KR101824246B1 - 고분자 기판의 선택적 접합방법 - Google Patents

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김소희
추남선
문현민
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재단법인 대구경북과학기술원
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Abstract

고분자 기판의 선택적 접합방법을 제공한다. 마스크 패턴 및 플라즈마 처리를 이용하여 고분자기판과 패럴린층 사이에 선택적으로 계면접착을 수행할 수 있고, 비접착영역에 유체를 주입하여 3차원 구조를 형성할 수 있다.

Description

고분자 기판의 선택적 접합방법{Selective bonding method of polymer materials}
본 발명은 고분자 기판의 선택적 접합방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고분자 기판의 선택적 접합방법, 이를 이용한 3차원 구조물 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 구조물에 관한 것이다.
서로 다른 물질로 이루어진 기판을 접합하는 기술은 많은 응용분야에서 유용하다. 특히 미세유체 및 나노유체 분야에서 서로 다른 성질을 지닌 물질을 이용한 이종접합형 미세유체소자를 제작하는 기술은 소자를 구성하는 재료의 다양성과 제품의 기능성을 향상시키는데 매우 중요하다. 뿐만 아니라, 완성도와 재현성이 높은 소자를 제작하고 상용화 제품 개발시 수율을 높이고 제작 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 하지만 아직까지 미세소자 제작을 위한 접합 기술은 발전의 여지가 남아 있다.
다양한 물질을 기반으로 한 새로운 소자의 개발로 인해, 이를 제조하기 위한 접합 기술의 중요성은 더욱 높아지고 있다. 하지만 지금껏 이용된 접합 기술들은 사용할 수 있는 재료에 한계가 있으며, 추가적인 접착제 또는 접착층을 이용해야만 한다.
도 1은 종래기술에 따른 층간 접착방법을 나타낸 공정개략도이다.
도 1은 PDMS(Si 포함)-metal bonding을 나타낸 공정개략도이다. 도 1을 참조하면, 금속 기판을 O2 플라즈마 처리하고 APTES를 처리한다. 그리고 연질 기판(예: PDMS)을 O2 플라즈마 처리한다. 그 다음에 상온에서 금속 기판과 연질 기판을 반응시켜 접합시킨다.
도 2는 종래기술에 따른 다른 층간 접착방법을 나타낸 공정개략도이다.
도 2는 고무(Si 미포함)-metal bonding을 나타낸 공정개략도이다. 도 2를 참조하면, 금속 기판을 O2 플라즈마 처리하고 APTES를 처리한다. 그리고, 연질 기판(예: 고무)을 O2 플라즈마 처리하고 APTES를 처리한다. 그 다음에 상온에서 금속 기판과 연질 기판을 반응시켜 접합시킨다.
도 3은 종래기술에 따른 또 다른 층간 접착방법을 나타낸 공정개략도이다.
도 3은 PDMS-thermoplastic bonding을 나타낸 공정개략도이다. 도 3을 참조하면, 열가소성 플라스틱(thermoplastic)으로 이루어진 기판(Si 미포함 기판)에 Aminosilane treatment처리한다. 그 다음에 이러한 기판에 Epoxy-terminated low-molecular-weight PDMS를 80℃에서 4시간 반응시켜 PDMS-thermoplastic bonding을 수행할 수 있다.
이러한 기존의 층간 접착기술은 접착하는 계면에 특정한 물질이나 에너지를 직접 가하기 때문에 디바이스의 성능저하 및 면의 손상을 가하는 위험성이 크다. 또한, 선택적 계면접착을 수행하기 곤란하다. 또한, 접착하는 두 면을 에너지 처리 한 뒤 직접 붙여야 하는 바, 공정상 번거로움이 존재한다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2013-0041720호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디바이스에 손상을 가하지 않고 접착시킬 수 있는 고분자 기판의 접합방법을 제공함에 있다.
