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레이저 유도 딥 에칭과 구면수차 보조 필라멘테이션 기반 유리 초정밀 미세가공

Laser-Induced Deep Etching and Spherical-Aberration-Assisted Filamentation for Ultraprecise Glass Micromachining

연구 내용

구면수차 보조 필라멘테이션과 레이저 유도 딥 에칭을 결합해 융합석영 및 NXT 유리의 고정밀 미세홀 가공을 구현하는 연구

유리 재료는 물성이 우수하지만 취성 때문에 정밀 가공이 어렵고, 열·기계적 응력에 민감합니다. 연구에서는 펨토초 레이저 빔에 구면수차를 의도적으로 도입해 얇고 안정적인 필라멘트를 생성함으로써 표준 필라멘테이션에서 나타나는 비의도 플라즈마 및 열 변형을 억제하는 접근을 사용합니다. 이후 Laser-Induced Deep Etching(LIDE)과 공정 조건을 결합해 고종횡비 미세홀을 제작하고, 테이퍼를 줄이며 측벽 거칠기와 재현성을 확보하는 방향으로 최적화를 수행합니다. 또한 HF 기반 화학 에칭 조합과 레이저 공정 조건을 함께 조절하여 NXT 유리 가공 성능을 개선합니다. 이를 통해 광학·미세유체 소자용 구조 제작을 위한 공정 기반을 구축합니다.

관련 연구 성과

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연구 흐름

초기에는 NXT 유리에서 레이저 유도 딥 에칭 공정의 핵심 변수를 정리하고, HF 기반 화학 에칭 조건을 포함해 가공 형상을 좌우하는 파라미터를 최적화하는 연구를 수행했습니다. 이후 에칭 균일성과 종횡비 향상을 목표로 레이저-화학 공정 조합을 확장하며 공정 재현성을 높였습니다. 최근에는 유리 취성에 따른 손상과 열 변형 문제를 줄이기 위해 구면수차 보조 필라멘테이션을 도입하고, LIDE와 결합해 초고정밀 미세홀 가공으로 전개하는 흐름을 보입니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • 광학 마이크로구조 제작
  • 미세유체 칩용 유리 몰드 제작
  • 마이크로 전자 소자 매립 구조 가공
  • 저손상 유리 드릴링 공정
  • 고종횡비 미세홀 제조
  • 테이퍼 최소화 미세 채널 형성
  • 반복 생산용 공정 창 모델링
  • 광학 센서 하우징 미세패턴 가공
  • 미세 필터 및 디퓨저 구조 제작
  • 유리 기반 마이크로 열관리 구조

관련 논문

구분

제목

1

Optimizing laser-induced deep etching technique for micromachining of NXT glass

2

Optimization of laser process method and HF-based chemical etchants for laser-induced deep etching of NXT glass

3

Ultra-high-precision fused silica micro-hole machining via spherical aberration-assisted filamentation and laser-induced deep etching

4

Ultra-high-precision fused silica micro-hole machining via spherical aberration-assisted filamentation and laser-induced deep etching