KR100698409B1 - Method for manufacturing a micro hollow tube structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition - Google Patents
Method for manufacturing a micro hollow tube structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition Download PDFInfo
- Publication number
- KR100698409B1 KR100698409B1 KR1020050069304A KR20050069304A KR100698409B1 KR 100698409 B1 KR100698409 B1 KR 100698409B1 KR 1020050069304 A KR1020050069304 A KR 1020050069304A KR 20050069304 A KR20050069304 A KR 20050069304A KR 100698409 B1 KR100698409 B1 KR 100698409B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- microelectrode
- distance
- aspect ratio
- microtube
- high aspect
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/04—Tubes; Rings; Hollow bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
Abstract
본 발명은 3차원의 금속 마이크로 튜브 구조물 제작에 관한 것으로, 국부전기화학도금법을 이용한 높은 종횡비를 갖는 금속 마이크로 튜브를 제작하는 방법으로서, (a) 전기화학적 매체를 갖는 용기 내에 미세 전극을 갖는 전도성 전극과 전도성 기판을 제공하는 단계; (b)상기 전도성 기판의 표면과 상기 미세전극의 하단부 사이에 근접하지만 서로 이격될 정도의 거리가 형성되도록 상기 미세전극의 초기위치를 설정하는 단계; (c) 상기 전기 화학적 매체를 가로질러 상기 미세 전극과 상기 전도성 기판 사이에 임계전압보다 큰 전기적 포텐셜을 인가하는 단계;및 (d) 상기 미세 전극의 상기 하단부와 성장하는 금속 마이크로 튜브의 상단부 사이의 거리를 임계거리 이하로 유지하기 위해 상기 미세 전극을 이동시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 임계거리는 상기 금속 마이크로 튜브의 구조가 다공성에서 치밀한 구조로 바뀌는 지점에 해당하는 거리이며, 상기 임계전압은 상기 미세전극의 모서리와 중심부 사이의 전기장의 차이가 크게 발생하여, 상기 (d) 단계 중 강한 전기장을 갖는 상기 모서리를 따라 도금이 이루어짐으로써 튜브형태의 구조체가 만들어지는 시점에서의 인가된 전압인 것을 특징으로 하는 고 종횡비의 금속 마이크로 튜브 제작 방법을 제공한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the fabrication of three-dimensional metal microtube structures. The present invention relates to a method of manufacturing a metal microtube having a high aspect ratio using a local electrochemical plating method. Providing a conductive substrate; (b) setting an initial position of the microelectrode so that a distance is formed between the surface of the conductive substrate and the lower end of the microelectrode but spaced apart from each other; (c) applying an electrical potential greater than a threshold voltage between the microelectrode and the conductive substrate across the electrochemical medium; and (d) between the bottom of the microelectrode and the top of the growing metal microtube. Moving the microelectrode to maintain a distance below a critical distance, wherein the critical distance is a distance corresponding to a point where the structure of the metal microtube changes from a porous to a dense structure, and the threshold voltage is the fine voltage. The difference in the electric field between the edge and the center of the electrode is large, the plating is applied along the corner having a strong electric field during the step (d), characterized in that the applied voltage at the time when the tube-like structure is made It provides a high aspect ratio metal microtube manufacturing method.
국부전기화학도금법, 마이크로 금속 튜브, 접촉모드, 코히어런트 X-선 Local electrochemical plating method, micro metal tube, contact mode, coherent x-ray
Description
도 1. 국부전기화학도금법으로 높은 종횡비의 금속 튜브를 제작하는 방법의 도시.1 is an illustration of a method for fabricating a high aspect ratio metal tube by local electrochemical plating.
도 2. 미세 전극과 기판 사이에 형성되는 전기장의 예. 미세 전극 모서리(edge)에서 강한 전기장이 발생하는 것을 보인다. 2. Example of electric field formed between microelectrode and substrate. It is seen that a strong electric field occurs at the fine electrode edges.
도 3. 4.5 V의 인가전압에서 미세전극과 구조물사이의 거리 L에 따른 석출 속도와 반응 전류의 증가를 보여주는 그래프. 거리L이 작아짐에 따라 전기장에 의한 이동(migration) 효과에 의해 빠른 증가를 보인다.Figure 3 is a graph showing the increase in the deposition rate and reaction current according to the distance L between the microelectrode and the structure at an applied voltage of 4.5 V. As the distance L becomes smaller, it shows a rapid increase due to the migration effect by the electric field.
도 4 및 도 5는 각각 인가전압 4.5V에서 만들어진 구리 마이크로 튜브 구조물의 상부와 측면의 FE-SEM 분석 사진. 도 4에서 구조물은 관 형태가 아닌 내부에 기공을 많이 포함한다. 또 도 5는 균일하지 못한 구조물의 표면형태를 보인다. 4 and 5 are FE-SEM analysis photographs of the top and side of the copper microtube structure made at an applied voltage of 4.5V, respectively. In FIG. 4, the structure includes a lot of pores inside the tubular shape. 5 shows the surface shape of the non-uniform structure.
도 6 및 도 7은 각각 인가전압 7V에서 만들어진 구리 마이크로 튜브 구조물의 상부와 측면의 FE-SEM 분석 사진. 도 6에서 구조물은 관 형태를 보이며, 도 7에서 균일한 구조물 표면을 가진다는 것을 알 수 있다. 6 and 7 are FE-SEM analysis photographs of the top and side of the copper microtube structure made at an applied voltage of 7V, respectively. It can be seen that the structure in FIG. 6 has a tubular shape and has a uniform structure surface in FIG. 7.
