KR100976864B1 - Method of processing hydrophobic surface using laser ablation and solid body having hydrophobic surface of dual scaled structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이져 어블레이션을 이용하여 가공대상물의 표면을 가공함으로써 초발수성을 갖도록 하는 표면 가공방법과 이를 통해 가공되는 초발수성 표면의 고체기재에 관한 것이다.The present invention relates to a processing method using a laser, and more particularly to a surface processing method to have a super water-repellency by processing the surface of the object to be processed using laser ablation and to a solid substrate of the super water-repellent surface processed through the same will be.

본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법은, 제1 방향으로 나란하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 고체기재의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발(融發, ablation) 가공하는 제1 가공단계; 및 상기 제2 방향으로 나란하며 상기 제1 방향으로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 고체기재의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계를 포함한다. 그리고 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행한다.In the super water-repellent surface processing method using the laser ablation according to the present invention, the surface of the solid substrate to be processed is moved along a plurality of first scan lines parallel to the first direction and spaced apart in a second direction crossing the first direction. A first processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface to perform a fusion process; And a second processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface of the solid substrate to be processed while moving along a plurality of second scan lines parallel to the second direction and spaced apart in the first direction. The first machining step and the second machining step are repeatedly performed along the first scan line and the second scan line.

레이저 어블레이션, 스캔라인, 융발, 초발수성, 곡면가공, 롤 가공 Laser ablation, scan line, fusion, super water repellency, curved surface, roll processing

Description

레이져 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법과 듀얼 스케일의 미세구조를 갖는 초발수성 표면의 고체기재{METHOD OF PROCESSING HYDROPHOBIC SURFACE USING LASER ABLATION AND SOLID BODY HAVING HYDROPHOBIC SURFACE OF DUAL SCALED STRUCTURE}Super water-repellent surface processing method using laser ablation and solid substrate of super water-repellent surface with dual scale microstructure

본 발명은 레이저를 이용한 가공방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 레이져 어블레이션을 이용하여 가공대상물의 표면을 가공함으로써 초발수성을 갖도록 하는 표면 가공방법과 이를 통해 가공되는 초발수성 표면의 고체기재에 관한 것이다.The present invention relates to a processing method using a laser, and more particularly, to a surface processing method to have a super water-repellency by processing the surface of the object to be processed using laser ablation and a solid substrate of the super water-repellent surface processed through the same will be.

집적화된 광자를 이용한 고에너지 광가공 기술에 있어서 가장 일반화되고 안정화된 공정이 레이저 가공법이다. 알려진 바와 같이 레이저는 파장이 짧고, 순간적인 첨두출력(peak power)이 높을수록 가공되는 시편에 열영향부(HAZ, Heat Affected Zone)가 거의 없는 미세가공이 가능하다.Laser processing is the most common and stabilized process in high energy photoprocessing techniques using integrated photons. As is known, lasers have a shorter wavelength and have a higher instantaneous peak power, thereby enabling micromachining with little heat affected zone (HAZ) in the processed specimen.

레이저 어블레이션(laser ablation) 가공은 단 펄스 레이저빔을 가공물에 조사하여 가공물의 표면을 깎아내는 것을 말한다. 이러한 단 펄스 레이저빔에 의한 어블레이션 가공은 연속 발진 레이저나 통상의 펄스 레이저에 의한 가공에 비해 가공부의 열영향부가 압도적으로 작기 때문에 정밀도가 매우 높은 미세가공이 가능하 게 된다. 또한 레이저를 이용한 미세가공은 레이저 빔이 렌즈나 거울과 같은 광학부품을 통하여 수 마이크로미터에서 수백 마이크로 미터의 크기로 집속할 수 있는 특성이 있기 때문에 적절한 렌즈의 선택을 통해 초점크기를 쉽게 전환할 수 있다.Laser ablation processing refers to cutting a surface of a workpiece by irradiating the workpiece with a short pulsed laser beam. In the ablation processing using such a short pulse laser beam, the heat affected portion of the processing portion is overwhelmingly small compared to the processing by a continuous oscillation laser or a normal pulse laser, and thus the microfabrication with high precision is possible. In addition, micromachining using laser has the property that the laser beam can focus from several micrometers to hundreds of micrometers through optical parts such as lenses and mirrors, so it is easy to switch the focus size through the selection of the appropriate lens. have.

일반적으로 대면적 원뿔형 또는 구형 마이크로 구조물 제작을 위해서 레이저 어블레이션법을 적용하는 경우에는 도 14에 나타난 바와 같이 가공대상물(150)의 표면에 레이저빔을 조사하여 가공대상물(150)의 표면에서부터 다수의 단계로 나누어 점차 면적을 넓혀가며 원하는 가공물을 남겨두고 주변을 제거해 나간다.In general, when the laser ablation method is applied to fabricate a large-area conical or spherical microstructure, as shown in FIG. Divided into stages, the area is gradually enlarged, leaving the desired workpiece and removing the surroundings.

도 15를 참조하여 설명하면, 가공대상물(150)에 돌출부(155)를 형성하기 위해서, 첫번째 층은 모두 제거하고(도 15의 (a)), 두번째 층은 원뿔의 꼭지점에 해당되는 부분만 남기고 나머지 부분을 제거하여 원뿔의 꼭지점 부분을 형성하며(도 15의 (b)), 세번째 층에서는 원뿔의 꼭지짐 아래 부분을 형성하기 위해 두번째 층보다 넓은 부분을 남기고 나머지 부분을 제거한다(도 15의 (c)). 그리고 그 아래층으로 점차 남기는 부분을 넓혀가면서 가공하여 원뿔 형상을 완성하게 된다(도 15의 (d) 및 (e)).Referring to FIG. 15, in order to form the protrusion 155 on the object 150, all of the first layer is removed (FIG. 15A), and the second layer leaves only a portion corresponding to the vertex of the cone. The remaining portion is removed to form the vertex portion of the cone (FIG. 15 (b)), while the third layer removes the remaining portion leaving a wider portion than the second layer to form the lower portion of the cone's vertex (FIG. 15). (c)). And while gradually increasing the portion remaining in the lower layer to complete the cone shape (Fig. 15 (d) and (e)).

이와 같이 종래에는 각 층별로 각각 다른 도면을 토대로 가공해야 하므로 시간도 오래 걸리고 각 층에 따른 가공형상을 정렬해야 하는 등 가공과정이 복잡해지는 문제가 있었다. 또한 가공스팟 직경이 10㎛인 레이저를 사용하는 경우 원뿔의 사면에 적어도 수 ㎛ 만큼의 수평층이 형성될 수밖에 없으며, 따라서 원뿔의 형상을 갖추기 위해서는 적어도 밑면의 직경이 100㎛ 이상이 되어야 하는 문제점이 있었다. As described above, the conventional processes have to be processed based on different drawings for each layer, which takes a long time and requires complicated processing such as aligning the processing shapes of the layers. In addition, when a laser having a processing spot diameter of 10 μm is used, a horizontal layer of at least several μm is inevitably formed on the slope of the cone. Therefore, at least the diameter of the bottom surface must be 100 μm or more in order to form a cone. there was.

