KR102283098B1 - Manufacture method of chip for fluid analysis - Google Patents

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KR102283098B1
KR102283098B1 KR1020210002363A KR20210002363A KR102283098B1 KR 102283098 B1 KR102283098 B1 KR 102283098B1 KR 1020210002363 A KR1020210002363 A KR 1020210002363A KR 20210002363 A KR20210002363 A KR 20210002363A KR 102283098 B1 KR102283098 B1 KR 102283098B1
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최준규
권오준
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주식회사 스몰머신즈
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Abstract

The present invention is to provide a method of manufacturing a chip for fluid analysis using a mold provided with an intaglio groove of a high-precision fine pattern through laser processing. According to the disclosed present invention, the method of manufacturing a chip for fluid analysis comprises: a preparatory step of preparing a core to be machined; a processing step of processing an intaglio groove by irradiating a laser to the core; and a post-processing step of post-processing the core. In the processing step, a mold is prepared by irradiating a laser repeatedly at least once within a preset intensity range to process an intaglio groove in the core.

Description

유체 분석용 칩을 제작하는 방법{MANUFACTURE METHOD OF CHIP FOR FLUID ANALYSIS}How to fabricate a chip for fluid analysis

본 발명은 레이저 가공에 의해 제작된 금형을 이용한 유체 분석용 칩을 제작하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a chip for fluid analysis using a mold manufactured by laser processing.

환자로부터 채취한 혈액, 체액과 같은 유체 시료의 분석을 통한 진단 기술이 화학 및 생명공학 분야에서 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 유체 시료 분석의 간편성을 향상시켜 적용성을 확대하기 위해, 근래에는 소형화된 분석 및 진단 장비들이 보급되고 있다. Diagnosis technology through the analysis of fluid samples such as blood and body fluids collected from patients is widely used in the fields of chemistry and biotechnology. In order to expand the applicability by improving the simplicity of the analysis of the fluid sample, miniaturized analysis and diagnostic equipment has been disseminated in recent years.

소형화된 분석 및 진단 장비 중 하나인 유체 분석용 칩은 시료의 분리, 정제, 혼합, 표지화, 분석 및 세정 등과 같은 다양한 분석 과정들을 미세 유체 역학 기술을 이용하여 소형화된 칩으로 구현하는 랩온더칩((lab-on-a-chip)이 적용된 진단장비이다. 이러한 유체 분석용 칩은 유체 시료를 칩 내부에 형성된 미세 채널을 통해 유동시킴으로써, 유체 시료 내 분석 대상 물질을 관찰 및 계수하거나, 유체 시료와 칩 내부에 고정화된 항체 단백질 또는 그 외 각종 시료들과의 반응 여부로 질병 진단이 가능하다. Fluid analysis chip, one of miniaturized analysis and diagnostic equipment, is a lab-on-the-chip (lab-on-the-chip) that implements various analysis processes such as sample separation, purification, mixing, labeling, analysis and cleaning into a miniaturized chip using microfluidics technology. (lab-on-a-chip) is a diagnostic device applied This fluid analysis chip flows a fluid sample through a microchannel formed inside the chip, thereby observing and counting the analyte material in the fluid sample, or interacting with the fluid sample It is possible to diagnose a disease by whether it reacts with the antibody protein immobilized inside the chip or other various samples.

한편, 유체 분석용 칩은 내부 유동되는 유체 시료의 정확한 분석을 위해, 고정밀한 제조 기술이 적용된다. 특히, 유체 분석용 칩의 챔버 내의 샘플의 관찰 및 계수 정확도를 위해서는 고품질의 마이크로 그리드 패터닝이 요구된다. 이에 따라, 근래에는 제조되는 유체 분석용 칩의 제조 품질을 향상시켜 유체 분석 정확도를 향상시키기 위한 연구가 다양하게 이루어지는 추세이다. On the other hand, a high-precision manufacturing technology is applied to the fluid analysis chip for accurate analysis of a fluid sample flowing therein. In particular, high-quality microgrid patterning is required for observation and counting accuracy of samples in a chamber of a fluid analysis chip. Accordingly, in recent years, various studies are being conducted to improve the fluid analysis accuracy by improving the manufacturing quality of the manufactured fluid analysis chip.

국내등록특허 제10-1474256호Domestic Registered Patent No. 10-1474256 국내등록특허 제10-1590075호Domestic Registered Patent No. 10-1590075

본 발명의 목적은 레이저 가공을 통해 고정밀한 미세 패턴의 음각홈이 마련된 금형을 이용한 유체 분석용 칩을 제작하는 방법을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a chip for fluid analysis using a mold provided with an intaglio groove of a high-precision fine pattern through laser processing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유체 분석용 칩을 제작하는 방법은, 가공할 코어를 마련하는 준비단계, 상기 코어로 레이저를 조사하여 음각홈을 패터닝 가공하는 가공단계 및, 상기 음각홈이 마련된 상기 코어를 후처리하는 후처리단계를 포함하며, 상기 레이저는 펨토초(Femto second) 또는 피코초(Pico second) 레이저를 포함하되 상기 레이저는 4W의 최대 세기를 가지고, 상기 준비단계는 평탄도가 30um 이내이며 HRC 40 이상의 고경도 금속 재질의 상기 코어를 마련하고, 상기 가공단계는 상기 레이저를 20 내지 80%의 세기 범위내에서 1 내지 30회 상기 코어로 반복 조사하여, 상기 코어에 상기 음각홈을 패터닝 가공하며, 상기 가공단계는, 상기 레이저를 안정화시키는 안정화단계, 상기 레이저의 가공 환경을 설정시키는 설정단계 및, 상기 설정단계에서 설정된 상기 가공 환경에서 상기 코어에 상기 음각홈을 패터닝하는 음각단계를 포함하고, 상기 설정단계는 상기 레이저의 초점 및 상기 코어가 놓여지는 스테이지를 설정하되, 상기 코어의 가공 구역이 분할될 경우에는 상기 코어가 놓여지는 스테이지의 이동을 설정하고, 상기 음각단계는 상기 레이저가 기 설정된 경로를 따라 이동하면서 상기 코어의 표면에 레이저를 조사하되, 상기 레이저의 세기 및 속도를 조절하면서 상기 코어에 형성되는 음각홈의 폭 및 깊이를 조절하고, 패터닝되는 상기 음각홈의 폭이 큰 패턴에서 폭이 작아지는 패턴 순으로 상기 레이저 가공이 수행되는 레이저 가공에 의한 금형 제작방법에 의해 제작된 금형을 이용하여 유체 분석용 칩을 제작하는 방법에 있어서, 상기 금형과 서브 금형 사이에 사출물을 주입하는 단계, 상기 금형에 형성된 상기 음각홈에 상기 사출물을 채우는 단계 및, 상기 금형과 상기 서브 금형 사이에 주입된 사출물이 경화되면, 상기 금형 및 상기 서브 금형을 제거하여 양각 돌기가 형성된 유체분석용 칩을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 양각 돌기 상단의 양측은 곡면으로 형성된다. The method of manufacturing a chip for fluid analysis according to the present invention for achieving the above object includes a preparation step of preparing a core to be processed, a processing step of patterning an intaglio groove by irradiating a laser with the core, and the intaglio groove and a post-processing step of post-processing the prepared core, wherein the laser includes a femto second or pico second laser, but the laser has a maximum intensity of 4 W, and the preparation step is flat To provide the core of a high hardness metal material within 30um and HRC 40 or higher, the processing step is by repeatedly irradiating the laser to the core 1 to 30 times within an intensity range of 20 to 80%, and the intaglio groove in the core In patterning processing, the processing step includes a stabilization step of stabilizing the laser, a setting step of setting the processing environment of the laser, and an engraving step of patterning the intaglio groove on the core in the processing environment set in the setting step Including, wherein the setting step sets the focus of the laser and the stage on which the core is placed, when the processing zone of the core is divided, sets the movement of the stage on which the core is placed, and the intaglio step is the The laser is irradiated to the surface of the core while the laser moves along a preset path, and the width and depth of the intaglio grooves formed in the core are adjusted while controlling the intensity and speed of the laser, and the width of the intaglio grooves to be patterned In the method of manufacturing a chip for fluid analysis by using a mold manufactured by the mold manufacturing method by laser processing in which the laser processing is performed in the order of the pattern in which the width decreases from the large pattern, between the mold and the sub mold Injection of the injection molding, filling the intaglio groove formed in the mold, and when the injection molding between the mold and the sub-mold is cured, the mold and the sub-mold are removed to form a embossed protrusion Comprising the step of manufacturing a chip for analysis, both sides of the upper end of the embossed protrusion is formed in a curved surface.

