KR101332625B1 - 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법 및 마이크로 구조물 어레이 가공장치 - Google Patents

절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법 및 마이크로 구조물 어레이 가공장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법은 가공툴을 이용하여 가공지그 상에 장착되는 가공재에 제1홈을 가공하는 제1가공단계; 상기 제1홈에 충진재를 충진하는 충진단계; 상기 가공툴을 이용하여 상기 가공재에 상기 제1홈을 가로지르는 제2홈을 가공하는 제2가공단계;를 포함하되,
상기 충진단계는 상기 제1홈 내에 액체 상태의 충진재를 충진하는 단계와 상기 가공지그에 형성되는 냉매 삽입공 내에 냉매를 유입시킴으로써 상기 충진재를 경화하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 고종횡비 마이크로 구조물을 가공할 수 있는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법이 제공된다.

Description

절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법 및 마이크로 구조물 어레이 가공장치{METHOD FOR MANUFACTURING MICRO STRUCTURE ARRAY WITH HIGH ASPECT RATIO BY CUTTING AND FILLING PROCESS AND APPARATUS FOR MANUFACTURING MICRO STRUCTURE ARRAY}
본 발명은 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법 및 마이크로 구조물 어레이 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계가공을 통하여 고종횡비(high aspect ratio)의 마이크로 미세 구조물을 형성할 수 있는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법 및 마이크로 구조물 어레이 가공장치에 관한 것이다.
마이크로 공구툴을 이용하여 수십 내지 수백 마이크론 단위의 마이크로 구조물 어레이을 가공하는 방법에 대한 연구가 지속되고 있다. 특히, 이러한 마이크로 단위의 구조물 어레이는 협 시야각 보안패턴, 탐침 프로브, EMI 필터, 편광필터 등의 용도로 사용될 수 있어 수요가 늘고 있다.
이러한 마이크로 구조물 어레이는 그 특성상, 종횡비(aspect ratio)가 클수록 우수한 성능이 발휘되는 것으로 알려져 있다.
도 1은 종래의 마이크로 구조물 어레이 가공장치의 일례를 이용한 가공방법을 도시한 것이고, 도 2는 종래의 마이크로 구조물 어레이 가공장치를 이용한 가공시 발생하는 문제를 설명하기 위한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마이크로 마이크로 구조물 어레이 가공장치(10)는, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 가공지그(12)가 가공툴(11)과 접촉한 상태의 가공재(200)를 장착하여 일방향으로 이송됨으로써 패턴을 형성한 후에, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 가공재(200)를 회전시키고, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 가공방향과 수직인 방향을 따라 가공을 진행함으로써, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 최종 마이크로 구조물(P) 어레이가 형성되었다.
그러나, 이러한 종래의 마이크로 구조물 어레이 가공장치(10)에 의하면, 도 1(b)의 공정에서 가공재(200)의 회전시에 가공면의 평탄도가 저하됨으로써 최종 완성되는 마이크로 구조물(P)의 품질도 저하되는 문제가 있었다.
또한, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 고종횡비의 마이크로 구조물(100) 가공시에, 격벽면에 수직방향으로 가해지는 가공툴에 의하여 격벽에 버(burr)(b)가 발생하거나, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 가공툴(11)로 부터 발생하는 압력을 견디지 못하고 격벽 자체가 무너지는 현상이 발생하게 되어 균일한 품질의 마이크로 구조물(P) 어레이를 구현하기 어려웠다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고종횡비의 마이크로 구조물을 가공할 수 있는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법을 제공함에 있다.
또한, 절삭 및 충진공정을 이용하여 우수한 품질의 마이크로 구조물을 가공할 수 있는 마이크로 구조물 어레이 가공장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 가공툴을 이용하여 가공지그 상에 장착되는 가공재에 제1홈을 가공하는 제1가공단계; 상기 제1홈에 충진재를 충진하는 충진단계; 상기 가공툴을 이용하여 상기 가공재에 상기 제1홈을 가로지르는 제2홈을 가공하는 제2가공단계; 마이크로 구조물이 형성되도록 상기 제1홈 내에 남아있는 충진재를 제거하는 제거단계;를 포함하되,
상기 충진단계는 상기 제1홈 내에 액체 상태의 충진재를 충진하는 단계와 상기 가공지그에 형성되는 냉매 삽입공 내에 냉매를 유입시킴으로써 상기 충진재를 경화하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법에 의해 달성된다.