본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로 창안된 것으로, 그 목적은 격자형상의 가공패턴을 따라 레이저 어블레이션 가공을 반복하여 수행함으로써 단순하고 용이하게 다수의 정렬된 원뿔, 원뿔대 또는 반구상의 돌기를 가공대상물의 표면에 형성할 수 있는 초발수성 표면 가공방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made on the basis of the technical background as described above, and its object is to simply and easily perform a plurality of aligned cones, truncated cones, or hemispherical protrusions by repeatedly performing laser ablation processing along a lattice processing pattern. It is to provide a super water-repellent surface processing method that can be formed on the surface of the workpiece.

본 발명의 다른 목적은 3차원 곡면 또는 롤 표면을 따라 격자형상의 가공패턴으로 레이저 어블레이션 가공을 수행함으로써 반도체 공정으로는 불가능한, 3차원 곡면 또는 롤 표면에 미세한 돌기들을 형성할 수 있는 초발수성 표면 가공방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to perform a laser ablation process with a lattice processing pattern along a three-dimensional curved surface or a roll surface, thereby making it possible to form fine protrusions on the three-dimensional curved or roll surface, which is impossible in a semiconductor process. It is to provide a processing method.

본 발명의 또 다른 목적은 레이저 어블레이션 가공을 통해 격자형상 패턴의 마이크로 스케일의 요철과 나노 스케일의 돌기를 동시에 형성함으로써 듀얼 스케일의 초발수성 표면을 갖는 고체기재를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a solid substrate having a dual-scale super water-repellent surface by simultaneously forming the micro-scale irregularities and nano-scale protrusions of the lattice pattern through laser ablation processing.

본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법은, 제1 방향으로 나란하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 고체기재의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발(融發, ablation) 가공하는 제1 가공단계; 및 상기 제2 방향으로 나란하며 상기 제1 방향으로 서로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 고체기재의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계를 포함한다. 그리고 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행한다.In the super water-repellent surface processing method using the laser ablation according to an embodiment of the present invention, while moving along a plurality of first scan lines parallel to each other in a second direction crossing the first direction and parallel to the first direction. A first processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface of the solid substrate to be processed to ablation the ablation process; And a second processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface of the solid substrate to be processed while moving along a plurality of second scan lines parallel to the second direction and spaced apart from each other in the first direction. . The first machining step and the second machining step are repeatedly performed along the first scan line and the second scan line.

상기 가공대상물 고체기재에 상기 제1 스캔라인과 제2 스캔라인을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include setting the first scan line and the second scan line on the object solid substrate.

상기 제1 가공단계 또는 제2 가공단계에서, 상기 레이저빔을 고정하고 상기 가공대상물 고체기재를 이동시켜 가공할 수 있다.In the first processing step or the second processing step, the laser beam may be fixed, and the workpiece may be processed by moving the solid substrate.

복수의 상기 제1 스캔라인과 상기 제2 스캔라인은 서로 직교하면서 상기 가공대상물 고체기재의 표면에 격자 형상의 가공패턴을 형성할 수 있다.The plurality of first scan lines and the second scan lines may be orthogonal to each other to form a lattice-shaped processing pattern on the surface of the solid substrate to be processed.

또한, 상기 제1 가공단계 또는 제2 가공단계에서, 복수의 상기 제1 스캔라인 또는 제2 스캔라인을 순차적으로 가공할 수 있으며, 복수의 상기 제1 스캔라인 또는 제2 스캔라인을 동시에 가공하는 것도 가능하다. 그리고 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 교번하여 반복 수행할 수 있다.In addition, in the first machining step or the second machining step, the plurality of first scan lines or the second scan lines may be sequentially processed, and the plurality of first scan lines or the second scan lines may be simultaneously processed. It is also possible. The first machining step and the second machining step may be alternately performed repeatedly.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법은, 가공대상물 고체기재의 3차원 곡면의 표면 데이터를 측정하는 단계; 상기 측정된 표면 데이터를 이용하여 다이나믹 포커스를 계산하는 단계; 및 상기 다이나믹 포커스의 계산결과와 갈바노 스캐너를 연동하여 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공단계를 포함한다.Super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to another embodiment of the present invention, measuring the surface data of the three-dimensional curved surface of the solid substrate to be processed; Calculating a dynamic focus using the measured surface data; And a laser processing step of performing laser processing by interlocking the calculation result of the dynamic focus and the galvano scanner.

이 때, 상기 레이저 가공단계는, 제1 방향으로 나란하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 상기 가공대상물 고체기재의 3차원 곡면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제1 가공단계; 및 상기 제2 방향으로 나란하며 상기 제1 방향으로 서로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 상기 가공대상물 고체기재의 3차원 곡면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계를 포함하며, 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행한다.In this case, the laser processing step, the laser beam is moved along the plurality of first scan lines parallel to the first direction and spaced apart from each other in a second direction crossing the first direction, the laser on the three-dimensional curved surface of the solid substrate to be processed A first processing step of continuously irradiating the beam with the beam; And a second processing step of continuously irradiating a laser beam onto the three-dimensional curved surface of the solid object to be processed while moving along a plurality of second scan lines parallel to the second direction and spaced apart from each other in the first direction. It includes, and repeats the first machining step and the second machining step along the first scan line and the second scan line.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법은, 가공대상물 롤(roll)의 표면을 가공하는 방법에 있어서, 상기 가공대상물 롤의 원주방향으로 나란하며 상기 가공대상물 롤의 축방향으로 서로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 롤의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제1 가공단계; 및 상기 롤의 축방향으로 나란하며 상기 롤의 원주방향으로 서로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 롤의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계를 포함하고, 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행한다.The super water-repellent surface processing method using the laser ablation according to another embodiment of the present invention, in the method for processing the surface of the object roll (roll), parallel to the circumferential direction of the object roll, the object roll A first processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface of the roll to be processed while moving along a plurality of first scan lines spaced apart from each other in an axial direction of a fusion process; And a second machining step parallel to the axial direction of the roll and continuously blasted by irradiating a laser beam onto the surface of the roll to be processed while moving along a plurality of second scan lines spaced apart from each other in the circumferential direction of the roll. The first machining step and the second machining step are repeatedly performed along the first scan line and the second scan line.