또한, 원하는 형상대로 선택적으로 계면을 접착시킬 수 있는 고분자 기판의 선택적 접합방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용한 3차원 구조물 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 구조물을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 고분자 기판의 선택적 접합방법을 제공한다. 고분자 기판의 선택적 접합방법은 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판 및 제1 패럴린층을 차례로 형성하는 단계, 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판을 형성하는 단계, 상기 제2 고분자기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스크 패턴이 형성된 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이때의 상기 마스크 패턴의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 제2 고분자기판과 비접착된 비접착영역이 되고, 상기 마스크 패턴 이외의 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제2 고분자기판과 접착된 접착영역이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에, 상기 제1 패럴린층 영역의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 고분자 기판의 선택적 접합방법을 제공한다. 고분자 기판의 선택적 접합방법은 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판, 제1 패럴린층 및 제1 전극 패턴을 차례로 형성하는 단계, 상부에 제1 전극 패턴이 형성된 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판, 제2 패럴린층 및 제2 전극 패턴을 차례로 형성하는 단계, 상기 제2 패럴린층 영역 중 상기 제2 전극 패턴 하부에 존재하는 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계, 상기 제2 고분자기판 상에 상기 제2 전극 패턴을 덮도록 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스크 패턴이 형성된 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이때의 상기 마스크 패턴의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 제2 고분자기판과 비접착된 비접착영역이 되고, 상기 마스크 패턴 이외의 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제2 고분자기판과 접착된 접착영역이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에, 상기 제1 패럴린층 영역의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 3차원 구조물 제조방법을 제공한다. 3차원 구조물 제조방법은 제1 고분자 기판/제1 패럴린층/제2 고분자 기판 구조를 포함하되, 상기 제1 패럴린층은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체를 준비하는 단계 및 상기 제1 패럴린층의 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 포함하고, 상기 유체의 주입에 의해 상기 제1 패럴린층의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 중공이 형성되면서 3차원 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조체를 준비하는 단계는, 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판 및 제1 패럴린층을 차례로 형성하는 단계, 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판을 형성하는 단계, 상기 제2 고분자기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상부에 마스크 패턴이 형성된 상기 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 패럴린층은 상부에 제1 전극 패턴이 형성된 제1 패럴린층이고, 상기 제2 고분자기판은 상부에 패턴된 제2 패럴린층 및 상기 패턴된 제2 패럴린층 상에 위치하는 제2 전극 패턴이 형성된 고분자기판인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 3차원 구조물을 제공한다. 3차원 구조물은 제1 고분자기판, 상기 제1 고분자기판 상에 위치하여 접착된 제1 패럴린층 및 상기 제1 패럴린층 상에 위치하는 제2 고분자기판을 포함하고, 상기 제1 패럴린층은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역을 포함하고, 상기 제1 패럴린층의 비접착영역과 상기 제2 고분자기판 사이에 유체가 주입되어 중공이 형성된 3차원 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 3차원 구조물을 제공한다. 3차원 구조물은 제1 고분자기판, 상기 제1 고분자기판 상에 위치하여 접착되되, 상부에 제1 전극패턴이 형성된 제1 패럴린층 및 상기 제1 패럴린층 상에 위치하되, 상부에 제2 전극패턴이 형성된 제2 고분자기판을 포함하고, 상기 제1 패럴린층의 제1 전극패턴을 포함하는 일 영역은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역이고, 상기 제1 패럴린층의 제1 전극패턴을 포함하는 일 영역 이외의 타 영역은 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역인 것을 특징으로 하고, 상기 제1 패럴린층의 비접착영역과 상기 제2 고분자기판 사이에 유체가 주입되어 중공이 형성된 3차원 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 3차원 구조물을 제공한다. 3차원 구조물은 상술한 3차원 구조물 제조방법에 의해 제조된 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 접착하는 계면에 간접적인 에너지를 가하여 접착시키기 때문에 디바이스에 손상을 가하지 않고 접착 시킬 수 있다.
또한, 마스크 패턴을 이용하여 원하는 형상대로 선택적으로 계면을 접착할 수 있다.
또한, MEMS기술을 이용하여 2차원 공정으로 제작된 디바이스를 3차원 구조로 확장시켜 3차원 구조물을 제조할 수 있다. 이로 인해 의공학, 기계, 전자 등 다양한 분야로의 응용 가능할 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 층간 접착방법을 나타낸 공정개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 다른 층간 접착방법을 나타낸 공정개략도이다.