또한, 상기 안정화단계는 상기 레이저의 전원을 24시간 이전에 온시킬 수 있다. In addition, in the stabilization step, the power of the laser may be turned on 24 hours before.

또한, 상기 후처리단계는 탈이온수(DI, Deionized water)를 이용하여 초음파 세척 방식으로 상기 코어를 10분 이상 120분 이내로 클리닝할 수 있다. In addition, in the post-treatment step, the core may be cleaned in an ultrasonic cleaning method using deionized water (DI) within 10 minutes or more and within 120 minutes.

본 발명의 다른 측면에 의한 유체 분석용 칩을 제작하는 방법은, 평탄도가 30um 이내이며 적어도 HRC 40 이상의 고경도 금속재질을 포함하는 코어 및, 상기 코어에 레이저 가공에 의해 패터닝되는 음각홈을 포함하며, 상기 레이저는 펨토초(Femto second) 또는 피코초(Pico second) 레이저를 포함하되 상기 레이저는 4W의 최대 세기를 가지며, 상기 음각홈은 레이저를 20 내지 80%의 세기 범위내에서 1 내지 30회 상기 코어로 반복 조사하여 가공하되, 상기 레이저가 기 설정된 경로를 따라 이동하면서 상기 코어의 표면에 레이저를 조사하되, 상기 레이저의 세기 및 속도를 조절하면서 상기 코어에 형성되는 음각홈의 폭 및 깊이를 조절하고, 패터닝되는 상기 음각홈의 폭이 큰 패턴에서 폭이 작아지는 패턴 순으로 상기 레이저 가공이 수행되고, 상기 음각홈을 가공하기 이전에, 상기 레이저의 초점 및 상기 코어가 놓여지는 스테이지를 설정하며, 상기 코어의 가공 구역이 분할될 경우에는 상기 스테이지의 이동이 설정되는 금형을 이용하여 유체 분석용 칩을 제작하는 방법에 있어서, 상기 금형과 서브 금형 사이에 사출물을 주입하는 단계, 상기 금형에 형성된 상기 음각홈에 상기 사출물을 채우는 단계 및, 상기 금형과 상기 서브 금형 사이에 주입된 사출물이 경화되면, 상기 금형 및 상기 서브 금형을 제거하여 양각 돌기가 형성된 유체 분석용 칩을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 양각 돌기의 상단의 양측은 곡면으로 형성된다. A method of manufacturing a chip for fluid analysis according to another aspect of the present invention includes a core having a flatness within 30 μm and a high hardness metal material of at least HRC 40 or higher, and an intaglio groove patterned by laser processing on the core. And, the laser includes a femtosecond (Femto second) or picosecond (Pico second) laser, but the laser has a maximum intensity of 4W, and the intaglio groove is 20 to 80% of the laser intensity within the range of 1 to 30 times. The core is repeatedly irradiated and processed, but the laser is irradiated to the surface of the core while the laser moves along a preset path, and the width and depth of the intaglio groove formed in the core while controlling the intensity and speed of the laser Adjustment, the laser processing is performed in the order of the pattern in which the width of the intaglio groove to be patterned is large in the pattern in which the width is reduced, and before processing the intaglio groove, the focus of the laser and the stage where the core is placed are set and, in the method of manufacturing a chip for fluid analysis using a mold in which the movement of the stage is set when the processing zone of the core is divided, injecting an injection product between the mold and the sub mold; The steps of filling the formed intaglio groove with the injection-molded material, and when the injection-molded material injected between the mold and the sub-mold is cured, removing the mold and the sub-mold to prepare a chip for analyzing the fluid in which the embossed protrusion is formed. And, both sides of the upper end of the embossed protrusion is formed in a curved surface.

또한, 상기 레이저는 전원이 24시간 이전에 온(ON)되어 안정화된 후에, 상기 음각홈을 가공할 수 있다. In addition, the laser can process the engraved groove after the power is turned on and stabilized before 24 hours.

또한, 상기 코어로 탈이온수(DI, Deionized water)가 10분 이상 120분 이내로 초음파 분사되어 상기 음각홈이 클리닝될 수 있다. In addition, deionized water (DI) may be ultrasonically sprayed to the core within 10 minutes or more and within 120 minutes to clean the intaglio grooves.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 레이저 가공을 이용하여 코어에 고품질의 미세 패턴을 음각 가공할 수 있어, 다양한 조건에서도 고품질의 금형을 제조할 수 있게 된다. According to the present invention having the above configuration, first, it is possible to engraving a high-quality fine pattern on the core using laser processing, it is possible to manufacture a high-quality mold under various conditions.

둘째, 펨토초 레이저를 기 설정된 세기 범위내에서 복수회 반복하여 조사할 수 있어, 균일하면서도 미세한 패턴을 금형에 제조할 수 있어 생산성이 우수하다. Second, it is possible to repeatedly irradiate the femtosecond laser a plurality of times within a preset intensity range, so that a uniform and fine pattern can be manufactured on the mold, resulting in excellent productivity.

셋째, 펨토초 레이저에 의해 마련된 음각홈을 이용하여 마이크로 내지 나노 단위의 양각 돌기를 사출 성형할 수 있다. Third, micro-to-nano-scale embossed protrusions can be injection-molded using the intaglio grooves provided by the femtosecond laser.

