies in a liquid state, to replicate the micro mold (2), and the micro mold (2) and the In the microstructure 1 replicating apparatus having a mold stand 3 on which a replicating material 4 is located, 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)가 위치되는 상기 금형대(3)의 일측에 컨트롤러(6) 제어에 따라 전기장을 발생하는 전극(5)을 구비한 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 장치.On one side of the mold stand (3) where the micro mold (2) and the replica material (4) is located is provided with an electrode (5) for generating an electric field under the control of the controller (6). Micro-shaped (1) replication device by the. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 미소금형(2)은 비금속재 유전체인 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 장치.The micro mold (2) replicating apparatus by electrowetting, characterized in that the micro mold (2) is a non-metal dielectric. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 복제재료(4)는 폴리머재인 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 장치.The replicating apparatus (4) of the micro-shape (1) by electrowetting, characterized in that the replicating material (4) is a polymer material. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 9, 상기 전극(5)은 상기 미소금형(2) 및 상기 복제재료(4)의 전체에 표면에너지 를 형성하도록 전기장을 발생하는 것을 특징으로 하는 전기습윤에 의한 미소형상(1) 복제 장치.And the electrode (5) generates an electric field to form surface energy in the whole of the micro mold (2) and the replicating material (4).
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KR101369865B1 (en) * 2012-01-04 2014-03-06 경희대학교 산학협력단 Manufacturing Device and Manufacturing Method Of Culture Instrument
US8852494B2 (en) * 1999-10-08 2014-10-07 Princeton University Method and apparatus of electrical field assisted imprinting

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