도 3은 종래기술에 따른 또 다른 층간 접착방법을 나타낸 공정개략도이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 공정단계에 따라 나타낸 개략단면도들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자기판의 선택적 접합 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용하여 제조된 3차원 구조물 제작기술을 나타낸 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용하여 3차원 구조물을 제조한 이미지들이다.
도 14 및 도 15는 고분자 기판의 선택적 접합의 접착력 관련 T peel test 결과 그래프 및 테스트 이미지이다.
도 16은 본 발명에 따른 고분자 기판의 선택적 접합의 접합면을 분석한 TEM 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
또한, 본 발명에서 사용하는 용어 “A/B/C 다층구조”는 A층 상에 B층 및 C층이 차례로 위치하는 구조를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 설명한다.
고분자 기판의 선택적 접합방법은 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판 및 제1 패럴린층을 차례로 형성하는 단계, 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판을 형성하는 단계, 상기 제2 고분자기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스크 패턴이 형성된 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 마스크 패턴의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 제2 고분자기판과 비접착된 비접착영역이 되고, 상기 마스크 패턴 이외의 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제2 고분자기판과 접착된 접착영역이 되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 기판의 최상층에 마스크 패턴 이외의 영역으로 플라즈마가 가해지게 되어 제1 패럴린층과 제2 고분자기판 간의 접촉계면에 간접적으로 에너지를 전달함으로써 원하는 부위만 선택적으로 접착시킬 수 있다.
도 4 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 구체적으로 설명한다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 공정단계에 따라 나타낸 개략단면도들이다.
도 4를 참조하면, 캐리어 기판(100) 상에 제1 고분자기판(200) 및 제1 패럴린층(300)을 차례로 형성할 수 있다.
이때의 캐리어 기판(100)은 지지기판의 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 캐리어 기판(100)은 글래스 기판, 금속 기판 또는 플라스틱 기판을 포함할 수 있다.
이때의 제1 고분자기판(200)은 유연성 있는 고분자 물질이면 가능할 것이다. 예를 들어, 제1 고분자기판(200)은 탄성중합체를 포함할 수 있다. 이러한 탄성중합체는 예를 들어, 실리콘 계열의 탄성중합체 물질일 수 있다. 구체적인 예로 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)일 수 있다.
예를 들어, 캐리어 기판(100) 상에 PDMS 물질을 스핀코팅법(spin coating)을 이용하여 제1 고분자기판(200)을 형성할 수 있다. 그 다음에, 제1 고분자기판(200) 상에 패럴린(Parylene)을 증착하여 제1 패럴린층(300)을 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 패럴린층(300) 상에 제2 고분자기판(400)을 형성할 수 있다.
이때의 제2 고분자기판(400)은 유연성 있는 고분자 물질이면 가능할 것이다. 예를 들어, 제2 고분자기판(400)은 탄성중합체를 포함할 수 있다. 이러한 탄성중합체는 예를 들어, 실리콘 계열의 탄성중합체 물질일 수 있다. 구체적인 예로 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS일 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 고분자기판(400) 상에 마스크 패턴(510, 520)을 형성할 수 있다. 도 6 (a) 및 도 6(b)는 마스크 패턴이 다른 예를 각각 도시한 것이다.
이러한 마스크 패턴(510, 520)은 후술하는 플라즈마 처리시 제1 패럴린층(300)과 제2 고분자기판(400) 간의 층간 접착공정에서 선택적 영역만 접착할 수 있도록 한다. 이러한 마스크 패턴(510, 520)은 다양한 형태의 패턴 형성이 가능하다.
이때의 마스크 패턴(510, 520)은 플라즈마를 마스킹할 수 있는 물질이면 어느 것이나 가능할 것이다. 예를 들어, 마스크 패턴(510, 520)은 포토레지스트 물질, 플라스틱 필름 또는 알루미늄 플레이트를 이용할 수 있다.
도 7을 참조하면, 이러한 마스크 패턴(510, 520)이 형성된 제2 고분자기판(400) 상에 플라즈마 처리를 통하여 층간 접착을 수행할 수 있다.
또한, 추가적으로 보다 강한 층간 접착을 수행하기 위하여 플라즈마 처리 이후에 열처리 공정(Heating)을 더 수행할 수도 있다.