넷째, 랩온더칩 기술이 적용되는 소형의 유체 분석용 칩의 미세 채널내에 세포 수용을 위한 복수의 양각 돌기를 고품질로 제조할 수 있어, 진단 정확도를 향상시킬 수 있다. Fourth, a plurality of embossed protrusions for accommodating cells in the microchannel of a small fluid analysis chip to which the lab-on-the-chip technology is applied can be manufactured with high quality, thereby improving diagnostic accuracy.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레이저 가공에 의한 금형 제작방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가공단계를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 음각단계를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 기 설정 범위보다 낮은 세기의 펨토초 레이저로 제조된 몰드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 기 설정 범위보다 높은 세기의 펨토초 레이저로 제조된 몰드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 펨토초 레이저의 적정 세기 및 반복 가공에 의해 제조된 몰드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 금형 제작방법에 의해 제작된 금형을 이용한 유체 분석용 칩 제작방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 8은 도 1에 도시된 사출 과정을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 금형이 대상체로부터 분리되어 대상체에 양각 돌기가 마련된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 도 1에 도시된 금형 제작방법에 의해 제작된 금형의 가공면과 초점면 간 거리에 따른 가공률을 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 11은 도 1에 도시된 레이저 가공에 의한 금형 제작방법에 의해 제조된 금형으로 제조될 수 있는 유체 분석용 칩을 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고,
도 12 도 11의 A-A영역을 절단하여 개략적으로 확대 도시한 요부 단면도이다.
1 is a flowchart schematically illustrating a mold manufacturing method by laser processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating the processing steps shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating the engraving step shown in FIG. 2 .
4 is a diagram schematically illustrating a mold manufactured by a femtosecond laser having an intensity lower than a preset range.
5 is a diagram schematically illustrating a mold manufactured by a femtosecond laser having an intensity higher than a preset range.
6 is a diagram schematically illustrating a mold manufactured by an appropriate intensity and repeated processing of a femtosecond laser.
7 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing a chip for fluid analysis using a mold manufactured by the method for manufacturing a mold shown in FIG. 1 .
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the injection process shown in FIG. 1 .
9 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the mold shown in FIG. 8 is separated from the object and the embossed protrusion is provided on the object.
10 is a graph schematically illustrating a processing rate according to a distance between a processing plane and a focal plane of a mold manufactured by the mold manufacturing method shown in FIG. 1 .
11 is a perspective view schematically illustrating a chip for fluid analysis that can be manufactured into a mold manufactured by the method for manufacturing a mold by laser processing shown in FIG. 1 . And,
12 is a sectional view schematically enlarged by cutting area AA of FIG. 11 .

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to such embodiments, and the spirit of the present invention may be proposed differently by adding, changing, and deleting components constituting the embodiment, but this is also included in the scope of the present invention. will become

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레이저 가공에 의한 금형 제작방법(1)은 준비단계(10), 가공단계(20) 및 후처리단계(30)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , a method ( 1 ) for manufacturing a mold by laser processing according to a preferred embodiment of the present invention includes a preparation step ( 10 ), a processing step ( 20 ) and a post-processing step ( 30 ).

참고로, 본 발명에서 설명하는 금형 제작방법(1)은 혈액과 같은 유체 시료를 분석할 수 있는 랩온어칩(lab-on-a-chip) 장비 중 하나인 유체 분석용 칩(100)(도 11 참조)제조를 위한 금형(M)(도 8 참조)을 제조하는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니다. For reference, the mold manufacturing method (1) described in the present invention is a fluid analysis chip 100 (Fig. 11) shown and illustrated as manufacturing a mold (M) (see FIG. 8) for manufacturing, but is not limited thereto.

준비단계(10)는 가공하고자 하는 코어(M)(도 3 참조)를 마련한다. 여기서, 코어(M)는 마이크로 내지 나노 단위의 경면 가공에 유리한 재질로 마련됨으로써, 사출되는 유체 분석용 칩의 광투과성을 향상시킴이 좋다. 즉, 코어(M)의 가공면이 깨끗할수록 사출되는 플라스틱 사출물의 매끄러운 표면 사출 성형이 가능하다. 또한, 코어(M)는 평탄도가 30um 이내의 금속 재질로 마련됨으로써, 넓은 면적의 패턴을 레이저 가공하기 위한 스테이지 이동시에도 레이저 초점 조건 변화없이 일정한 가공 조건을 제공할 수 있다. The preparation step 10 prepares the core M to be processed (see FIG. 3 ). Here, the core M is provided with a material advantageous for micro-to-nano-scale mirror processing, and thus, it is preferable to improve the light transmittance of the injected fluid analysis chip. That is, the cleaner the processing surface of the core (M), the smoother surface injection molding of the plastic injection molded product is possible. In addition, since the core M is made of a metal material having a flatness of less than 30 μm, it is possible to provide constant processing conditions without changing the laser focus condition even when the stage for laser processing a large area pattern is moved.

아울러, 코어(M)는 펨토초(Femto-second) 레이저 가공이 가능한 레이저(R)(도 3과 참조)에 의해 가공되며, 펨토초 레이저 가공을 위해 HRC(Rockwell Hardness measured on the C scale, 로크웰 경도) 40 이상의 고경도인 금속 재질로 마련된다. 이러한 코어(M)는 열처리 STAVAX, NAK55, NAK80, KP-4M, DHA1, 열처리 ASSAB 718와 같은 열처리 금속 강 소재 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 코어(M)의 재질은 부식에 강하고, 미세입자에 의한 찍힘이 발생하지 않은 이점과 함께, 수지의 침투 문제와 생산시간 단축, 제작비용 절감 등에 유리하다. 이에 따라, 열처리 강 소재를 포함하는 코어(M)로 인한 사출 성형시의 생산 비용을 월등히 절감할 수 있다. In addition, the core (M) is processed by a laser (R) (see FIG. 3) capable of femto-second laser processing, and HRC (Rockwell Hardness measured on the C scale, Rockwell hardness) for femto-second laser processing. It is provided with a metal material having a high hardness of 40 or more. The core M may include any one of heat-treated metal steel materials such as heat-treated STAVAX, NAK55, NAK80, KP-4M, DHA1, and heat-treated ASSAB 718. The material of the core (M) is strong against corrosion, and has the advantage that dents by fine particles do not occur, and is advantageous for resin penetration problems, shortening of production time, and reduction of manufacturing costs. Accordingly, it is possible to significantly reduce the production cost during injection molding due to the core (M) including the heat-treated steel material.

여기서, 코어(M)로써 채용될 수 있는 금속 재질 중 하나인 열처리 STAVAX는 프리미엄 스테인리스 금형 공구강으로써, 내식성, 경면성, 내마모성 및 기계 가공성이 우수하며, 열처리 동안 양호한 치수 안정성을 가진다. 이러한 열처리 STAVAX를 포함하는 코어(M)의 경우, 경도가 HRC 50 후반, 대략 60정도이며 대부분의 금형 재료는 대략 HRC 65 미만의 경도를 가진다. 이에 따라, 본 발명에서 설명하는 코어(M)의 경도는 대도는 대략 65 이하임이 좋다. Here, heat treatment STAVAX, which is one of the metal materials that can be employed as the core (M), is a premium stainless steel tool steel, and has excellent corrosion resistance, mirror surface property, wear resistance and machinability, and has good dimensional stability during heat treatment. In the case of the core (M) including such heat treatment STAVAX, the hardness is the latter half of HRC 50, about 60, and most mold materials have a hardness of less than about HRC 65. Accordingly, the hardness of the core (M) described in the present invention is preferably about 65 or less.

