일반기술

MEMS 공정을 이용한 미소 냉각기 구조 제작

○ 본 기술은 양산 개념의 미소 냉각기 Mold 제작 및 특성 개선 기술임.- 전자 제품의 소형화 및 고기능화에 따른 열 발생으로 인한 System 고장율의 증가가 심각한 문제로 대두되고 있는 지금 냉각 기술의 개발은 매우 중요하다 할 수 있으며, 현재 Heat sink, heat pipe 등 새로운 형태의 냉각기가 개발되고 있으나 무동력 작동 및 소형화가 가능하고 냉각 효율과 신뢰성이 뛰어난 micro CPL(Capillary Pumped Loop)이 향후 소형 System에 가장 적합한 미소 냉각기로 각광 받을 것으로 예상됨(446A0555)○ 기술사양 - 미소 냉각기 Test 구조물▶ 재질 : Cu & glass (상, 하판 구조물), ▶ 크기 : 50x50x2㎣, ▶ Micro channel : 100/100 ±2.0㎛, ▶ Micro Pin : 50㎛ x 50㎛ ±3.0㎛, ▶ channel depth : 200 ±3.0㎛ - BN X-선 마스크 제작 기술 : 기존 SiN membrane 마스크를 대체할 수 있는 새로운 재질인 BN Sheet를 이용하여 X-선 마스크를 제작, Au absorber 도금 시 발생하는 계면 응력을 최소화하기 위하여 적절한 도금 조건을 확립하여 그 결과 평균 전류밀도 0.1㎃/d㎡ 일 때 가장 안정된 도금층을 얻을 수 있었으며 이때 Au absorber의 두께는 X-선 intensity 및 미소 냉각기 하판 제작용 PMMA 감광체의 두께를 고려하여 18㎛로 하였음▶ 저응력 Au 도금 공정, ▶ micro channel pattern : 100/100 ±1.0㎛, ▶ pin size : 50㎛ x 50㎛- X-선 노광조건 : 제작된 BN X-선 마스크를 이용하여 적정 노광 조건▶ 포항가속기의 빔 에너지는 2.5GeV이고 평균 전류는 130mA이었으며, ▶ BN X-선 마스크를 이용 할 경우 PMMA 감광기판의 바닥면에 축적되는 dose가 4.5kJ/㎤ 일 때 가장 적절한 노광조건임을 확인- PMMA 현상 조건▶ 현상 조건 : megasonic cleaner를 이용, 적정 현상 시간은 상온에서 4시간이었으며 RIE를 이용하여 바닥에 잔존하는 PMMA 찌꺼기를 완전히 제거- 도금공정▶ 제작된 PMMA 구조물의 pattern 사이를 Cu 도금으로 채워 미소 냉각기 하판 Cu 구조물을 제작, 도금 시 발생하는 plating base와 도금 층 간의 계면응력을 최소화하기 위한 적정 도금 조건 확립 - 미소 냉각기 상, 하판 접합▶ 알루미나계 Paste의 스크린 인쇄 공정을 통해 하판 표면에 도포한 후 그 위에 상판을 align한 후 Pre-bonding을 하고, 이후 180℃/2hr의 저온 열처리 공정을 통해 궁극적인 접합을 수행- Si-Cu, Si-glass 투명 미소 냉각기 제작▶ ICP etching 및 bonding 공정을 이용하여 Si/glass로 이루어진 새로운 형태의 투명 micro CPL을 - 미소 냉각기 양산화를 위한 uMIM(micro Metal Injection Molding) 공정 개발▶ 양산화를 위한 새로운 정밀복제기술인 uMIM(micro Metal Injection Molding) 공정을 개발, LIGA 공정으로 제작된 정밀 금형을 Core 금형으로 사용, 1㎛ 이하의 W-Cu(20%) Powder와 Blinder가 혼합된 혼합 분말을 이용하여 micro channel 구조물(선폭 100㎛)의 성형 복제에 성공 - 양산화 향한 기반기술 확립