레이저 유도 습식에칭을 이용한 티타늄의 3차원 미세가공 = Laser-induced wet etching of Ti(titanium) for three dimensional micromachining

국문 초록 (Abstract)

레이저 유도 에칭을 이용한 티타튬 박판의 미세가공시 발생하는 현상을 실험조건에 따라 관찰하였다. 시편의 애칭율은 레이저 출력 및 빔의 조사시간이 길어질수록 증가하지만 가공깊이가 깊어질수록 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 가공깊이에 따른 애칭율의 감소는 가공중 발생하는 미세기포에 의한 레이저 빔의 산란 및 벽면에 흡수와 같은 에너지 감소와 좁은 가공부 내에서 애칭용액의 확산이 원활하게 일어나지 않는 것에 기인한 것으로 추정된다. 종횡비가 큰 홈의 가공을 위해서는 이송속도를 낮추어 열이 깊이 방향으로 전도되는 시간을 충분히 제공하고 에칭용액의 확산이 원활한 범위내에서의 점성을 유지하여야 하며, 반대로 얕고 넓은 홈 가공을 위해서는 레이저 출력을 높여 반응영역을 증가시키며 이송속도도 증가시켜 열이 깊이 방향으로 확산되는 시간을 줄인다. 레이저 유도 에칭 공정은 너비와 깊이 조절이 가능하고 가공표면이 깨끗하므로 미세 3차원 구조물 제조에 응용하면 치수정밀도와 표면상태가 우수한 미세 구조물을 제조할 수 있다.
레이저 에칭공정은 높은 온도로 가열된 좁은 영역에서 용액과의 화학반응에 의해 소재가 제거되므로 가공 중 필연적으로 미세한 기포가 발생하는데 이 기포에 의해 레이저 빔이 산란되고 또 이 기포가 빠져나가는 양상에 따라 가공형상이 영향을 받으므로 좀 더 정밀한 구조물 제작을 위해서는 기포 발생을 억제하거나 기포 배출을 조절하는 방법에 대한 연구가 필요하다.