한편, 코어(M)를 가공하는 레이저(R)는 펨토초 레이저(R)로만 한정되지 않으며, 피코초(Pico second) 레이저를 이용한 가공도 가능하다. 본 발명에서 설명하는 일 실시예의 경우, HRC 40 이상의 고경도의 금속 재료인 코어(M)에 대한 레이저 가공이 어려운 기존의 문제점을 펨토초 내지 수 피코초 수준의 레이저 가공을 통해 고품질의 가공을 구현할 수 있다. On the other hand, the laser (R) for processing the core (M) is not limited to only the femtosecond laser (R), processing using a picosecond (Pico second) laser is also possible. In the case of an embodiment described in the present invention, it is possible to implement high-quality processing through laser processing at the femtosecond to several picosecond level by solving the existing problem of difficult laser processing for the core (M), which is a metal material with high hardness of HRC 40 or higher. there is.

본 실시예에서는 상대적으로 나노 단위의 경면 가공에 유리한 평탄도를 가지는 스타박스 재질의 코어(M)로 예시하며, 스타박스 재질의 코어(M)는 가공단계(20) 이전에 표면이 폴리싱되어 준비될 수 있다. In this embodiment, it is exemplified as a core (M) made of a star box material having a flatness that is advantageous for a relatively nano-scale mirror processing, and the core (M) made of a star box material is prepared by polishing the surface before the processing step (20) can be

한편, 준비단계(10)에서 마련되는 코어(M)는 너비, 폭 및 높이가 각각 20mm, 6mm 및 30mm인 직육면체 형상을 가지는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. 즉, 코어(M)는 대상체(O)(도 8 참조) 예컨대, 본 실시예에서는 유체 분석용 칩(100)에 대응하여 다양한 형상 및 크기로 변형 가능하다. On the other hand, the core (M) provided in the preparation step 10 is shown and illustrated as having a rectangular parallelepiped shape having a width, a width and a height of 20 mm, 6 mm, and 30 mm, respectively, but it is of course not limited thereto. That is, the core M can be deformed into various shapes and sizes to correspond to the object O (see FIG. 8 ), for example, the chip 100 for fluid analysis in the present embodiment.

가공단계(20)는 도 3과 같이, 코어(M)에 레이저를 조사하여, 도 8과 같이 음각홈(I)이 마련된 코어(M)로 가공한다. 여기서 가공단계(20)는 펨토초 레이저(R)(도 3 참조)를 이용하여, 코어(M)에 음각홈(I)을 패터닝한다. In the processing step 20, as shown in FIG. 3, a laser is irradiated to the core M, and processing is performed into a core M provided with an intaglio groove I as shown in FIG. Here, the processing step 20 uses a femtosecond laser (R) (see FIG. 3) to pattern an intaglio groove (I) in the core (M).

펨토초 레이저(R)는 펨토초(10-15 내지 10-18) 이상의 펄스폭을 가지며 고출력 가공이 가능한 장비 중 하나이다. 이러한 펨토초 레이저(R)는 높은 정밀도의 절삭이 가능하여, 코어(M)에 마이크로 내지 나노 단위의 미세 패터닝이 가능한 이점을 가진다. Femtosecond laser (R) has a pulse width of more than femtosecond (10 -15 to 10 -18 ) and is one of the equipment capable of high-power processing. This femtosecond laser (R) has the advantage that high-precision cutting is possible, micro-to-nano-scale fine patterning is possible on the core (M).

참고로, 가공단계(20)에서 코어(M)에 패터닝되는 음각홈(I)은 격자 무늬를 가지는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. For reference, the intaglio groove (I) patterned on the core (M) in the processing step (20) is illustrated and illustrated as having a lattice pattern, but is not necessarily limited thereto.

본 발명에 의한 가공단계(20)는 도 2의 도시와 같이, 안정화단계(21), 설정단계(22) 및 음각단계(23)를 포함한다. The processing step 20 according to the present invention includes a stabilization step 21 , a setting step 22 and an engraving step 23 as shown in FIG. 2 .

안정화단계(21)는 펨토초 레이저(R)를 이용한 가공 환경을 미리 설정하여 안정화시킨다. 이러한 안정화단계(21)에서 작업자는 최소 24시간 이전에 펨토초 레이저(R)의 전원을 온(ON)시켜 안정화시킴이 좋다. In the stabilization step 21, the processing environment using the femtosecond laser (R) is preset and stabilized. In this stabilization step 21, it is good for the operator to stabilize by turning on the power of the femtosecond laser (R) at least 24 hours before.

설정단계(22)는 펨토초 레이저(R)의 가공 조건을 설정시킨다. 이러한 설정단계(22)는 펨토초 레이저(R)의 레이저 초점 및 코어(M)가 놓여지는 스테이지(미도시)와 같은 가공 환경을 가공 조건에 적합하도록 설정한다. 이때, 펨토초 레이저(R)의 가공 환경이 가공 조건에 부합하지 않을 경우, 레이저 가공의 얼라인먼트(alignment)가 틀어질 수 있다. The setting step 22 sets the processing conditions of the femtosecond laser (R). In this setting step 22, a processing environment such as a laser focus of the femtosecond laser R and a stage (not shown) on which the core M is placed is set to suit the processing conditions. At this time, when the processing environment of the femtosecond laser (R) does not meet the processing conditions, the alignment of the laser processing may be misaligned.

또한, 설정단계(22)는 대면적 코어(M)에 대한 가공이 요구될 경우, 코어(M)의 가공 구역이 분할되도록 코어(M)가 놓여지는 스테이지가 이동되도록 설정할 수 있다. In addition, in the setting step 22 , when processing of the large-area core M is required, the stage on which the core M is placed may be set to move so that the processing zone of the core M is divided.

음각단계(23)는 설정단계(22)에서 설정된 가공 환경에서 코어(M)에 음각 패턴을 패터닝하여 음각홈(I)을 제조하게 된다. 여기서, 음각단계(23)는 펨토초 레이저(R)의 가공 조건을 확인하면서, 코어(M)에 대한 음각홈(I)을 패터닝한다. 이러한 음각단계(23)는 도 3의 도시와 같이, 펨토초 레이저(R)가 미도시된 스테이지에 고정된 코어(M)와 마주하도록 이동한 상태에서, 마주하는 코어(M)의 가공면에 레이저를 조사하여 미세한 격자 형상의 음각홈(I)을 형성시킨다. The engraving step 23 is to pattern the engraved pattern on the core (M) in the processing environment set in the setting step 22 to manufacture the engraved groove (I). Here, the engraving step 23 is to pattern the engraved groove (I) for the core (M) while checking the processing conditions of the femtosecond laser (R). In this engraving step 23, as shown in FIG. 3, the femtosecond laser (R) is moved to face the core (M) fixed to the stage (not shown), and the laser is applied to the processing surface of the facing core (M). is irradiated to form an intaglio groove (I) in the shape of a fine grid.