이때의 플라즈마는 O2 및 N2 플라즈마를 이용할 수 있다.
이러한 플라즈마를 처리하게 되면 제1 패럴린층(300)과 제2 고분자 기판(400)의 고분자(탄성중합체) 사이에 확산현상이 일어나 두 층간의 접촉계면에 새로운 접착층이 형성되게 된다. 이러한 이유로 두 층간에 강력한 결합이 형성되어 접착하게 된다.
따라서, 마스크 패턴(510, 520)이 형성된 제2 고분자기판(400) 상에 플라즈마 처리할 경우, 상기 마스크 패턴(510, 520)의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 비접착영역(310)이 형성되고 상기 마스크 패턴(501, 520) 이외의 제2 고분자 기판이 노출된 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마에 의한 간접적인 에너지를 전달받아 상기 제2 고분자기판(400)과 접착된 접착영역(320)이 된다. 이러한 제1 패럴린층의 접착영역(320)에는 상술한 바와 같이 제1 패럴린층과 제2 고분자기판 간에 접촉계면에 새로운 접착층이 형성된 것으로 해석될 수 있다.
따라서, 마스크 패턴은 플라즈마를 마스킹하고, 마스크 패턴이 형성되지 않은 영역으로 선택적으로 플라즈마 처리가 됨으로써 패럴린층과 제2 고분자기판 간 선택적으로 접합 영역을 형성할 수 있다.
또한, 플라즈마 파워(plasma power), 주입가스인 O2 및 N2의 flow rate에 따른 고분자 기판의 접착력을 평가하였다.
N2 200 sccm로 고정하고, O2의 flow rate에 따른 Bonding grade를 평가한 결과, O2가 10 sccm의 경우 Adhesion 특성이 가장 좋았다. 또한, O2가 10 sccm 내지 20 sccm인 경우가 Bonding grade가 우수하였다.
또한, O2 10 sccm로 고정하고, N2의 flow rate에 따른 Bonding grade를 평가한 결과, N2가 150 sccm의 경우 Adhesion 특성이 가장 좋았다. 또한, N2가 100 sccm 내지 200 sccm인 경우가 Bonding grade가 우수하였다.
또한, 플라즈마 파워를 50W, 100W, 150W 및 200W로 하여 Bonding grade를 평가한 결과 100W 및 150W에서 접착력이 가장 우수하였다. 한편, 플라즈마 파워가 200W 인 경우, 마스킹된 부분보다 더 ?÷? 영역이 반응하여 Over bonded된다.
도 8을 참조하면, 상기 마스크 패턴(510, 520)을 제거할 수 있다. 마스크 패턴은 습식 또는 건식 에칭방법 등 공지된 다양한 방법을 이용하여 제거할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 캐리어 기판(100)을 제거하여 기판에서 분리할 수 있다. 이러한 캐리어 기판(100) 제거는 습식 또는 건식 에칭방법 등 공지된 다양한 방법을 이용하여 제거할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 캐리어 기판(100)을 제거하는 단계 이후에, 상기 패럴린층(300) 영역의 비접착영역(310) 및 상기 제2 고분자기판(400) 사이에 유체를 주입할 수 있다.
따라서, 상기 유체의 주입에 의해 상기 패럴린층(300) 영역의 비접착영역(310) 및 상기 제2 고분자기판(400) 사이에 중공이 형성되면서 3차원 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 이때의 유체는 공기(air) 또는 액체 잉크일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고분자기판의 선택적 접합방법을 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고분자기판의 선택적 접합방법은 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판, 제1 패럴린층 및 제1 전극 패턴을 차례로 형성하는 단계, 상부에 제1 전극 패턴이 형성된 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판, 제2 패럴린층 및 제2 전극 패턴을 차례로 형성하는 단계, 상기 제2 패럴린층 영역 중 상기 제2 전극 패턴 하부에 존재하는 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계, 상기 제2 고분자기판 상에 상기 제2 전극 패턴을 덮도록 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스크 패턴이 형성된 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 패럴린층 영역 중 상기 제2 전극 패턴 하부에 존재하는 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계는 예컨대, O2 플라즈마 식각 처리를 통하여 제거할 수 있다.