상기 레이저빔의 가공스팟(spot) 직경을 d 라고 하고, 이웃한 복수의 상기 제1 스캔라인 사이의 거리를 p 라고 할 때, 0.2 ≤ p/d ≤ 4 의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.When the processing spot diameter of the laser beam is d and the distance between the plurality of adjacent first scan lines is p, it is preferable to satisfy the condition of 0.2 ≦ p / d ≦ 4.

한편, 본 발명에 따른 듀얼 스케일의 미세구조를 갖는 초발수성 표면의 고체기재는 마이크로 스케일의 돌출부와 함몰부가 격자형상의 패턴을 이루며 연속적으로 배열되는 마이크로 구조물; 및 상기 마이크로 구조물의 돌출부 표면상에 나노 스케일의 돌기가 형성되는 나노 구조물을 포함한다. On the other hand, the solid substrate of the super water-repellent surface having a dual-scale microstructure according to the present invention is a microstructure in which the protrusions and depressions of the micro-scale are continuously arranged in a lattice pattern; And a nanostructure in which nanoscale protrusions are formed on the surface of the protrusion of the microstructure.

상기 마이크로 구조물과 나노 구조물은 레이저 어블레이션을 이용한 표면 가공방법에 의해 형성될 수 있다.The microstructures and nanostructures may be formed by a surface processing method using laser ablation.

상기 마이크로 구조물의 함몰부는 인접한 돌출부 사이에 형성되며, 깊이가 깊어질수록 점차 경사가 가파르게 형성될 수 있다. The depressions of the microstructures are formed between adjacent protrusions, and as the depth deepens, the inclination gradually increases.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법에 의하면, 스캔라인을 따라 복수 회 레이저 융발 가공을 하는 것에 의해 단순하고 용이하게 다수의 정렬된 원뿔, 원뿔대 또는 반구상의 돌기를 형성할 수 있다.As described above, according to the super water-repellent surface processing method using the laser ablation according to the present invention, a plurality of aligned cones, truncated cones, or hemispherical protrusions are simply and easily carried out by performing laser fusion processing a plurality of times along a scan line. Can be formed.

또한 가공대상물인 고체기재의 표면에 마이크로 스케일의 요철과 함께 나노 스케일의 돌기를 형성함으로써 표면이 초발수성을 띠도록 형성할 수 있다.In addition, the surface may be formed to have super water repellency by forming a nano-scale protrusion together with the micro-scale irregularities on the surface of the solid substrate to be processed.

본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 표면 가공방법은, 반도체 공정으로는 불가능한, 3차원 곡면 뿐만 아니라 롤의 표면에도 격자형상의 패턴으로 배열되는 미세한 돌기들을 형성하여 초발수성 표면을 가공할 수 있다.In the surface processing method using the laser ablation according to the present invention, the super water-repellent surface may be processed by forming fine protrusions arranged in a lattice pattern on the surface of the roll as well as the three-dimensional curved surface, which is impossible with the semiconductor process.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명 과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 가공방법을 수행할 수 있는 레이저 가공 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a laser processing system capable of performing the surface processing method according to the first embodiment of the present invention.

상기 레이저 가공 시스템(100)은 레이저빔(L)을 발하는 광원(미도시)으로부터 발광된 레이저빔(L)을 측면 방향으로 반사시켜 각도를 조절하는 제1 반사장치(10)와, 상기 제1 반사장치(10)의 일측에 소정 거리 이격되며 위치하여 제1 반사장치(10)에서 반사된 레이저빔(L)을 수직방향으로 반사시키는 제2 반사장치(20)를 포함한다. 그리고 상기 제2 반사장치(20)에서 반사된 레이저빔(L)을 집광하여 가공대상물(50)에 조사하는 렌즈(30)를 또한 포함한다.The laser processing system 100 includes a first reflecting apparatus 10 for adjusting an angle by reflecting a laser beam L emitted from a light source (not shown) emitting a laser beam L in a lateral direction, and the first reflector. And a second reflector 20 positioned at one side of the reflector 10 at a predetermined distance to reflect the laser beam L reflected by the first reflector 10 in a vertical direction. The lens 30 may further include a lens 30 which focuses the laser beam L reflected by the second reflector 20 and irradiates the object 50.

상기 레이저빔(L)을 반사하는 제1 반사장치(10) 및 제2 반사장치(20)는 거울, 스테이 렌즈 또는 오브젝티브 렌즈 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.The first reflector 10 and the second reflector 20 reflecting the laser beam L may be selected from one of a mirror, a stay lens, and an objective lens.

상기 가공대상물(50)에 조사되는 레이저빔(L)의 중첩범위는 설정에 따라 조절할 수 있으며, 상기 가공대상물(50)에 형성되는 가공물은 레이저빔(L)의 프로파일에 따라 가공 스팟(52)의 형태가 달라질 수 있고, 이를 변화시킴에 따라 정면상 원뿔, 타원뿔, 다각뿔 또는 반구형 돌기형상을 형성할 수 있다.The overlapping range of the laser beam (L) irradiated to the object 50 can be adjusted according to the setting, the workpiece formed on the object 50 is processed spot 52 according to the profile of the laser beam (L) The shape of the may vary, and according to the change can form a cone, elliptical cone, polygonal pyramidal or hemispherical protrusion shape on the front.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법의 순서도이다. 그리고 도 3은 레이저빔의 가우시안 분포도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법에서 인접한 스캔라인에 조사된 레이저빔 가공스팟의 중첩 패턴과 레이저 강도 분포를 도시한 모식도이다.2 is a flow chart of a super water-repellent surface processing method using laser ablation according to the first embodiment of the present invention. 3 is a Gaussian distribution diagram of a laser beam, and FIG. 4 is a superimposition pattern and laser intensity of a laser beam processing spot irradiated to adjacent scan lines in a super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows distribution.

먼저 가공대상물(50)에 격자형상을 이루는 제1 스캔라인(V)과 제2 스캔라인(H)을 설정한다.(S1)First, the first scan line V and the second scan line H, which form a lattice shape, are set on the object 50 (S1).

이때, 가공대상물(50)의 가공영역을 설정할 수 있고, 상기 가공영역의 크기와 사용하는 레이저빔의 특성을 고려하여 원하는 형상의 가공물을 얻을 수 있도록 제1 스캔라인(V)과 제2 스캔라인(H)의 간격 및 개수를 설정할 수 있다.In this case, the processing region of the object 50 may be set, and the first scan line V and the second scan line may be obtained in consideration of the size of the processing region and characteristics of the laser beam to be used. The interval and number of (H) can be set.