이때, 펨토초 레이저(R) 또는 스테이지(미도시)는 기 설정된 경로를 따라 이동하면서 코어(M)의 표면에 레이저를 조사할 수 있다. 이러한 펨토초 레이저(R)의 레이저 세기 및 속도를 조절하면서, 코어(M)에 형성되는 음각홈(I)의 폭 및 깊이를 조절할 수 있다. In this case, the femtosecond laser (R) or the stage (not shown) may irradiate the laser to the surface of the core (M) while moving along a preset path. While controlling the laser intensity and speed of the femtosecond laser (R), the width and depth of the intaglio groove (I) formed in the core (M) can be adjusted.

한편, 음각단계(23)는 펨토초 레이저(R)를 기 설정된 레이저 세기 범위내에서 적어도 1회 이상 반복하여 조사하여, 코어(M)DP 음각홈(I)을 음각 가공한다. 여기서, 본 발명에서 설명하는 펨토초 레이저(R)는 파장(Wavelength) 1030nm, 빔 품질(Beam Quality) 1.3, 최대 세기(Max power) 4W, 최대 펄스 에너지(Max pulse energy) 4, 반복률(Repetition rate) 100KHz ~ 10MHz 및 펄스폭(Pulse duration)인 400fs ~ 5ps 인 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. On the other hand, the engraving step 23 repeatedly irradiates the femtosecond laser (R) within a preset laser intensity range at least once or more to engrave the core (M)DP engraving groove (I). Here, the femtosecond laser (R) described in the present invention has a wavelength of 1030 nm, a beam quality of 1.3, a maximum power of 4W, a maximum pulse energy of 4, and a repetition rate. It is exemplified as 100KHz ~ 10MHz and 400fs ~ 5ps, which is a pulse duration, but is not limited thereto.

이러한 펨토초 레이저(R)를 이용하여 음각단계(23)에서 코어(M)에 조사되는 펨토초 레이저(R)의 세기 범위는 20 내지 80%이며, 1 내지 30회 반복하여 코어(M)로 반복 조사하여 음각홈(I)이 마련된 코어(M)을 제조하게 된다. 보다 바람직하게는, 음각단계(23)에서 펨토초 레이저(R)는 최대 세기 4W 대비하여, 대략 37%의 세기로 6회 이상 반복하여 코어(M)에 레이저를 조사함이 좋다. The intensity range of the femtosecond laser (R) irradiated to the core (M) in the engraving step 23 using such a femtosecond laser (R) is 20 to 80%, and repeated 1 to 30 times to repeatedly irradiate the core (M). Thus, a core (M) provided with an intaglio groove (I) is manufactured. More preferably, in the engraving step 23, the femtosecond laser (R) is preferably irradiated with the laser to the core (M) by repeating 6 or more times with an intensity of approximately 37% in contrast to the maximum intensity of 4W.

참고로, 음각단계(23)에서 펨토초 레이저(R)를 반복 조사하는 이유는, 한번의 가공으로 원하는 최대 깊이까지 코어(M)에 대한 가공이 어려울 수 있으며, 무리한 가공으로 인한 불량을 방지하기 위함이다. 또한, 펨토초 레이저(R)의 초점을 유지한 상태로 일정 횟수 이상, 일례로 30회 이상 반복 조사하면, 가공이 더 이상 진행되지 않고 코어(M) 표면이 열에 의해 변형될 수 있다. 이에 따라, 펨토초 레이저(R)의 반복 횟수를 기 설정된 범위 즉, 1 내지 30회 이내에서 반복 수행함으로써, 원하는 깊이의 음각홈(I)을 가공함이 바람직하다. For reference, the reason for repeatedly irradiating the femtosecond laser (R) in the engraving step 23 is that it may be difficult to process the core (M) up to the desired maximum depth with one processing, and to prevent defects due to excessive processing. am. In addition, if the femtosecond laser (R) is irradiated repeatedly for a certain number of times or more, for example, 30 times or more while maintaining the focus, the processing does not proceed any more and the surface of the core (M) may be deformed by heat. Accordingly, by repeating the number of repetitions of the femtosecond laser (R) within a preset range, that is, 1 to 30 times, it is preferable to process the intaglio groove (I) of a desired depth.

한편, 음각단계(23)에서 코어(M)로 조사되는 레이저 세기의 범위(20 내지 80%)내에서, 레이저 세기가 낮을수록 반복 횟수 범위(1 내지 30회) 내에서 반복 횟수를 증가시키고 레이저 세기가 높을수록 반복 횟수를 감소시킴으로써, 레이저 세기 범위내에서 유사한 가공 효과를 구현할 수 있다. 이때, 펨토초 레이저(R)의 반복 횟수가 증가할수록 음각홈(I)의 깊이가 더 깊어질 수 있다. 또한, 펨토초 레이저(R)의 초점이 코어(M)의 가공면보다 위에 위치할 경우에는 가공 폭이 감소하며, 레이저 초점이 코어(M)의 가공면보다 아래에 위치할 경우에는 가공 폭이 증가할 수 있다. On the other hand, within the range (20 to 80%) of the laser intensity irradiated to the core (M) in the engraving step 23, the lower the laser intensity, the higher the number of repetitions within the range (1 to 30 times) of the number of repetitions, and the laser By reducing the number of repetitions as the intensity increases, a similar processing effect can be realized within the laser intensity range. In this case, as the number of repetitions of the femtosecond laser R increases, the depth of the intaglio groove I may become deeper. In addition, when the focus of the femtosecond laser (R) is located above the processing surface of the core (M), the processing width is reduced, and when the laser focus is located below the processing surface of the core (M), the processing width can be increased. there is.

이러한 펨토초 레이저(R)의 레이저 세기 범위와 횟수가 기 설정 범위를 벗어날 경우, 도 4 및 도 5와 같이 제조되는 음각홈(I)의 불량이 야기된다. If the laser intensity range and the number of times of the femtosecond laser (R) are out of the preset range, defects in the intaglio groove (I) manufactured as shown in FIGS. 4 and 5 are caused.

보다 구체적으로, 도 4의 도시와 같이, 펨토초 레이저(R)의 세기가 20% 이하와 같이 기 설정된 범위보다 낮은 세기로 조사될 경우, 0.5um 이상인 충분한 깊이의 음각홈(I) 가공이 어렵다. 그로 인해, 낮은 레이저 세기로 제조된 음각홈(I)의 경우, 도 4의 (b)와 같이, 음각홈(I)의 너비와 깊이가 불균일한 불량이 야기된다. 참고로, 펨토초 레이저(R)의 레이저 세기가 낮은 상태에서 조사 횟수를 증가시켜도, 음각홈(I)의 품질 개선에 영향을 미치지 않는다. More specifically, as shown in Figure 4, when the intensity of the femtosecond laser (R) is irradiated with an intensity lower than a preset range, such as 20% or less, it is difficult to process the intaglio groove (I) with a sufficient depth of 0.5um or more. Therefore, in the case of the intaglio groove (I) manufactured with a low laser intensity, as shown in FIG. For reference, even if the number of irradiation is increased in a state where the laser intensity of the femtosecond laser (R) is low, it does not affect the quality improvement of the intaglio groove (I).