또한, 상기 충진단계는 상기 가공지그를 가열하는 단계; 상기 제1홈 내에 고체 상태의 열가소성 충진재를 충진하는 단계; 가열된 상기 가공지그로부터 열을 제공받아 상기 충진제가 용융되는 단계;를 포함할 수 있다.
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삭제
또한, 상기 가공지그를 가열하는 단계는 상기 가공지그에 형성되는 가열봉 삽입공 내에 가열봉을 삽입하여 상기 가공지그를 가열할 수 있다.
또한, 상기 충진재가 용융되는 단계 이후에 상기 가공지그에 형성되는 냉매 삽입공에 냉매를 유입시킴으로써 상기 용융된 충진재를 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제거단계는 상기 충진재가 용융하여 제거되도록 가열할 수 있다.
또한, 상기 제거단계는 상기 가공지그 내에 형성되는 가열봉 삽입공 내에 가열봉을 삽입하여 상기 충진재를 용융시킴으로써 제거할 수 있다.
또한, 상기 가공재의 용융점은 상기 충진재의 용융점보다 높을 수 있다.
또한, 상기 제1가공단계는 상기 가공지그를 이송하여 상기 가공재를 가공하는 단계; 상기 가공지그의 이송방향과 수직인 방향을 따라서 상기 가공툴을 소정간격 이동시켜 가공위치를 변경하는 단계;를 반복하여 상기 제1홈을 복수개 가공하되, 상기 제2가공단계는 상기 가공툴을 이송하여 상기 가공재를 가공하는 단계; 상기 가공툴의 이송방향과 수직인 방향을 따라서 상기 가공지그를 소정간격 이동시켜 가공위치를 변경하는 단계;를 반복하여 상기 제2홈을 복수개 가공할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 마이크로 구조물 어레이를 가공하기 위한 장치에 있어서, 측면에 가열봉이 삽입되는 가열봉 삽입공과 냉매가 삽입되는 냉매 삽입공이 형성되며, 상면에 가공재가 장착되기 위한 장착부가 형성되며, 소정의 방향을 따라 왕복 이송가능하도록 구성되는 가공지그; 상기 가공지그의 이송방향과 수직인 방향을 따라 왕복 이송되며, 상기 가공지그에 장착되는 가공재의 상면에 접촉하여 상기 가공재를 가공하는 가공툴;을 포함하며, 상기 가공재 상에 상기 가공툴이 접촉한 상태에서 상기 가공지그 또는 상기 가공툴 중 어느 하나가 직선이송됨으로써 상기 가공재 상에 직육면체 기둥 형상이 반복적으로 형성되는 마이크로 구조물 어레이를 가공하는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조물 어레이 가공장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 가공지그의 측면에 냉매가 삽입되기 위한 냉매 삽입공이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 어느 하나의 방향 가공 후에 발생하는 공간에 충진재를 충진하여 패턴을 보강함으로써, 서로 수직한 방향을 따라 기계가공시에 형성되는 패턴이 파손 또는 훼손되는 것을 방지할 수 있는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법이 제공된다.
또한, 가공재를 회전하지 않고 가공툴 또는 가공지그의 이송만으로 수직방향의 기계가공을 진행하므로, 가공시 가공재의 평탄도가 균일하게 유지되며, 고품질의 미세 구조물 어레이를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 고종횡비 마이크로 구조물을 기계적으로 가공할 수 있는 마이크로 구조물 어레이 가공장치가 제공된다.
도 1은 종래의 마이크로 구조물 어레이 가공장치의 일례를 도시한 것이고,
도 2는 종래의 마이크로 구조물 어레이 가공장치를 이용한 가공시 발생하는 문제를 설명하기 위한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 구조물 어레이 가공장치의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제1가공단계를 개략적으로 도시한 것이고,
도 5는 도 4의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 충진단계를 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 도 4의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제2가공단계를 개략적으로 도시한 것이고,
도 7은 도 4의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제거단계를 개략적으로 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 충진단계를 개략적으로 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제1가공단계와 제2가공단계를 개략적으로 도시한 것이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 마이크로 구조물 어레이 가공장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 구조물 어레이 가공장치의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 구조물 어레이 가공장치(100)는 가공툴(110)과 스테이지(120)와 가공지그(130)를 포함한다.