본 실시예에서 상기 제1 스캔라인(V)과 제2 스캔라인(H)은 서로 직교하도록 설정되어 상기 가공대상물(50)의 표면에 격자 형상의 가공패턴을 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In the present exemplary embodiment, the first scan line V and the second scan line H may be set to be perpendicular to each other to form a lattice-shaped processing pattern on the surface of the processing object 50. However, the present invention is not limited thereto.

가공대상물(50)인 고체기재의 소재로는 금속, 합성수지 등이 선택되어 사용될 수 있다. 특히 가공대상물(50)이 금속인 경우에는 금형 재료인 NAX80이 사용될 수 있다.As a material of the solid substrate to be processed 50, a metal, a synthetic resin, or the like may be selected and used. In particular, when the object 50 is a metal, NAX80 may be used as a mold material.

다음으로, 상기 제1 스캔라인(V)을 따라 이동하면서 가공대상물(50)의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발(融發, ablation) 가공하는 제1 단계 가공을 수행한다.(S2)Next, a first step of performing ablation processing by irradiating a laser beam continuously to the surface of the object 50 while moving along the first scan line V is performed (S2).

이때, 레이저빔(L)을 고정하고 상기 가공대상물(50)을 지지하고 있는 스테이지를 이동시키면서 가공을 수행할 수 있으며, 가공대상물(50)을 고정하고 레이저빔(L)을 움직이면서 가공하는 것도 가능하다.In this case, the laser beam (L) is fixed and the processing can be performed while moving the stage supporting the object 50, the object 50 is fixed and the laser beam (L) can be processed while moving. Do.

상기 제1 스캔라인(V)은 복수 개가 제1 방향으로 나란하면서, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 배열된다.The plurality of first scan lines V are arranged side by side in a first direction and spaced apart by a predetermined distance in a second direction crossing the first direction.

도 3에서 보는 바와 같이, 레이저빔(L)은 강도(intensity)가 가우시안 분포를 가지므로 레이저빔(L)의 중심부는 융발양(ablation volume)이 많고 주변부는 융발양이 적게 된다. 이러한 레이저빔(L)의 특성을 이용하여 복수의 제1 스캔라인(V)을 따라 레이저 융발 가공을 하는 경우에 인접한 제1 스캔라인(V)을 지나는 레이저빔(L)의 가공스팟을 적절히 중첩시킴으로써 상기 제1 스캔라인(V)의 사이에 돌출부, 즉 레이저 융발 가공이 덜되어 남는 부분을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3, since the intensity of the laser beam L has a Gaussian distribution, the central portion of the laser beam L has a large ablation volume and a small peripheral portion. By using the characteristics of the laser beam L, the processing spot of the laser beam L passing through the adjacent first scan line V when the laser fusion processing along the plurality of first scan lines V is appropriately overlapped. As a result, a protrusion, that is, a portion in which the laser fusion processing remains, can be formed between the first scan lines V. FIG.

상기 레이저빔(L)의 가공스팟 직경을 d 라고 하고, 이웃한 복수의 상기 제1 스캔라인(V) 사이의 거리를 p 라고 할 때, 다음 수학식1의 조건을 만족하도록 설정하여 가공함으로써 원하는 표면특성을 갖는 고체기재를 얻을 수 있다.When the diameter of the processing spot of the laser beam L is d, and the distance between the plurality of neighboring first scan lines V is p, a desired processing is performed by setting to satisfy the condition of Equation 1 below. A solid substrate having surface characteristics can be obtained.

0.2 ≤ p/d ≤ 40.2 ≤ p / d ≤ 4

즉, d=10㎛ 일 때, p는 2 내지 40㎛의 범위 내에서 가공하는 것이 바람직하다.That is, when d = 10 micrometers, it is preferable to process p in the range of 2-40 micrometers.

p/d가 0.2 미만일 경우에는 레이저 가공되는 부분이 과도하게 겹치게 되어 돌기(스파이크) 형상을 형성하지 못하게 되는 문제가 있다. 레이저의 빔모드가 이상적으로 완벽한 가우시안이면 돌기형상을 형성하는 것도 가능하지만, 물리적으로 이상적인 완벽한 가우시안 빔을 제작하는 것은 불가능한 것으로 알려져 있다. p/d가 4 초과일 경우에는 적용 분야에서 기대하는 성능을 얻지 못하게 되는 문제점이 있다. 예를 들어, 초발수성 표면을 형성하는 경우 p/d가 4를 초과하는 경우(d=10㎛) 초발수 특성이 나타나지 않는다.If p / d is less than 0.2, there is a problem in that the portions to be laser processed are excessively overlapped to form protrusions (spikes). If the beam mode of the laser is ideally perfect Gaussian, it is possible to form protrusions, but it is known that it is impossible to produce a perfect Gaussian beam that is physically ideal. If p / d is greater than 4, there is a problem in that the performance expected in the application area is not obtained. For example, when a super water-repellent surface is formed, super water-repellent properties do not appear when p / d exceeds 4 (d = 10 μm).

다음으로, 상기 제2 스캔라인(H)을 따라 이동하면서 가공대상물(50)의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발(融發, ablation) 가공하는 제2 단계 가공을 수행한다.(S3)Next, while performing along the second scan line (H), a second step of performing a continuous ablation process by irradiating a laser beam on the surface of the object 50 is performed (S3).

이 때에도, 레이저빔(L)을 고정하고 상기 가공대상물(50)을 지지하고 있는 스테이지를 이동시키면서 가공을 수행할 수 있으며, 가공대상물(50)을 고정하고 레이저빔(L)을 움직이면서 가공하는 것도 가능하다.In this case, the laser beam L may be fixed and the processing may be performed while moving the stage supporting the object 50, and the object 50 may be fixed and processed while the laser beam L is moved. It is possible.

상기 제2 스캔라인(H)은 복수 개가 제2 방향으로 나란하면서, 상기 제1 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 배열된다. 제 2 스캔라인(H)을 따라 레이저 융발 가공하는 경우에도 상기 제1 스캔라인(V)을 따라 가공하는 경우와 마찬가지 조건 하에서 가공단계를 수행할 수 있다.The plurality of second scan lines H are arranged side by side in the second direction while being spaced apart by a predetermined distance in the first direction. Even when laser fusion is performed along the second scan line H, the machining step may be performed under the same conditions as when the laser scan is performed along the first scan line V. FIG.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법으로 제작한 가공물을 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a workpiece manufactured by the super water-repellent surface processing method using laser ablation according to an embodiment of the present invention.

스캔라인을 따라서는 함몰부(52)가 형성되고, 스캔라인들 사이에는 돌출부(55)가 형성되는 것을 알 수 있다.A depression 52 is formed along the scan line, and a protrusion 55 is formed between the scan lines.