반면에, 펨토초 레이저(R)의 세기가 80% 이상으로 기 설정됨 범위보다 높을 경우에는, 도 5의 (a)와 같이 코어(M) 표면의 열에너지에 의해 손상되어 가공된 파편이 음각홈(I)의 주변에 붙는 품질 저하가 야기된다. 즉, 도 5의 (b)와 같이, 불균일한 깊이의 음각홈(I)이 가공됨과 아울러, 파편으로 인한 음각홈(I) 주위의 오염이 발생될 수 있다. On the other hand, when the intensity of the femtosecond laser (R) is higher than the preset range by 80% or more, the fragments damaged by thermal energy on the surface of the core (M) as shown in FIG. It causes deterioration of quality sticking to the periphery of I). That is, as shown in (b) of Figure 5, while the intaglio groove (I) of non-uniform depth is processed, contamination around the intaglio groove (I) due to debris may occur.

한편, 도 6의 도시와 같이, 기 설정된 세기 범위 예컨대, 37% 정도의 세기로 6회 가량 반복하여 펨토초 레이저(R)가 레이저를 조사할 경우, 음각홈(I)이 균일한 깊이로 형성되게 된다. 뿐만 아니라, 음각홈(I)의 주위로 파편과 같은 불순물의 오염이 없어, 고품질의 코어(M) 즉, 음각홈(I)이 마련된 몰드가 제조될 수 있게 된다. 여기서, 펨토초 레이저(R)가 음각 성형시키는 미세 격자 패턴 중에서 상대적으로 격자의 폭이 가장 큰 패턴에서 격자의 폭이 가장 작은 패턴 순으로 레이저 가공을 수행할 수 있다. 이러한 펨토초 레이저(R)의 각 가공에 따라 출력되는 레이저의 세기 및 이동속도를 조절하여 코어(M)의 표면에 형성되는 음각홈(I)의 폭 및 깊이를 조절할 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the femtosecond laser (R) irradiates the laser repeatedly with a preset intensity range, for example, an intensity of about 37%, the intaglio groove (I) is formed to a uniform depth. do. In addition, there is no contamination of impurities such as debris around the intaglio groove (I), so that a high-quality core (M), that is, a mold in which the intaglio groove (I) is provided can be manufactured. Here, laser processing may be performed in the order of the pattern having the largest width of the grating to the pattern having the smallest width of the grating among the fine grating patterns that the femtosecond laser (R) engraves. It is possible to adjust the width and depth of the intaglio groove (I) formed on the surface of the core (M) by adjusting the intensity and movement speed of the laser output according to each processing of the femtosecond laser (R).

후처리단계(30)는 음각홈(I)이 마련된 코어(M)을 후처리한다. 이러한 후처리단계(30)는 탈이온수(DI, Deionized water)를 음각홈(I)이 마련된 코어(M)에 25분 이상 분사하여 세정한다. 본 실시예에서는 후처리단계(30)에서 코어(M)의 음각홈(I)으로 대략 90도의 온도를 가지는 탈이온수를 30분 이상 초음파 분사하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정하지 않는다. 즉, 후처리단계(30)에서 분사되는 탈이온수가 상온의 온도를 가질 수 있다. 다만, 탈이온수는 10분 이상 120분 이내로 초음파 분사되는 것이 좋다. 여기서 탈이온수의 분사시간이 10분보다 짧은 경우 잔여물이 충분히 제거되지 않을 수 있기 때문에 적어도 10분이상 초음파 분사되는 것이 좋다. Post-processing step 30 is to post-process the core (M) provided with the intaglio groove (I). In this post-treatment step 30, deionized water (DI) is sprayed onto the core M provided with the intaglio groove I for 25 minutes or more to be cleaned. In the present embodiment, it is exemplified by ultrasonically spraying deionized water having a temperature of approximately 90 degrees into the intaglio groove I of the core M in the post-treatment step 30 for 30 minutes or more, but is not limited thereto. That is, the deionized water sprayed in the post-treatment step 30 may have a temperature of room temperature. However, it is recommended that deionized water be ultrasonically sprayed for 10 minutes or more and within 120 minutes. Here, if the spraying time of deionized water is shorter than 10 minutes, the residue may not be sufficiently removed, so it is preferable to ultrasonically spray for at least 10 minutes.

이러한 후처리단계(30)는 코어(M)을 초음파 세척 방식으로 클리닝하여, 코어(M)와 음각홈(I) 내에 존재하는 침전물 및 버(Burr)와 같은 잔여물을 제거한다. 이때, 후처리단계(30)에서도 코어(M)으로부터 제거되지 않은 잔여물은 후술할 사출단계(40)를 포함하는 유체 분석용 칩 제작방법(100)(도 7 참조)에서 고온 및 고압에 의해 제거될 수 있다. In this post-treatment step 30, the core M is cleaned in an ultrasonic cleaning method to remove residues such as deposits and burrs existing in the core M and the intaglio groove I. At this time, the residue that is not removed from the core M even in the post-processing step 30 is produced by high temperature and high pressure in the fluid analysis chip manufacturing method 100 (see FIG. 7 ) including an injection step 40 to be described later. can be removed.

참고로, 후처리단계(30)에서 탈이온수가 아닌 고온의 알코올이 사용될 경우, 내식성이 높은 스타박스를 포함하는 코어(M)의 재질 특성에 의해 녹이 발생될 수 있다. 그러나, 탈이온수는 스타박스를 포함하는 코어(M)의 재질과 간섭되지 않으면서도, 코어(M)이 잔여물을 효과적으로 제거하여 클리닝할 수 있다. For reference, when high-temperature alcohol, not deionized water, is used in the post-treatment step 30, rust may be generated due to the material properties of the core M including the starbox having high corrosion resistance. However, the deionized water does not interfere with the material of the core M including the starbox, and the core M can effectively remove the residue for cleaning.

이상과 같은 준비단계(10), 가공단계(20) 및 후처리단계(30)를 거쳐 제조된 금형인 코어(M)를 이용하는 유체 분석용 칩의 제작방법(100)이 도 7에 도시된다. 7 shows a method 100 for manufacturing a chip for fluid analysis using the core M, which is a mold manufactured through the preparation step 10, the processing step 20, and the post-processing step 30 as described above.

도 7을 참고하면, 유체 분석용 칩의 제작방법(100)은 도 1에 도시된 금형 제작방법(1)에 의해 금형인 코어(M)가 제작되면, 사출 성형에 의해 유체 분석용 칩을 제작하는 사출단계(40)를 포함한다. 이러한 사출단계(40)는 도 8과 같이, 레이저(R)에 음각홈(I)이 가공된 금형인 코어(M)와 코어(M)와 마주하는 서브 금형(SM)의 사이로 사출물이 주입됨으로써, 음각홈(I)에 사출물(W)이 채워진다. 이때, 코어(M)와 서브 금형(SM) 사이의 공간은 진공 상태이며, 사출물(W)은 액상의 고온 플라스틱 수지를 포함한다. Referring to FIG. 7 , in the manufacturing method 100 of the chip for fluid analysis, when the core M, which is a mold, is manufactured by the mold manufacturing method 1 shown in FIG. 1 , the chip for fluid analysis is manufactured by injection molding. It includes an injection step (40). In this injection step 40, as shown in FIG. 8, the injection material is injected between the core M, which is a mold in which the intaglio groove I is processed by the laser R, and the sub mold SM facing the core M. , the injection material (W) is filled in the intaglio groove (I). At this time, the space between the core M and the sub mold SM is in a vacuum state, and the injection product W includes a liquid high-temperature plastic resin.