상기 가공툴(110)은 후술하는 스테이지(120) 상에 장착되는 가공재(200)와 접촉하여 가공재(200)를 기계적으로 가공하기 위한 부재로서, 단부에 가공날이 형성된다. 가공툴(110)은 대상 가공재(200)의 가공깊이를 용이하게 설정하기 위하여 상하 이동(Z방향)이 가능하되, 지면과 평행한 면 상에서 X 방향 및 Y방향을 따라서 이송가능하도록 구성된다.
한편, 가공툴(110)의 폭은 가공재(200)에 형성되는 마이크로 구조물(P) 간의 이격거리를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기 스테이지는(120) 후술하는 가공지그(130)를 상측에 장착하여 전후(Y방향) 이동함으로써, 가공지그(130)에 이동력을 부여하는 부재이다.
상기 가공지그(130)는 상기 스테이지(120) 상에서 가공대상이 되는 가공재(200)를 지지하는 부재이다. 가공지그(130)의 상면에는 가공대상의 가공재(200)가 장착되기 위한 장착부(131)가 내부로 함몰되게 형성된다. 본 실시예에서는 장착부(131)는 규격화된 가공재(200)가 장착될 수 있도록 형성되나, 임의의 가공재(200)가 장착될 수 있도록 면적 가변형의 장착부(131)가 형성될 수도 있다. 또한, 가공재(200)를 장착부(131)에 견고하게 고정하기 위한 고정부재(미도시)가 마련될 수 있다.
가공지그(130)의 측면에는 가열봉(h)이 삽입되도록 가열봉 삽입공(132)이 관통되게 형성된다. 또한, 가열봉 삽입공(132)이 형성되는 면과 이웃하는 가공지그(130)의 측면에는 냉매(f)가 유동할 수 있는 냉매 유동로(133)가 관통되게 형성된다.
한편, 가열봉 삽입공(132) 및 냉매 유동로(133)의 면적, 갯수 등은 가공지그(130)의 전체 면적, 가공되는 가공재(200)의 크기 및 특성 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
다만, 본 실시예에서 가열봉 삽입공(132) 및 냉매 유동로(133)는 가공지그(130)의 서로 다른 면에 관통되게 형성되는 것이나, 변형례에서는 가열봉 삽입공(132)과 냉매 유동로(133)가 동일한 면 상에 형성될 수도 있다.
또 다른 변형례에서는 가공지그(130)의 측면에 소정의 통로가 관통되게 형성됨으로써, 가공지그(130)의 가열시에는 가열봉(h)이 삽입되는 용도로 사용되고, 가공지그(130)의 냉각시에는 냉매(f)가 유입되는 용도로 동시에 사용될 수도 있다.
지금부터는 상술한 마이크로 구조물 어레이 가공장치를 이용한 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제1실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법(S100)은 제1가공단계(S110)와 충진단계(S120)와 제2가공단계(S130)와 제거단계(S140)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 제1가공단계(S110)는 가공툴(110)을 이용하여 가공재(200) 상에 일방향으로 길게 형성되며 상호 이격되는 다수개의 제1홈(G1)을 가공하는 단계이다.
먼저, 가공지그(130)의 장착부(131) 상에 가공툴(110)을 정렬하고, 장착되는 가공재(200)에 원하는 가공깊이만큼 가공툴(110)을 하방으로 이동시킨다. 가공지그(130)를 Y축 방향을 따라 이송시키면, 가공재(200)에 소정의 깊이로 접촉하고 있는 가공툴(110)에 의하여 가공재(200)에는 Y방향을 따라서 길게 제1홈(G1)이 형성된다.
