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  본 연구소에서 연구한 Nanoindentation을 이용한 Maskless 나노/마이크로 패턴가공공정개발을 소개합니다.

 
각종 소재의 나노/마이크로 연성영역 가공을 위한 D/B 구축 (기계적 성질 및 나노 변형 거동)
 
-프로브 형상에 따른 압입시험, 압흔관찰
-수직하중 및 가공깊이의 영향
-가공속도가 미치는 영향
-팁과 소재표면의 접촉형상의 영향
-기계적 성질 평가 및 재료의 탄-소성, 파단, 점탄성 거동 등의 조사
-극미세 패턴 제작을 위한 공정조건 조사 (패턴피치, 파일-업에 의한 교차부 박힘 현상)
-나노/마이크로 연성 영역 가공에 의한 소재의 변형 및 제거 메커니즘 조사
-고형화액과의 혼합비율이 기계적성질 및 점탄성에 미치는 영향
-creep
기계적 가공 변질층을 식각마스크로 사용한 철(convex)형 나노/마이크로 패턴 제작 (경취성 재료)
 
상기 연구결과를 바탕으로 경취성 (hard-brittle) 재료 표면에 요(groove)형 패턴을 형성 시킨 후 화학적 식각을 실시하여 철(convex)형의 패턴을 제작 UV경화형 나노임프린트 및 PDMS 주조공정용 스탬퍼로 적용 가능
 
나노스크레치에 의하여 소재 표면에 생성된 기계적 가공변질층이 가지는 식각 마스크 효과의 메커니즘 규명
 
 
식각 후 얻어지는 철(convex)형 나노/마이크로 구조체 형상 (폭, 높이, 반각, 종횡비) 제어에 관한 연구
: 수직하중의 변화가 미치는 영향
 
: 에칭액(Si(100):KOH, Pyrex:HF) 농도, 온도, 식각 시간
 
나노/마이크로 패턴의 도금에 의한 내구성 향상
 
상기 연구결과를 바탕으로 경취성 (hard-brittle) 재료 표면에 요(groove)및 철 (convex) 패턴을 형성 시킨 후
도금을 실시하여 내구성을 향상시킴
Hot-embossing 과 같은 열과 압력이 가해지는 대량 전사 공정용 몰드로 적용 가능
 
Cr or Ni 전주도금
  인덴테이션 테스트를 통한 패턴의 내구성 평가
(a) 도금시간에 따른 변화 (도금시간-코팅층 두께 곡선)
(b) 전류효율의 영향
(c) 습윤제의 종류 및 농도(0~15 wt.%) 변화
(a) 압입시험을 통한 패턴의 기계적 성질 측정
(b) 스크레치 실험에 의한 내구성 평가
The experimental setup of the hot embossing processes
(출처 :PSI)