따라서, 상기 마스크 패턴의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 제2 고분자기판과 비접착된 비접착영역이 되고, 상기 마스크 패턴 이외의 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제2 기판과 접착된 접착영역이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에, 상기 제1 패럴린층 영역의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때의 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS일 수 있다.
또한, 이때의 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 한다. 이는, O2 플라즈마와 N2 플라즈마를 각각 단독으로 처리하는 경우 제1 패럴린층과 제2 고분자기판 사이에 결합력이 생기지 않고, O2 플라즈마와 N2 플라즈마를 함께 처리하는 경우 제1 패럴린층과 제2 고분자기판 사이에 결합력이 생기게 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자기판의 선택적 접합 방법을 나타낸다.
도 11을 참조하면, PDMS 기판의 금속 패턴을 2개층으로 적층하여 형성한다.
즉, 제1 고분자 기판(200) 상에 패럴린이 증착되어 제1 패럴린층(300)이 형성되고, 이러한 제1 패럴린층(300) 상에 제1 전극패턴(600)이 형성되어 있다.
이러한 제1 고분자 기판(200) 상에 상부에는 패턴된 제2 패럴린층(700) 및 상기 패턴된 제2 패럴린층(700) 상에 위치하는 제2 금속패턴(800)이 형성된 제2 고분자 기판(400)이 형성되어 있다.
이때의 제1 고분자 기판(200) 및 제2 고분자 기판(400)은 PDMS 물질이고, 이때의 제1 전극패턴(600) 및 제2 전극패턴(800)은 전도성 물질(Conductive material)을 포함하는 금속 패턴이다.
이때, 제1 전극패턴(600) 영역과 제2 전극패턴(800) 영역은 서로 대응된 위치에 배치될 수 있다.
그 다음에, 제1 패럴린층(300)과 제2 고분자기판(400) 간 비접착영역으로 남겨두기 위한 부분(접착 안되는 영역) 상에 마스크 패턴(500)으로 포토레지스트(Photoreist) 패턴을 형성한 후 플라즈마 처리(Plasma treatment)를 한다. 도 11에서는 제1 전극패턴(600)을 포함하는 영역을 비접착영역으로 남겨두도록 마스크 패턴을 형성하였다.
따라서, 마스크 패턴(500) 이외의 영역 하부의 제1 패럴린층(300) 영역과 제2 고분자기판(400) 계면에 플라즈마 처리에 따른 간접에너지가 전달되어 패럴린과 탄성중합체 사이에 확산현상이 일어나 두 층간의 접촉계면에 새로운 접착층이 형성되어 접착될 수 있다.
따라서, 마스크 패턴(500) 이외의 영역의 하부에 위치하는 제1 패럴린층(300) 영역은 상부 제2 고분자기판(400)과 접착되는 접착영역(310)이 된다. 즉, 제1 패럴린층(300)과 상부 제2 고분자기판(400) 사이는 선택적으로 계면결합반응 영역(Area of interface bonding reaction)인 접착영역(310)이 형성된다.
또한, 마스크 패턴(500)의 하부에 위치하는 제1 패럴린층(300) 영역은 상부 제2 고분자기판(400)과 비접착되는 비접착영역(320)이 된다.
그 다음에, 제1 패럴린층 비접착영역(310)과 상부 제2 고분자기판(400) 사이에 유체주입(Fluid injection)을 통하여 3차원 구조를 형성할 수 있다.
따라서, 두 고분자기판이 접촉하는 면에 직접적인 처리를 하지 않고, 금속 패터닝, 센서 제작 등의 모든 2차원 공정이 끝난 후 기판의 최상층에 O2 및 N2 플라즈마를 선택적으로 가하여 두 층간의 접촉계면(제1 패럴린층과 제2 고분자기판 계면)에 간접적으로 에너지를 전달하는 방식으로 원하는 부위만 접착시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조물 제조방법을 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조물은 제1 고분자 기판/제1 패럴린층/제2 고분자 기판 구조를 포함하되, 상기 제1 패럴린층은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체를 준비하는 단계 및 상기 제1 패럴린층의 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 이때의 유체의 주입에 의해 상기 제1 패럴린층 영역의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 중공이 형성되면서 3차원 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때의 구조체를 준비하는 단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용하여 구조체를 제조할 수 있다.