가공지그(130)의 이송이 완료되면, 가공툴(110)을 X축 방향을 따라 최종 형성될 마이크로 구조물(P)의 너비만큼 이동시키고, 가공지그(130)를 Y축 방향을 따라 재이송시켜 제1홈(G1)을 가공한다. 가공지그(130)의 왕복 이송에 의하여 가공재(200) 상에 한 쌍의 제1홈(G1)이 형성됨에 따라 스트라이프 형상을 가지고 상측으로 돌출되는 마이크로 격벽패턴(W1)이 형성된다.
따라서, 상술한 과정을 반복하면, Y축 방향을 따라 길게 형성되는 스트라이프 형상의 마이크로 격벽패턴(W) 복수개가 X축 방향을 따라 가공툴(110) 단부의 폭만큼 상호 이격되게 마련된다.
도 5는 도 4의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 충진단계를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 충진단계(S120)는 후술하는 제2가공단계(S130)에서 상기 형성된 스트라이프 형상의 마이크로 격벽패턴(W)이 훼손되거나 무너지는 것을 방지하기 위하여 제1홈(G1) 내부에 충친재(300)를 충진하는 단계이다.
먼저, 액체 상태의 충진재(300)를 복수개의 제1홈(G1) 사이의 공간에 이미 형성되어 있는 마이크로 격벽패턴(W)의 높이만큼 충진한다. 한편, 충진재(300)는 낮은 온도에서 쉽게 융융되도록 용융점이 낮고, 제1홈(G1) 사이 공간에 충분히 충진되도록 점성이 낮은 열가소성 수지를 사용하며, 본 실시예에서는 비스무스(bismuth)계 또는 왁스(wax)계 물질이 충진재로 이용되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
액상의 충진재(300) 충진이 완료되면, 냉매 유동로(133) 내에 냉매(f)를 유입시킨다. 유입된 냉매(f)에 의하여 가공지그(130) 및 이에 접촉하는 가공재(10)가 냉각되는 동시에, 충진된 충진재(300) 역시 냉각됨으로써 고화된다.
제1홈(G1) 내부에서 상측으로 돌출된 마이크로 격벽패턴(W)과 동일한 높이로 충진되어 경화된 충진재(300)에 의하여, 가공재(200)의 상면은 제1홈(G1)을 형성하기 전과 동일한 형태로 평평한 면을 갖게 된다.
한편, 본 실시예에서는 충진재(300)를 경화하기 위하여 냉매 유동로(133) 내에 냉매(f)를 유입하였으나, 변형례에서는 별도의 냉매를 사용하지 않고 상온 상태에서 외기를 이용하여 자연 냉각시키는 방법을 이용할 수도 있다.
도 6은 도 4의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제2가공단계를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 제2가공단계(S130)는 제1홈(G1)과 수직인 방향을 따라 길게 형성되는 스트라이프 형상의 제2홈(G2)을 가공하는 단계이다.
충진재(300)의 경화가 완료되면, 가공재(200)와 접촉한 상태의 가공툴(110) 자체를 X축 방향을 따라 이송시킨다. 이송되는 가공툴(110)은 제1홈(G1) 사이에 형성되는 마이크로 격벽패턴(W)을 수직방향으로 지나가며 가공하는 동시에, 제1홈(G1) 내에 충진된 충진재(20)를 가공하여 제거함으로써 제2홈(G2)을 형성한다. 따라서, 제2가공단계(S130)에 의하면, 충진재(300)로 인하여 평탄면을 형성하는 가공재(200) 상에 X축 방향을 따라 복수개의 제2홈(G2)이 가공된다.
이때, 가공툴(110)의 이송에 의하여 제1홈(G1) 사이에 형성되는 마이크로 격벽패턴(W)이 면에 수직인 방향으로 가압되나, 가공중인 마이크로 격벽패턴(W)의 전방에 충진된 충진재(300)가 마이크로 격벽패턴(W)이 받는 외력을 지지하고 보강하므로, 가공툴(110)의 가압력으로부터 마이크로 격벽패턴(W)이 무너지는 것을 방지한다.
또한, 충진재(300)가 없는 경우에는 가공툴(110)이 마이크로 격벽패턴(W)을 이탈하면서 마찰력에 의하여 마이크로 격벽패턴 일부가 가공툴(110)을 따라 외부로 돌출되는 버(burr)가 발생할 수 있으나, 본 실시예에서는 충진재(300)가 충진되어 버(burr)가 발생하는 것을 원천적으로 방지함으로써 고품질의 패턴 형성이 가능해진다.