다음으로, 상기 제1 스캔라인(V) 및 제2 스캔라인(H)을 따라 상기 제1 단계 및 제2 단계 가공을 반복하여 수행한다.(S4)Next, the first step and the second step machining are repeatedly performed along the first scan line V and the second scan line H. (S4)

즉, 설정된 제1 스캔라인(V)과 제2 스캔라인(H)을 따라 반복하여 레이저 융발 가공을 함으로써 함몰부(52)는 점점 깊어지고 돌출부(55)는 그 형태가 점차 뚜렷해지게 된다. 반복회수에 따라서도 돌출부(55)와 함몰부(52)의 형상이 조금씩 달라지게 되므로, 원하는 형상을 얻기 위하여 반복회수를 조절할 수 있다.That is, by repeatedly performing laser fusion processing along the first scan line V and the second scan line H, the recess 52 becomes deeper and the protrusion 55 becomes gradually more distinct in shape. Since the shapes of the protrusions 55 and the depressions 52 vary slightly depending on the number of repetitions, the number of repetitions can be adjusted to obtain a desired shape.

도 6은 가공대상물의 표면을 가공하여 형성된 가공물의 돌출부(55)와 함몰부(52)를 확대하여 도시한 모식도이다.FIG. 6 is a schematic diagram showing an enlarged view of the protrusions 55 and the depressions 52 of the workpiece formed by processing the surface of the workpiece.

스캔라인을 따라 수회 이상 반복하여 가공하는 동안 돌출부(55) 주변 영역(ⓐ부분)은 많이 제거되지 않는 반면, 함몰부(52) 주변 영역(ⓑ부분)에서는 멀티 리플렉션(multi-reflection) 현상, 즉 상방으로부터 수직하게 입사한 레이저빔(L)이 다시 함몰부(52)의 대향 사면으로 반사되는 현상이 반복되면서 상기 함몰부(52)의 깊이를 깊게 형성할 수 있다.The area around the protrusion 55 is not removed much during the repeated machining along the scan line, while the area around the recess 52 is multi-reflection. As the phenomenon in which the laser beam L incident vertically from the upper side is reflected back to the opposite slope of the recess 52 is repeated, the depth of the recess 52 may be deeply formed.

한편, 상기 제1 단계 가공 또는 제2 단계 가공에서, 복수의 제1 스캔라인(V) 또는 제2 스캔라인(H)을 순차적으로 가공할 수도 있고, 동시에 복수의 제1 스캔라인(V)을 가공하고, 또 제2 스캔라인(H)을 가공할 수도 있다. 그리고 제1 단계 가공과 제2 단계 가공을 반복 수행하는 경우에도, 상기 제1 단계 가공 및 제2 단계 가공을 교번하여 반복 수행할 수도 있고, 상기 제1 단계 가공을 복수 회 수행하고 나서 상기 제2 단계 가공을 복수 회 수행할 수도 있다.Meanwhile, in the first step processing or the second step processing, the plurality of first scan lines V or the second scan lines H may be sequentially processed, and at the same time, the plurality of first scan lines V may be processed. In addition, the second scan line H may be processed. Further, even when the first step machining and the second step machining are repeatedly performed, the first step machining and the second step machining may be repeated alternately, or the second step machining may be performed multiple times. Step machining may be performed a plurality of times.

이와 같이 가공된 가공대상물(50)인 고체기재의 표면은 듀얼 스케일의 미세구조를 갖게 되며, 초발수성을 띠게 된다. 듀얼 스케일의 미세구조는 마이크로 스케일의 돌출부(55)와 함몰부(52)가 격자형상의 패턴을 이루며 연속적으로 배열되는 마이크로 구조물과, 상기 마이크로 구조물의 돌출부(55) 표면상에 나노 스케일의 돌기가 형성되는 나노 구조물을 포함한다.The surface of the solid substrate, which is processed as described above, has a microstructure of dual scale and is super water repellent. The dual-scale microstructure includes microstructures in which micro-scale protrusions 55 and depressions 52 are continuously arranged in a lattice pattern, and nano-scale protrusions are formed on surfaces of the protrusions 55 of the micro-structures. Nanostructures that are formed.

듀얼 스케일의 미세구조를 갖는 고체기재는 상기한 바와 같은 레이저 어블레이션을 이용하여 제1 스캔라인(V) 및 제2 스캔라인(H)을 따라 가공함에 따라, 상기 마이크로 구조물의 함몰부(52)는 인접한 돌출부(55) 사이에 형성되며, 그 깊이가 깊어질수록 점차 경사가 가파르게 형성될 수 있다.The solid substrate having a dual-scale microstructure is processed along the first scan line V and the second scan line H using the laser ablation as described above, so that the recess 52 of the microstructure is formed. Is formed between adjacent protrusions 55, and as the depth thereof increases, the slope may be formed steeply.

한편, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법의 순서도이고, 도 8은 이를 도시한 모식도이다. 본 실시예에 따른 표면 가공방법에 따르면 3차원 곡면에서의 레이저 가공이 가능하다.On the other hand, Figure 7 is a flow chart of a super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to a second embodiment of the present invention, Figure 8 is a schematic diagram showing this. According to the surface processing method according to the present embodiment, laser processing on a three-dimensional curved surface is possible.

먼저, 3차원 곡면 가공을 위해서 3차원 곡면(150)의 표면 데이터를 측정한다. (ST1)First, surface data of the three-dimensional curved surface 150 is measured for three-dimensional curved processing. (ST1)

상기 3차원 곡면(150)의 표면 데이터 측정방법으로는 비접촉식 방법과 접촉식 방법을 선택적으로 사용할 수 있다. 비접촉식 방법은 레이저 등의 광원을 이용하여 3차원 곡면에서 반사된 빔을 이용하여 3차원 형상을 얻는 형태의 방법이고, 접촉식 방법은 접촉 센서를 이용하여 3차원 곡면 형상을 얻는 방법이다.As a method of measuring surface data of the three-dimensional curved surface 150, a non-contact method and a contact method may be selectively used. The non-contact method is a method of obtaining a three-dimensional shape by using a beam reflected from a three-dimensional curved surface by using a light source such as a laser, and the contact method is a method of obtaining a three-dimensional curved shape by using a contact sensor.