예를 들어, 이러한 상기 구조체를 준비하는 단계는 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판 및 제1 패럴린층을 차례로 형성하는 단계, 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판을 형성하는 단계, 상기 제2 고분자기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상부에 마스크 패턴이 형성된 상기 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 이때의 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS인 것을 특징으로 한다.
또한, 이때의 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 한다.
한편, 이때의 제1 패럴린층 또는 제2 고분자기판 상에는 전극패턴이 구비된 구조일 수 있다. 예를 들어, 이때의 제1 패럴린층은 상부에 제1 전극 패턴이 형성된 패럴린층이고, 상기 제2 고분자기판은 상부에 패턴된 제2 패럴린층 및 상기 패턴된 제2 패럴린층 상에 위치하는 제2 전극 패턴이 형성된 고분자기판일 수 있다. 따라서, 3차원 구조물은 3차원 전극 구조물이 될 수 있다.
이러한 3차원 구조물은 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판이 탄성중합체 물질로 구성되어 있기 때문에 유체 주입에 따라 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판이 변형되어 내부에 중공이 형성된 3차원 구조가 가능하다. 나아가 외부에 존재하는 압력의 형상에 따라 중공 형상이 변화하는 3차원 구조물을 제공할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용하여 제조된 3차원 구조물 제작기술을 나타낸 개념도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따라 고분자 기판을 선택적으로 접합하여 2차원 구조물을 제작한다. 따라서, 이러한 2차원 구조물은 두 고분자 기판 간에 접착영역과 비접착영역이 존재한다.
이에 두 고분자 기판 간의 비접착영역에 유체를 주입함으로써 3차원 구조물을 제조할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용하여 3차원 구조물을 제조한 이미지들이다.
먼저, 캐리어 기판 상에 PDMS를 스핀코팅법을 이용하여 제1 고분자기판을 형성하였다. 이때의 캐리어 기판은 글래스 기판을 사용하였다.그 다음에, 제1 고분자 기판 상에 패럴린을 1㎛ 두께로 증착하여 제1 패럴린층을 형성한 뒤, 스핀코팅법을 이용하여 PDMS 150 ㎛를 코팅하여 제2 고분자 기판을 형성한다. 마지막으로 마스크 패턴을 제2 고분자 기판 위에 형성시킨 뒤 O2 및 N2 플라즈마 처리를 인가함으로써 선택적 접합을 수행한다.
그 다음에 공기를 제1 패럴린층 및 제2 고분자 기판 사이에 넣어주기 위하여 제1 및 제 2 고분자 기판 바깥쪽 면에 PDMS조각을 O2 플라즈마를 이용하여 부착시킨 뒤, 튜브 구멍 펀칭 및 튜브 삽입을 한다. 최종적으로 삽입된 튜브에 주사기를 연결하여 공기 및 유체를 넣어 줌으로써 2차원에서 3차원 구조물이 되는 형상을 제작하였다.
도 13을 참조하면, 고분자 기판의 선택적 접합방법을 수행한 후, 유체 잉크를 주입 또는 공기를 주입하여 3차원 구조물을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
실험예
도 14 및 도 15는 고분자 기판의 선택적 접합의 접착력 관련 T peel test 결과 그래프 및 테스트 이미지이다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 100W에서 O2 플라즈마 20분 처리한 경우(A), O2/N2 플라즈마 20분 처리한 경우(B) 및 O2/N2 플라즈마 40분 처리한 경우(C)의 접착강도를 측정하였다. 각각의 샘플수는 5개씩 측정하였다. 그 결과, O2/N2 플라즈마를 40분 처리한 경우(C 경우)에 strong bonding이 일어남을 알 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 고분자 기판의 선택적 접합의 접합면 분석한 TEM 이미지이다. 도 16을 참조하면, PDMS 가 패럴린(parylene) 영역으로 확산(diffusion) 또는 화학적 결합을 한 것으로 분석된다.
본 발명에 따르면, 접착하는 계면에 간접적인 에너지를 가하여 접착시키기 때문에 디바이스에 손상을 가하지 않고 접착 시킬 수 있다.