도 7은 도 4의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제거단계를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 제거단계(S140)는 제1홈(G1) 내에 충진된 채로 남아있는 충진재(300)를 제거하는 단계이다. 본 단계에서는 가열봉 삽입공(132) 내에 가열봉(h)을 삽입하여 남아있는 충진재(20)를 용융시킨 후에, 제거하는 방법을 이용한다.
상술한 제거단계(S140)에서 충진재(300)를 제거하고 나면, 제1가공단계(S110)와 제2가공단계(S120)에서의 수직방향 가공으로 인하여, 가공재(200)상에는 직육면체 기둥형상으로 돌출되는 복수개의 마이크로 구조물(P)이 형성된다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 어느 하나의 방향을 따라 가공한 후에 형성되는 격벽이 수직인 방향 가공시에 파손되는 것이 방지되므로, 고종횡비(high aspect ratio)의 마이크로 구조물이 형성될 수 있다.
또한, 어느 하나의 방향을 따라 가공한 후에, 가공재를 회전시키지 않고 다른 방향의 가공을 수행함으로써, 가공재의 평탄도를 균일하게 유지할 수 있으므로 고품질의 마이크로 구조물을 형성할 수 있다.
다음으로 상술한 마이크로 구조물 어레이 가공장치를 이용한 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제2실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법(S200)은 제1가공단계(S110)와 충진단계(S220)와 제2가공단계(S130)와 제거단계(S140)를 포함한다. 다만, 본 실시예의 제1가공단계(S110)와 제2가공단계(S120)와 제거단계(S130)는 제1실시예의 공정과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략하고, 충진단계(S220)에 대하여만 설명한다.
상술한 본 발명의 제1실시예의 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법(S100)의 충진단계(S120)에서는 액상의 충진재(300)를 이용하였으나, 본 실시예의 충진단계(S220)에서는 고체 상태의 충진재(300')를 이용한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 충진단계를 개략적으로 도시한 것이다.
본 실시예의 충진단계(S220)에 대하여 상세히 설명하면, 먼저, 충진재(300')의 용융점 이상의 온도로 가열된 가열봉(h)을 가공지그(130)의 가열봉 삽입공(132)에 삽입하여 가공지그(130)를 가열한다.
가공지그(130) 및 이에 장착되는 가공재(200)가 충분히 가열된 상태에서, 열가소성 재질의 충진재(300')를 제1홈(G1) 내에 고체상태의 분말형태로 채워넣는다. 고상의 충진재(300')는 충진과 동시에 가열된 가공재(200)에 의하여 용융되어 액화되며, 마이크로 격벽패턴(W)의 높이와 동일한 높이가 될 때까지 분말형태의 충진재(300')를 지속적으로 투입한다.
용융된 충진재(300')가 마이크로 격벽패턴(W)의 높이와 동일한 높이가 되면, 충진재(300')의 투입을 중지하고, 가열봉 삽입공(132)으로부터 가열봉(h)을 삽입 해제한다.
이와 동시에, 냉매 유동로(133) 내에 소정의 냉매(f)를 유입시킴으로써, 가공지그(130)를 냉각하고 용융된 충진재(300')를 경화시킨다.
지금부터는 상술한 마이크로 구조물 어레이 가공장치를 이용한 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제3실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법은 제1가공단계(S110)와 충진단계(S120)와 제2가공단계(S130)와 제거단계(S140)를 포함한다. 다만, 본 실시예의 충진단계(S120)와 제거단계(S130)는 제1실시예의 공정과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법의 제1가공단계와 제2가공단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1가공단계(S310)는 제1실시예 또는 제2실시예의 제1가공단계와는 달리, 가공재를 가공하여 곡률을 가지는 제1홈(G1)을 형성한다. 즉, 가공재 상에서 가공툴(110)을 직선왕복 이송이 아닌 곡선 이송시킴으로써 가공재 상에 소정의 곡률을 가지는 제1홈(G1)이 다수개 형성되도록 한다.
도 9(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제2가공단계(S330)에서는 제1가공단계(S310)에서 형성되는 제1홈(G1)을 가로지르는 제2홈(G2)을 형성한다.