다음으로, 상기 측정된 표면 데이터를 다이나믹 포커스 유닛(125)에 입력하여 3차원 곡면(15)의 각 부분의 높이에서 일정하게 포커스된 빔을 만들어 내기 위한 다이나믹 포커스를 계산한다.(ST2)Next, the measured surface data is input to the dynamic focus unit 125 to calculate a dynamic focus for generating a beam that is constantly focused at the height of each part of the three-dimensional curved surface 15. (ST2)

다음으로, 상기 다이나믹 포커스 유닛(125)의 계산 결과와 갈바노 스캐너(135)가 연동되어 레이저 가공을 수행한다.(ST3)Next, the calculation result of the dynamic focus unit 125 and the galvano scanner 135 are interlocked to perform laser processing. (ST3)

그 외의 표면 가공방법은 상기 제1 실시예에 따른 표면 가공방법과 마찬가지 과정을 따라 수행될 수 있으며, 이로써 3차원 곡면(150)에 격자형상의 패턴을 이루며 연속적으로 배열되는 마이크로 스케일의 돌출부와 함몰부가 형성될 수 있다. 나아가 상기 가공과정에서 상기 마이크로 구조물의 돌출부 표면 상에 나노 스케일의 돌기가 형성되면서, 상기 3차원 곡면(150)은 듀얼 스케일의 미세구조를 갖게 된다. 반도체 공정을 이용한 표면 가공방법을 통해서는 이러한 3차원 곡면(150)에 가공하는 것이 불가능하다.The other surface processing method may be performed according to the same process as the surface processing method according to the first embodiment, thereby recessed with the projection of the micro-scale continuously arranged in a lattice pattern on the three-dimensional curved surface 150 An addition can be formed. Furthermore, as the nanoscale protrusions are formed on the surface of the protrusion of the microstructure in the processing, the three-dimensional curved surface 150 has a dual scale microstructure. It is impossible to process such a three-dimensional curved surface 150 through a surface processing method using a semiconductor process.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법을 도시한 모식도이다. 본 실시예에 따른 표면 가공방법에 따르면 롤(roll) 표면을 따라 레이저 가공이 가능하다.9 is a schematic diagram showing a super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to a third embodiment of the present invention. According to the surface processing method according to the present embodiment, laser processing is possible along the roll surface.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 표면 가공방법은 인쇄롤 가공장치(300)에 레이저(250)를 연결하고, 이들을 구동 소프트웨어(230)를 통해 함께 제어하면서 롤 표면을 따라 레이저 가공을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 9, in the surface processing method according to the present embodiment, the laser 250 is connected to the printing roll processing apparatus 300, and the laser processing is performed along the roll surface while controlling them together through the driving software 230. can do.

인쇄롤 가공장치(300)는 고정축(325)과 회전축(327) 사이에 가공대상물인 롤(350)을 장착하고, 그 상부에 설치된 정밀 스테이지(310)에 대물렌즈(315)를 장착하여 이를 통해 레이저빔(L)을 상기 롤(350) 표면에 조사하면서 패턴(356)을 형성하게 된다.The printing roll processing apparatus 300 mounts the roll 350, which is an object to be processed, between the fixed shaft 325 and the rotating shaft 327, and mounts the objective lens 315 to the precision stage 310 installed thereon. The pattern 356 is formed while irradiating the surface of the roll 350 with the laser beam L.

상기 레이저(250)와 연결된 대물렌즈(315)는 정밀 스테이지(310)의 구동에 의해 롤(350)의 축방향으로 이송될 수 있다. 따라서 상기 롤(350)을 회전시킴으로써 롤(350) 표면에 원주를 따라 패턴을 형성할 수 있고, 상기 대물렌즈(315)를 이송시킴으로써 롤(350) 표면에 축방향을 따라 패턴을 형성할 수 있다. LM 가이드(340)는 상기 인쇄롤 가공장치(300)의 고정축(325)을 축방향으로 이송시킬 수 있다.The objective lens 315 connected to the laser 250 may be transferred in the axial direction of the roll 350 by driving the precision stage 310. Accordingly, by rotating the roll 350, a pattern may be formed along the circumference of the surface of the roll 350, and a pattern may be formed along the axial direction on the surface of the roll 350 by transferring the objective lens 315. . The LM guide 340 may transfer the fixed shaft 325 of the printing roll processing apparatus 300 in the axial direction.

이와 같이 원주방향의 스캔라인과 축방향의 스캔라인을 따라 스캐닝 하면서 상기 제1 실시예에 따른 표면 가공방법과 마찬가지 과정을 따라 레이저 가공을 수행을 수행할 수 있으며, 이로써 롤(350) 표면에 격자형상의 패턴을 이루며 연속적으로 배열되는 마이크로 스케일의 돌출부와 함몰부가 형성될 수 있다. 나아가 상기 가공과정에서 상기 마이크로 구조물의 돌출부 표면 상에 나노 스케일의 돌기가 형성되면서, 상기 롤(350) 표면은 듀얼 스케일의 미세구조를 갖게 된다. 반도체 공정을 이용한 표면 가공방법을 통해서는 이러한 롤(350) 표면에 가공하는 것이 불가능하다. As described above, the laser processing may be performed in the same manner as the surface processing method according to the first embodiment while scanning along the circumferential scan line and the axial scan line, thereby lattice the surface of the roll 350. Micro-scale protrusions and depressions may be formed that form a pattern and are continuously arranged. Furthermore, as the nano-scale protrusions are formed on the surface of the protrusion of the microstructure in the process, the surface of the roll 350 has a dual-scale microstructure. It is impossible to process the surface of the roll 350 through the surface processing method using the semiconductor process.

이하에는 초발수성 표면 가공한 가공예들을 사진과 함께 설명한다.Below, the processing example of the super water-repellent surface processing is demonstrated with a photograph.

가공예1Processing Example 1

스캔라인의 간격(p)를 20㎛로 하고, 400Khz 100mW 레이저빔(가공스팟 직경(d): 10㎛)을 NAX80(금형 재료)에 50회 스캔하여 초발수성 표면 가공하였으며, 도 10에 표면 구조물의 확대사진을 나타내었다.The interval (p) of the scan line was set to 20 μm, and a 400 Khz 100 mW laser beam (working spot diameter (d): 10 μm) was scanned 50 times with NAX80 (mold material), and the super water-repellent surface was processed. A close-up photo of the is shown.

가공예2Processing Example 2

스캔라인의 간격(p)를 10㎛로 하고, 400Khz 100mW 레이저빔(가공스팟 직경(d): 10㎛)을 NAX80(금형 재료)에 30회 스캔하여 초발수성 표면 가공하였으며, 도 11에 표면 구조물의 확대사진을 나타내었다.The interval (p) of the scan line was 10 μm, and a 400 Khz 100 mW laser beam (machining spot diameter (d): 10 μm) was scanned 30 times with NAX80 (mold material), and the super water-repellent surface was processed. A close-up photo of the is shown.