또한, 마스크 패턴을 이용하여 원하는 형상대로 선택적으로 계면을 접착할 수 있다.
또한, MEMS기술을 이용하여 2차원 공정으로 제작된 디바이스를 3차원 구조로 확장시켜 3차원 구조물을 제조할 수 있다. 이로 인해 의공학, 기계, 전자 등 다양한 분야로의 응용 가능할 것이다.
즉, 본 발명에 따른 고분자 기판의 선택적 접합방법을 이용하여 제조된 3차원 구조들은 ECoG 전극(Electro-Corticogram 전극), 뇌압 측정을 위한 커패시터 타입 센서, 염증 반응 억제를 위한 약물전달 장치 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것이다.
기존 ECoG 전극은 평면형이기 때문에 머리뼈 내부에서 뇌의 움직임에 의해 취약하였다. 하지만 유체나 공기를 주입한 전극은 머리뼈와 뇌 사이에 고정이 가능하므로 오랜 기간 삽입이 가능하다. 또한, 기존 ECoG 전극의 경우 전극의 위치 선정을 위해 넓은 영역의 머리뼈를 제거한 뒤 삽입시키는 것에 반해, 제안하는 전극의 경우 전극을 삽입한 뒤 유체나 공기를 주입시킴으로써 삽입 영역을 매우 축소시킬 수 있다.
뇌압 측정을 위한 커패시터 타입 센서와 관련하여, 전극을 커패시터 배열 타입으로 제작하고 PDMS와 패럴린 간의 선택적 본딩으로 각 전극 마다 유체나 공기를 주입시킴으로써 머리뼈와 뇌 사이에 고정 가능하다. 뇌압의 변화에 따라 머리뼈 사이에 발생하는 압력은 각 전극에 존재하는 유체나 공기 챔버의 부피를 변화시킨다. 이러한 부피 변화를 커패시터 타입의 전극으로 측정함으로써 뇌압 측정을 가능하게 한다.
염증 반응 억제를 위한 약물전달 장치와 관련하여, 생체적합성을 가지는 물질을 사용하더라도 인체 외부의 물질이기 때문에 전극의 오랜 기간 삽입은 염증 반응을 유발한다. 이러한 염증반응은 생체 신호를 오랜 기간 측정하는 데에 있어 상당한 문제가 된다. 따라서 유체 챔버 내에 염증 반응 억제 약물을 주입시킨 뒤, 다공성 물질인 PDMS의 표면을 조절함으로써 생체 내에서 정량적인 약물의 전달을 가능하게 한다. 또한 오랜 기간 동안의 생체 신호 측정을 약물 전달과 동시에 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 캐리어 기판 200: 제1 고분자기판
300: 제1 패럴린층 310: 비접착영역
320: 접착영역 400: 제2 고분자기판
500, 510, 520: 마스크 패턴
600: 제1 전극패턴 700: 제2 패럴린층
800: 제2 전극패턴

Claims (21)

  1. 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판 및 제1 패럴린층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판을 형성하는 단계;
    상기 제2 고분자기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴이 형성된 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 패턴의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 제2 고분자기판과 비접착된 비접착영역이 되고, 상기 마스크 패턴 이외의 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제2 고분자기판과 접착된 접착영역이 되는 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에,
    상기 제1 패럴린층 영역의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 더 포함하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  7. 캐리어 기판 상에 제1 고분자기판, 제1 패럴린층 및 제1 전극 패턴을 차례로 형성하는 단계;
    상부에 제1 전극 패턴이 형성된 상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판, 제2 패럴린층 및 제2 전극 패턴을 차례로 형성하는 단계;
    상기 제2 패럴린층 영역 중 상기 제2 전극 패턴 하부에 존재하는 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계;
    상기 제2 고분자기판 상에 상기 제2 전극 패턴을 덮도록 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴이 형성된 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마스크 패턴의 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 제2 고분자기판과 비접착된 비접착영역이 되고, 상기 마스크 패턴 이외의 영역 하부에 위치하는 제1 패럴린층 영역은 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제2 고분자기판과 접착된 접착영역이 되는 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에,
    상기 제1 패럴린층 영역의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 더 포함하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 고분자기판의 선택적 접합방법.