코어(M)와 서브 금형(SM) 사이에 주입된 사출물(W)이 경화되면, 도 9의 도시와 같이 코어(M)와 서브 금형(SM)이 제거되어 대상체(O)가 성형된다. 이렇게 양각돌기(E)가 대상체(O)에 사출 성형된 후에 코어(M)가 제거됨으로써, 최종적으로 음각홈(I)에 대응되는 양각 돌기(E)가 마련된 대상체(O)를 제조할 수 있게 된다. When the injection-molded product W injected between the core M and the sub-mold SM is cured, the core M and the sub-mold SM are removed as shown in FIG. 9 to mold the object O. As shown in FIG. After the embossed protrusion (E) is injection molded into the object (O), the core (M) is removed, so that the object (O) provided with the embossed protrusion (E) corresponding to the intaglio groove (I) can be finally manufactured. do.

한편, 도 10을 참고하면, 코어(M)의 가공면과 레이저(R) 사이의 거리에 따른 가공률이 개략적으로 도시된다. 도 10과 같이, 코어(M)의 가공면과 레이저(R) 사이의 거리를 가변시키면서 측정된 가공률은 30μm 이상에서 가공률이 급격히 감소됨을 확인할 수 있다. 여기서, 가공률은 코어(M)의 가공면과 레이저(R)의 초점면이 일치할 때의 가공 깊이를 100%로 기준으로 측정된 값이다. Meanwhile, referring to FIG. 10 , the processing rate according to the distance between the processing surface of the core M and the laser R is schematically illustrated. As shown in FIG. 10 , it can be seen that the machining rate measured while varying the distance between the machining surface of the core M and the laser R is rapidly reduced at 30 μm or more. Here, the processing rate is a value measured on the basis of 100% of the processing depth when the processing surface of the core (M) and the focal plane of the laser (R) coincide.

이와 같이, 코어(M)의 가공면과 레이저(R) 사이의 거리가 30μm 이상에서는 가공 품질이 저하됨에 따라, 코어(M)의 평탄도는 30μm 이하가 바람직하다. 참고로, 본 실시예에 의한 코어(M)는 10μm의 평탄도를 가지는 것으로 예시한다. As described above, when the distance between the processing surface of the core M and the laser R is 30 μm or more, the processing quality deteriorates, and the flatness of the core M is preferably 30 μm or less. For reference, the core M according to the present embodiment is exemplified as having a flatness of 10 μm.

본 발명에서는 대상체(O)가 유체 시료를 분석할 수 있는 유체 분석용 칩(100)을 포함하며, 이러한 유체 분석용 칩(100)의 일 예가 도 11에 도시된다. 도 11의 도시와 같이, 유체 분석용 칩(100)은 상판(110)과 하판(120)이 상호 적층되며, 상판(110)에는 유체 시료가 유입 및 배출될 수 있는 유입구(111) 및 배출구(112)가 마련된다. 또한, 도 12의 도시와 같이, 유입구(111)로 유입된 유체 시료는 상판(110)과 하판(120) 사이에 마련된 미세 채널(130)을 경유하여 배출구(112)로 배출된다. In the present invention, the subject O includes a fluid analysis chip 100 capable of analyzing a fluid sample, and an example of the fluid analysis chip 100 is shown in FIG. 11 . As shown in FIG. 11 , in the fluid analysis chip 100 , the upper plate 110 and the lower plate 120 are stacked with each other, and the upper plate 110 has an inlet 111 and an outlet through which a fluid sample can be introduced and discharged ( 112) is provided. Also, as shown in FIG. 12 , the fluid sample introduced into the inlet 111 is discharged to the outlet 112 via the microchannel 130 provided between the upper plate 110 and the lower plate 120 .

이때, 미세 채널(130)에는 복수의 양각 돌기(E)가 마련되어, 미세 채널(130) 내부에서 유동하는 유체 시료의 분석을 위한 복수개의 세포 수용홈을 형성하게 된다. 이러한 복수의 양각 돌기(E)는 도 1에 도시된 레이저 가공에 의한 금형 제작방법(1)으로 제조된 금형 즉, 코어(M)를 이용하여 도 8 내지 도 10와 같은 사출 성형을 통하여 하판(120)에 형성되게 된다. At this time, a plurality of embossed protrusions E are provided in the microchannel 130 to form a plurality of cell receiving grooves for analysis of a fluid sample flowing in the microchannel 130 . The plurality of embossed protrusions (E) is a lower plate through injection molding as in FIGS. 120) is formed.

이러한 양각 돌기(E)를 구비하는 유체 분석용 칩(100)을 이용한 유체 시료 분석은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 도시 및 설명은 생략한다. Since the analysis of a fluid sample using the chip 100 for fluid analysis having such embossed protrusions E is not the gist of the present invention, detailed illustration and description will be omitted.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that it can be done.

C: 코어
R: 펨토초 레이저
I: 음각홈
E: 양각 돌기
O: 대상체
C: core
R: Femtosecond laser
I: engraved groove
E: embossed
O: object

Claims (6)