따라서, 본 실시예에서 최종 형성되는 마이크로 구조물은 직육면체 기둥형상이 아니라, 적어도 일부가 곡률을 가지는 형상의 기둥이 될 수 있다.
즉, 제3실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면, 제1실시예 및 제2실시예에서 설명한 격자형으로 배열되는 구조에 제한되지 않고, 절삭가공에 의하여 가공될 수 있는 여러가지 형태의 마이크로 구조물 어레이에 적용될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 마이크로 구조물 어레이 가공장치
110 : 가공툴 120 : 스테이지
130 : 가공지그 200 : 가공재
300 : 충진재 G1 : 제1홈
G2 : 제2홈 W : 마이크로 격벽패턴
P : 마이크로 구조물

Claims (12)

  1. 가공툴을 이용하여 가공지그 상에 장착되는 가공재에 제1홈을 가공하는 제1가공단계;
    상기 제1홈에 충진재를 충진하는 충진단계;
    상기 가공툴을 이용하여 상기 가공재에 상기 제1홈을 가로지르는 제2홈을 가공하는 제2가공단계;
    마이크로 구조물이 형성되도록 상기 제1홈 내에 남아있는 충진재를 제거하는 제거단계;를 포함하되,
    상기 충진단계는 상기 제1홈 내에 액체 상태의 충진재를 충진하는 단계와 상기 가공지그에 형성되는 냉매 삽입공 내에 냉매를 유입시킴으로써 상기 충진재를 경화하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충진단계는 상기 가공지그를 가열하는 단계; 상기 제1홈 내에 고체 상태의 열가소성 충진재를 충진하는 단계; 가열된 상기 가공지그로부터 열을 제공받아 상기 충진재가 용융되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가공지그를 가열하는 단계는 상기 가공지그에 형성되는 가열봉 삽입공 내에 가열봉을 삽입하여 상기 가공지그를 가열하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충진재가 용융되는 단계 이후에 상기 가공지그에 형성되는 냉매 삽입공에 냉매를 유입시킴으로써 상기 용융된 충진재를 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제거단계는 상기 충진재가 용융하여 제거되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제거단계는 상기 가공지그 내에 형성되는 가열봉 삽입공 내에 가열봉을 삽입하여 상기 충진재를 용융시킴으로써 제거하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  9. 제1항 또는 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공재의 용융점은 상기 충진재의 용융점보다 높은 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1가공단계는 상기 가공지그를 이송하여 상기 가공재를 가공하는 단계; 상기 가공지그의 이송방향과 수직인 방향을 따라서 상기 가공툴을 소정간격 이동시켜 가공위치를 변경하는 단계;를 반복하여 상기 제1홈을 복수개 가공하되,
    상기 제2가공단계는 상기 가공툴을 이송하여 상기 가공재를 가공하는 단계; 상기 가공툴의 이송방향과 수직인 방향을 따라서 상기 가공지그를 소정간격 이동시켜 가공위치를 변경하는 단계;를 반복하여 상기 제2홈을 복수개 가공하는 것을 특징으로 하는 절삭과 충진공정을 이용한 고종횡비 마이크로 구조물 어레이 가공방법.
  11. 마이크로 구조물 어레이를 가공하기 위한 장치에 있어서,
    측면에 가열봉이 삽입되는 가열봉 삽입공과 냉매가 삽입되는 냉매 삽입공이 형성되며, 상면에 가공재가 장착되기 위한 장착부가 형성되며, 소정의 방향을 따라 왕복 이송가능하도록 구성되는 가공지그;
    상기 가공지그의 이송방향과 수직인 방향을 따라 왕복 이송되며, 상기 가공지그에 장착되는 가공재의 상면에 접촉하여 상기 가공재를 가공하는 가공툴;을 포함하며,
    상기 가공재 상에 상기 가공툴이 접촉한 상태에서 상기 가공지그 또는 상기 가공툴 중 어느 하나가 직선이송됨으로써 상기 가공재 상에 직육면체 기둥 형상이 반복적으로 형성되는 마이크로 구조물 어레이를 가공하는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조물 어레이 가공장치.
  12. 삭제
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