  13. 제1 고분자 기판/제1 패럴린층/제2 고분자 기판 구조를 포함하되, 상기 제1 패럴린층은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체를 준비하는 단계; 및
    상기 제1 패럴린층의 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판 사이에 유체를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 유체의 주입에 의해 상기 제1 패럴린층의 비접착영역 및 상기 제2 고분자기판 사이에 중공이 형성되면서 3차원 구조를 형성하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조물 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구조체를 준비하는 단계는,
    캐리어 기판 상에 제1 고분자기판 및 제1 패럴린층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 제1 패럴린층 상에 제2 고분자기판을 형성하는 단계;
    상기 제2 고분자기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상부에 마스크 패턴이 형성된 상기 제2 고분자기판 상에 플라즈마 처리하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 구조물 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 실리콘 계열의 탄성중합체 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 하는 3차원 구조물 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 O2 및 N2 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 3차원 구조물 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1 패럴린층은 상부에 제1 전극 패턴이 형성된 패럴린층이고, 상기 제2 고분자기판은 상부에 패턴된 제2 패럴린층 및 상기 패턴된 제2 패럴린층 상에 위치하는 제2 전극 패턴이 형성된 고분자기판인 것을 특징으로 하는 3차원 구조물 제조방법.
  19. 제1 고분자기판;
    상기 제1 고분자기판 상에 위치하여 접착된 제1 패럴린층; 및
    상기 제1 패럴린층 상에 위치하는 제2 고분자기판을 포함하고,
    상기 제1 패럴린층은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역 및 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역을 포함하고,
    상기 제1 패럴린층의 비접착영역과 상기 제2 고분자기판 사이에 유체가 주입되어 중공이 형성된 3차원 구조인 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조물.
  20. 제1 고분자기판;
    상기 제1 고분자기판 상에 위치하여 접착되되, 상부에 제1 전극패턴이 형성된 제1 패럴린층; 및
    상기 제1 패럴린층 상에 위치하되, 상부에 패턴된 제2 패럴린층 및 상기 패턴된 제2 패럴린층 상에 위치하는 제2 전극패턴이 형성된 제2 고분자기판을 포함하고,
    상기 제1 패럴린층의 제1 전극패턴을 포함하는 일 영역은 상기 제2 고분자 기판과 비접착된 비접착영역이고, 상기 제1 패럴린층의 제1 전극패턴을 포함하는 일 영역 이외의 타 영역은 상기 제2 고분자 기판과 접착된 접착영역인 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 패럴린층의 비접착영역과 상기 제2 고분자기판 사이에 유체가 주입되어 중공이 형성된 3차원 구조인 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 고분자기판 또는 제2 고분자기판은 실리콘 계열의 탄성중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조물.
  21. 제13항의 3차원 구조물 제조방법에 의해 제조된 3차원 구조물.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019093842A3 (ko) * 2017-11-13 2019-06-27 재단법인대구경북과학기술원 약물 전달 장치 및 이의 제조방법
KR20220092827A (ko) * 2020-08-20 2022-07-04 주식회사 소프트에피 반도체 발광부를 이송하는 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4403000B2 (ja) * 2004-03-30 2010-01-20 Ｈｏｙａ株式会社 マイクロチップ及びマイクロポンプ
KR100691732B1 (ko) * 2006-02-22 2007-03-12 재단법인서울대학교산학협력재단 3차원 ｐｄｍｓ 구조물 형성 방법
KR20090003517A (ko) * 2007-06-14 2009-01-12 한재석 주사위를 이용한 고객유치방법
CA2720261C (en) * 2008-04-08 2020-09-22 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional microfluidic platforms and methods of use thereof
KR101421562B1 (ko) 2011-10-17 2014-07-23 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 기판의 접합 방법
KR20140038161A (ko) * 2012-09-20 2014-03-28 한국전자통신연구원 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019093842A3 (ko) * 2017-11-13 2019-06-27 재단법인대구경북과학기술원 약물 전달 장치 및 이의 제조방법
KR20220092827A (ko) * 2020-08-20 2022-07-04 주식회사 소프트에피 반도체 발광부를 이송하는 방법
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