가공할 코어를 마련하는 준비단계;
상기 코어로 레이저를 조사하여 음각홈을 패터닝 가공하는 가공단계; 및
상기 음각홈이 마련된 상기 코어를 후처리하는 후처리단계;
를 포함하며,
상기 레이저는 펨토초(Femto second) 또는 피코초(Pico second) 레이저를 포함하되 상기 레이저는 4W의 최대 세기를 가지고,
상기 준비단계는 평탄도가 30um 이내이며 HRC 40 이상의 고경도 금속 재질의 상기 코어를 마련하고,
상기 가공단계는 상기 레이저를 20 내지 80%의 세기 범위내에서 1 내지 30회 상기 코어로 반복 조사하여, 상기 코어에 상기 음각홈을 패터닝 가공하며,
상기 가공단계는,
상기 레이저를 안정화시키는 안정화단계;
상기 레이저의 가공 환경을 설정시키는 설정단계; 및
상기 설정단계에서 설정된 상기 가공 환경에서 상기 코어에 상기 음각홈을 패터닝하는 음각단계;
를 포함하고,
상기 설정단계는 상기 레이저의 초점 및 상기 코어가 놓여지는 스테이지를 설정하되, 상기 코어의 가공 구역이 분할될 경우에는 상기 코어가 놓여지는 스테이지의 이동을 설정하고,
상기 음각단계는 상기 레이저가 기 설정된 경로를 따라 이동하면서 상기 코어의 표면에 레이저를 조사하되, 상기 레이저의 세기 및 속도를 조절하면서 상기 코어에 형성되는 음각홈의 폭 및 깊이를 조절하고, 패터닝되는 상기 음각홈의 폭이 큰 패턴에서 폭이 작아지는 패턴 순으로 상기 레이저 가공이 수행되는 레이저 가공에 의한 금형 제작방법에 의해 제작된 금형을 이용하여 유체 분석용 칩을 제작하는 방법에 있어서,
상기 금형과 서브 금형 사이에 사출물을 주입하는 단계;
상기 금형에 형성된 상기 음각홈에 상기 사출물을 채우는 단계; 및
상기 금형과 상기 서브 금형 사이에 주입된 사출물이 경화되면, 상기 금형 및 상기 서브 금형을 제거하여 양각 돌기가 형성된 유체분석용 칩을 제조하는 단계;
를 포함하고,
상기 양각 돌기 상단의 양측은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 분석용 칩을 제작하는 방법.
A preparation step of preparing a core to be machined;
A processing step of patterning an intaglio groove by irradiating a laser to the core; and
a post-processing step of post-processing the core provided with the intaglio groove;
includes,
The laser includes a femtosecond (Femto second) or picosecond (Pico second) laser, but the laser has a maximum intensity of 4W,
The preparation step is to prepare the core of a high hardness metal material having a flatness within 30um and HRC 40 or higher,
In the processing step, the laser is repeatedly irradiated to the core 1 to 30 times within an intensity range of 20 to 80%, and the intaglio groove is patterned on the core,
The processing step is
stabilizing the laser;
a setting step of setting the processing environment of the laser; and
an engraving step of patterning the engraved groove on the core in the machining environment set in the setting step;
including,
In the setting step, the focus of the laser and the stage on which the core is placed are set, and when the processing zone of the core is divided, the movement of the stage on which the core is placed is set,
In the engraving step, the laser is irradiated to the surface of the core while moving along a preset path, adjusting the width and depth of the engraved groove formed in the core while controlling the intensity and speed of the laser, and patterning In the method of manufacturing a chip for fluid analysis by using a mold manufactured by a mold manufacturing method by laser processing in which the laser processing is performed in the order of the pattern in which the width of the intaglio groove is large in the pattern,
injecting an injection product between the mold and the sub mold;
filling the injection-molded material in the engraved groove formed in the mold; and
When the injection-molded product injected between the mold and the sub-mold is cured, removing the mold and the sub-mold to manufacture a fluid analysis chip having embossed protrusions;
including,
A method of manufacturing a chip for fluid analysis, characterized in that both sides of the upper end of the embossed protrusion are formed in a curved surface.
제1항에 있어서,
상기 안정화단계는 상기 레이저의 전원을 24시간 이전에 온시키는 레이저 가공에 의한 유체 분석용 칩을 제작하는 방법.
According to claim 1,
The stabilization step is a method of manufacturing a chip for fluid analysis by laser processing in which the power of the laser is turned on 24 hours before.
제1항에 있어서,
상기 후처리단계는 탈이온수(DI, Deionized water)를 이용하여 초음파 세척 방식으로 상기 코어를 10분 이상 120분 이내로 클리닝하는 레이저 가공에 의한 유체 분석용 칩을 제작하는 방법.
According to claim 1,
The post-processing step is a method of manufacturing a chip for fluid analysis by laser processing in which the core is cleaned in an ultrasonic cleaning method within 10 minutes or more and within 120 minutes using deionized water (DI).
평탄도가 30um 이내이며 적어도 HRC 40 이상의 고경도 금속재질을 포함하는 코어; 및
상기 코어에 레이저 가공에 의해 패터닝되는 음각홈;
을 포함하며,
상기 레이저는 펨토초(Femto second) 또는 피코초(Pico second) 레이저를 포함하되 상기 레이저는 4W의 최대 세기를 가지며,
상기 음각홈은 레이저를 20 내지 80%의 세기 범위내에서 1 내지 30회 상기 코어로 반복 조사하여 가공하되, 상기 레이저가 기 설정된 경로를 따라 이동하면서 상기 코어의 표면에 레이저를 조사하되, 상기 레이저의 세기 및 속도를 조절하면서 상기 코어에 형성되는 음각홈의 폭 및 깊이를 조절하고, 패터닝되는 상기 음각홈의 폭이 큰 패턴에서 폭이 작아지는 패턴 순으로 상기 레이저 가공이 수행되고,
상기 음각홈을 가공하기 이전에, 상기 레이저의 초점 및 상기 코어가 놓여지는 스테이지를 설정하며, 상기 코어의 가공 구역이 분할될 경우에는 상기 스테이지의 이동이 설정되는 금형을 이용하여 유체 분석용 칩을 제작하는 방법에 있어서,
상기 금형과 서브 금형 사이에 사출물을 주입하는 단계;
상기 금형에 형성된 상기 음각홈에 상기 사출물을 채우는 단계; 및
상기 금형과 상기 서브 금형 사이에 주입된 사출물이 경화되면, 상기 금형 및 상기 서브 금형을 제거하여 양각 돌기가 형성된 유체 분석용 칩을 제조하는 단계;
를 포함하고,
상기 양각 돌기의 상단의 양측은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 분석용 칩을 제작하는 방법.
A core having a flatness of less than 30um and comprising a high-hardness metal material of at least HRC 40 or higher; and
an intaglio groove patterned by laser processing on the core;
includes,
The laser includes a femtosecond (Femto second) or picosecond (Pico second) laser, but the laser has a maximum intensity of 4W,
The intaglio groove is processed by repeatedly irradiating the laser to the core 1 to 30 times within an intensity range of 20 to 80%, and irradiating the laser to the surface of the core while the laser moves along a preset path, the laser Adjusting the width and depth of the intaglio groove formed in the core while controlling the intensity and speed of the laser processing is performed in the order of the pattern in which the width of the intaglio groove is patterned from a large pattern to a small width,
Before machining the intaglio groove, the focus of the laser and the stage on which the core is placed are set, and when the processing area of the core is divided, the fluid analysis chip is used using a mold in which the movement of the stage is set. In the manufacturing method,
injecting an injection product between the mold and the sub mold;
filling the injection-molded material in the engraved groove formed in the mold; and
manufacturing a fluid analysis chip having embossed protrusions formed by removing the mold and the sub mold when the injection molded product between the mold and the sub mold is cured;
including,
A method of manufacturing a chip for fluid analysis, characterized in that both sides of the upper end of the embossed protrusion are formed in a curved surface.
제4항에 있어서,
상기 레이저는 전원이 24시간 이전에 온(ON)되어 안정화된 후에, 상기 음각홈을 가공하는 유체 분석용 칩을 제작하는 방법.
5. The method of claim 4,
The laser is turned on (ON) before 24 hours and after stabilization, a method of manufacturing a fluid analysis chip for processing the intaglio groove.
제4항에 있어서,
상기 코어로 탈이온수(DI, Deionized water)가 10분 이상 120분 이내로 초음파 분사되어 상기 음각홈이 클리닝되는 유체 분석용 칩을 제작하는 방법.
5. The method of claim 4,
A method of manufacturing a chip for fluid analysis in which deionized water (DI) is ultrasonically sprayed into the core within 10 minutes or more and within 120 minutes to clean the intaglio grooves.
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