가공예3Processing Example 3

스캔라인의 간격(p)를 10㎛로 하고, 400Khz 50mW 레이저빔(가공스팟 직경(d): 10㎛)을 NAX80(금형 재료)에 50회 스캔하여 초발수성 표면 가공하였으며, 도 12에 표면 구조물의 확대사진을 나타내었다.The spacing (p) of the scan line was 10 μm, and a 400 Khz 50 mW laser beam (working spot diameter (d): 10 μm) was scanned 50 times with NAX80 (mold material), and the super water-repellent surface was processed. A close-up photo of the is shown.

도 13a는 표면 가공하지 않은 PDMS의 표면에서 물방울의 접촉상태를 나타낸 것이고, 도 13b 내지 도 13d는 각각 가공예1 내지 가공예3의 표면 가공을 수행한 NAX80 금형 재료에서 사출 성형에 의해 전사해낸 PDMS(polydimethylsiloxane)의 표면에서 물방울의 접촉상태를 나타낸 것이다.Fig. 13A shows the contact state of water droplets on the surface of PDMS without surface treatment, and Figs. 13B to 13D show PDMS transferred by injection molding from NAX80 mold material which has been subjected to the surface treatment of machining examples 1 to 3, respectively. It shows the contact state of water droplets on the surface of (polydimethylsiloxane).

표면가공을 하지 않은 상태에서는 접촉각(고체기재 표면과 물방울의 접촉면이 이루는 각)이 크지만, 각 가공예에 따른 표면가공 후의 표면에서는 접촉각이 예각을 이루면서 초발수성을 띠게 되는 것을 확인할 수 있다.Although the contact angle (angle formed between the surface of the solid base material and the water droplets) is large when the surface is not processed, it can be confirmed that the surface after the surface processing according to each processing example is super water-repellent with an acute angle.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 가공방법을 수행할 수 있는 레이저 가공 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a laser processing system capable of performing the surface processing method according to the first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법의 순서도이다.2 is a flow chart of a super water-repellent surface processing method using laser ablation according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 레이저빔의 가우시안 분포도이다.3 is a Gaussian distribution diagram of a laser beam.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법에서 인접한 스캔라인에 조사된 레이저빔 가공스팟의 중첩 패턴과 레이저 강도분포를 도시한 모식도이다.4 is a schematic diagram showing the overlap pattern and the laser intensity distribution of the laser beam processing spot irradiated to adjacent scan lines in the super water-repellent surface processing method using the laser ablation according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법으로 제작한 고체기재를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a solid substrate manufactured by the super water-repellent surface processing method using the laser ablation according to the first embodiment of the present invention.

도 6은 가공대상물의 표면을 가공하여 형성된 가공물의 돌출부와 함몰부를 확대하여 도시한 모식도이다.6 is a schematic diagram showing an enlarged view of protrusions and depressions of a workpiece formed by machining a surface of a workpiece.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법의 순서도이다.7 is a flow chart of a super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법을 도시한 모식도이다.8 is a schematic diagram showing a super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to a second embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법을 도시한 모식도이다.9 is a schematic diagram showing a super water-repellent surface processing method using a laser ablation according to a third embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 가공예1에 따른 조건으로 레이저 융발 가공한 표면 구조 물의 확대사진이다.10 is an enlarged photograph of a surface structure subjected to laser fusion processing under the conditions according to Example 1 of the present invention.

도 11은 본 발명의 가공예2에 따른 조건으로 레이저 융발 가공한 표면 구조물의 확대사진이다.11 is an enlarged photograph of a surface structure subjected to laser fusion processing under the conditions according to Example 2 of the present invention.

도 12는 본 발명의 가공예3에 따른 조건으로 레이저 융발 가공한 표면 구조물의 확대사진이다.12 is an enlarged photograph of a surface structure subjected to laser fusion processing under the conditions according to Example 3 of the present invention.

도 13a는 표면 가공하지 않은 PDMS의 표면에서 물방울의 접촉상태를 나타낸 사진이고, 도 13b 내지 도 13d는 각각 실시예1 내지 실시예3의 표면 가공을 수행한 금형 재료로부터 전사한 PDMS의 표면에서 물방울의 접촉상태를 나타낸 사진이다.Figure 13a is a photograph showing the contact state of the water droplets on the surface of the PDMS not surface-processed, Figures 13b to 13d are the water droplets on the surface of the PDMS transferred from the mold material subjected to the surface treatment of Examples 1 to 3, respectively The photo shows the contact state of.

도 14은 종래의 레이저 가공방법에 따른 가공상태를 도시한 사시도이다.14 is a perspective view showing a processing state according to the conventional laser processing method.

도 15의 (a) 내지 (e)는 종래의 레이저 가공방법에 따라 원뿔 또는 반구형 구조물을 제작하는 과정을 도시한 공정도이다.15 (a) to (e) is a process diagram showing a process of manufacturing a conical or hemispherical structure in accordance with a conventional laser processing method.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 제1 반사장치 20: 제2 반사장치10: first reflector 20: second reflector

30: 렌즈 50, 150: 가공대상물30: lens 50, 150: workpiece

52: 함몰부 55, 155: 돌출부52: depression 55, 155: protrusion

125: 다이나믹 포커스 유닛 135: 갈바노 스캐너125: dynamic focus unit 135: galvano scanner

155: 3차원 곡면 230: 구동 소프트웨어155: three-dimensional surface 230: driving software

250: 레이저 300: 인쇄롤 가공장치250: laser 300: printing roll processing apparatus

310: 정밀 스테이지 315: 대물렌즈310: precision stage 315: objective lens

320: 인쇄롤 325: 고정축320: printing roll 325: fixed shaft

327: 회전축 340: LM 가이드327: axis of rotation 340: LM guide

350: 롤 356: 패턴350: roll 356: pattern

L: 레이저빔 V: 제1 스캔라인L: laser beam V: first scan line

H: 제2 스캔라인 H: second scan line

Claims (14)

제1 방향으로 나란하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 고체기재의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발(融發, ablation) 가공하는 제1 가공단계; 및Moving along a plurality of first scan lines parallel to the first direction and spaced apart from each other in a second direction crossing the first direction, the laser beam is continuously irradiated onto the surface of the solid substrate to be processed and ablation is performed. A) first processing step of processing; And 상기 제2 방향으로 나란하며 상기 제1 방향으로 서로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 고체기재의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계A second processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface of the solid substrate to be processed while moving along a plurality of second scan lines parallel to the second direction and spaced apart from each other in the first direction 를 포함하고,Including, 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행하며,Repeating the first machining step and the second machining step along the first scan line and the second scan line; 상기 레이저빔의 가공 스팟(spot) 직경을 d 라고 하고, 이웃한 복수의 상기 제1 스캔라인 또는 이웃한 복수의 상기 제2 스캔라인 사이의 거리를 p 라고 할 때, When the processing spot diameter of the laser beam is d, and the distance between the plurality of neighboring first scan lines or the plurality of neighboring plurality of second scan lines is p, 0.2 ≤ p/d ≤ 40.2 ≤ p / d ≤ 4 의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.Super water-repellent surface processing method using laser ablation, characterized in that to satisfy the conditions of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 가공단계 또는 제2 가공단계에서, 상기 레이저빔을 고정하고 상기 가공대상물 고체기재를 이동시켜 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.In the first processing step or the second processing step, the super water-repellent surface processing method using the laser ablation, characterized in that for processing by fixing the laser beam and moving the object solid substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 가공단계 또는 제2 가공단계에서, 복수의 상기 제1 스캔라인 또는 제2 스캔라인을 순차적으로 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이 용한 초발수성 표면 가공방법.In the first processing step or the second processing step, a super water-repellent surface processing method using a laser ablation, characterized in that for processing a plurality of the first scan line or a second scan line sequentially. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 교번하여 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.The super water-repellent surface processing method using laser ablation, characterized in that the first and second processing steps are alternately repeated. 삭제delete 가공대상물 고체기재의 3차원 곡면의 표면 데이터를 측정하는 단계;Measuring surface data of the three-dimensional curved surface of the object to be processed; 상기 측정된 표면 데이터를 이용하여 다이나믹 포커스를 계산하는 단계; 및Calculating a dynamic focus using the measured surface data; And 상기 다이나믹 포커스의 계산결과와 갈바노 스캐너를 연동하여 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공단계를 포함하고,And a laser processing step of performing laser processing by interlocking the calculation result of the dynamic focus with a galvano scanner, 상기 레이저 가공단계는,The laser processing step, 제1 방향으로 나란하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 상기 가공대상물 고체기재의 3차원 곡면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제1 가공단계; 및In the first direction, while moving along a plurality of first scan lines spaced apart from each other in a second direction crossing the first direction and continuously irradiated with a laser beam to the three-dimensional curved surface of the solid substrate to be processed First processing step; And 상기 제2 방향으로 나란하며 상기 제1 방향으로 서로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 상기 가공대상물 고체기재의 3차원 곡면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계를 포함하며,A second processing step of continuously irradiating a laser beam onto a three-dimensional curved surface of the solid object to be processed while moving along a plurality of second scan lines parallel to the second direction and spaced apart from each other in the first direction; Include, 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.The super water-repellent surface processing method using laser ablation which repeats the first processing step and the second processing step along the first scan line and the second scan line. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 가공대상물 고체기재에 상기 제1 스캔라인과 제2 스캔라인을 설정하는 단계를 더 포함하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.The super water-repellent surface processing method using the laser ablation further comprising the step of setting the first scan line and the second scan line on the object to be processed. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 레이저빔의 가공 스팟(spot) 직경을 d 라고 하고, 이웃한 복수의 상기 제1 스캔라인 또는 이웃한 복수의 상기 제2 스캔라인 사이의 거리를 p 라고 할 때, When the processing spot diameter of the laser beam is d, and the distance between the plurality of neighboring first scan lines or the plurality of neighboring plurality of second scan lines is p, 0.2 ≤ p/d ≤ 40.2 ≤ p / d ≤ 4 의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.Super water-repellent surface processing method using laser ablation, characterized in that to satisfy the conditions of. 가공대상물 롤(roll)의 표면을 가공하는 방법에 있어서,In the method of processing the surface of the object roll (roll), 상기 가공대상물 롤의 원주방향으로 나란하며 상기 가공대상물 롤의 축방향으로 서로 이격된 복수의 제1 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 롤의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제1 가공단계; 및The first processing is parallel to the circumferential direction of the object roll, the first processing to continuously irradiate a laser beam to the surface of the object roll while blasting while moving along a plurality of first scan lines spaced apart from each other in the axial direction of the object roll step; And 상기 롤의 축방향으로 나란하며 상기 롤의 원주방향으로 서로 이격된 복수의 제2 스캔라인을 따라 이동하면서 가공대상물 롤의 표면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 융발 가공하는 제2 가공단계A second processing step of continuously irradiating a laser beam onto the surface of the roll to be processed while moving along a plurality of second scan lines that are parallel to each other in the axial direction of the roll and spaced apart from each other; 를 포함하고,Including, 상기 제1 스캔라인 및 제2 스캔라인을 따라 상기 제1 가공단계 및 제2 가공단계를 반복하여 수행하며,Repeating the first machining step and the second machining step along the first scan line and the second scan line; 상기 레이저빔의 가공 스팟(spot) 직경을 d 라고 하고, 이웃한 복수의 상기 제1 스캔라인 또는 이웃한 복수의 상기 제2 스캔라인 사이의 거리를 p 라고 할 때, When the processing spot diameter of the laser beam is d, and the distance between the plurality of neighboring first scan lines or the plurality of neighboring plurality of second scan lines is p, 0.2 ≤ p/d ≤ 40.2 ≤ p / d ≤ 4 의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.Super water-repellent surface processing method using laser ablation, characterized in that to satisfy the conditions of. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 가공대상물 롤의 표면에 상기 제1 스캔라인과 제2 스캔라인을 설정하는 단계를 더 포함하는 레이저 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법.The super water-repellent surface processing method using a laser ablation further comprising the step of setting the first scan line and the second scan line on the surface of the object to be processed. 삭제delete 마이크로 스케일의 돌출부와 오목부가 격자형상의 패턴을 이루며 연속적으로 배열되는 마이크로 구조물; 및A micro structure in which protrusions and concave portions of the micro scale are continuously arranged in a lattice pattern; And 상기 마이크로 구조물의 돌출부 표면상에 나노 스케일의 돌기가 형성되는 나노 구조물Nanostructures are formed nano-scale projections on the surface of the protrusion of the microstructure 을 포함하고,Including, 상기 마이크로 구조물의 오목부는 인접한 돌출부 사이에 형성되며, 깊이가 깊어질수록 점차 경사가 가파르게 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 스케일의 미세구조를 갖는 초발수성 표면의 고체기재.The concave portion of the microstructure is formed between adjacent protrusions, and the deeper the substrate of the super water-repellent surface having a dual-scale microstructure, characterized in that the inclined gradually formed as the depth deeper. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 마이크로 구조물과 나노 구조물은 레이저 어블레이션을 이용한 표면 가공방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 스케일의 미세구조를 갖는 초발수성 표면의 고체기재.The microstructure and the nanostructure is a solid substrate of a super water-repellent surface having a dual-scale microstructure, characterized in that formed by the surface processing method using laser ablation. 삭제delete
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