도 8은 코히어런트 X-선을 이용한 실시간 미세방사선학에 의해 모니터링된 고 종횡비의 구리 마이크로 튜브 구조물을 보여주는 사진. 사진의 구조물은 인가전압 7V가 가해졌고, 안쪽과 바깥쪽의 밝기 대비(contrast)를 통해 튜브형태를 가짐을 알 수 있다.FIG. 8 is a photograph showing high aspect ratio copper microtube structures monitored by real time microradiology using coherent X-rays. The structure of the picture is applied with the applied voltage of 7V, and it can be seen that the contrast between the inner and outer brightness has a tube shape.
도 9는 구리 마이크로 튜브 구조물의 단층을 보여주는 코히어런트 X선 단층 촬영(tomography) 사진. FIG. 9 is a coherent x-ray tomography photograph showing a tomography of a copper microtube structure. FIG.
마이크론 사이즈를 갖는 튜브는 광학(optics), 전자공학(electronics), 의료기술(medical technology), 센서(sensors), 및 디스플레이(display) 등과 같은 다양한 분야에서 응용될 수 있는 무한한 잠재력을 가진다. 마이크로 튜브가 다양한 분야에서 더욱 폭넓게 응용되기 위해서는 구조물이 고 종횡비를 가져야 하고 구조적 균일한(uniform)한 특성을 보여야 하며 또한 튜브를 제작하는데 있어서 생산 비용이 낮고 신속하며 간단한 제작 기술이 요구된다. 현재 마이크로 튜브를 제작하는 방법에는 압출성형, MEMs (microelectromechanical deives), LIGA, LCVD (laser enhanced vapor deposition) 등이 있다. 그 중 압출 성형법을 이용한 방법이 가장 보편적인 방법이다. 하지만 이 방법의 경우, 고 종횡비를 가진 튜브 구조물을 제작할 수는 있지만, 튜브의 크기가 구리를 사용하여 제작할 경우 500㎛이상 작게 만들 수 없다는 단점을 가지고 있다. 반면, 표면 가공 기술을 기반으로 한 MEMs 방법의 경우는 구조물의 크기를 서브 마이크론 까지 제작할 수는 있지만, 고 종횡비를 갖는 튜브 구조물의 제작은 불가능하다. 이를 개선하고자 사용하는 방법이 LIGA인데 이 방법은 튜브를 제작하고자 하는 기판위에 폴리머(polymer) 층을 만들고 방사광 X선을 이용하여 그 위에 패턴을 만들어 전기도금 방법을 통해 구조물을 제작하는 과정을 거친다. LIGA를 이용하여 제작된 튜브 구조물은 고 종횡비를 가질 수 있고 크기가 수 마이크론인 구조물을 제작할 수 있지만 이 방법에서 크게 문제시 되는 것은 방사광 가속기라는 거대 설비가 필요하다는 것과 복잡한 제작 과정을 거쳐야 한다는 것이다. 또 다른 튜브 제작 방법에는 LCVD 방법이 있는데 LCVD는 제작하고자 하는 물질의 가스가 포함된 체임버내에서 레이저를 기판위에 집점(focusing)하여 가스간의 화학 반응을 촉진시켜 구조물을 제작한다. 이때 문제는 가스 상간 화학 반응을 이용하기 때문에 제작 속도가 느리다는 것과 대량 생산이 어렵다는 점, 그리고 역시 고가의 설비가 필요하다는데 있다. 따라서 마이크론 크기의 고 종횡비를 갖는 튜브 구조물을 대량으로 저렴하게 제작하기 위해서는 새로운 방법의 개발이 요구된다고 할 수 있다. Micron-sized tubes have unlimited potential for applications in a variety of applications such as optics, electronics, medical technology, sensors, displays and the like. For micro-tubes to be used in a wider range of applications, structures must have a high aspect ratio, exhibit structural uniformity, and require low production costs, rapid and simple fabrication techniques. Current methods for making microtubes include extrusion, microelectromechanical deives (MEMs), LIGA, and laser enhanced vapor deposition (LCVD). Among them, the extrusion method is the most common method. However, in this method, although the tube structure having a high aspect ratio can be manufactured, the size of the tube can not be made smaller than 500㎛ when using copper to make the size. On the other hand, in the case of the MEMs method based on the surface processing technology, the size of the structure can be manufactured up to submicron, but it is impossible to manufacture a tube structure having a high aspect ratio. The method used to improve this is LIGA, which is made of a polymer layer on a substrate on which a tube is to be manufactured, and a pattern is formed on the substrate using radiant X-rays to produce a structure by electroplating. Tube structures made using LIGA can have high aspect ratios and can produce structures of several microns in size, but the big problem with this method is the need for a large facility called a radiation accelerator and a complex fabrication process. Another tube fabrication method is the LCVD method, which constructs a structure by focusing a laser on a substrate in a chamber containing a gas of a material to be manufactured to promote a chemical reaction between gases. The problem is that the use of chemical reactions between the gas phases makes production slow, difficult to mass-produce, and also requires expensive equipment. Therefore, the development of a new method is required to manufacture a micron-sized high aspect ratio tube structure in a large amount at low cost.
본 발명은, 상기와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 국부전기화학도금법을 이용하여 종횡비가 100이상인 고 종횡비의 금속 마이크로 튜브 구조물을 제작비가 저렴하고 신속, 간단하게 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, a method for producing a high aspect ratio metal microtube structure having an aspect ratio of 100 or more by using a local electrochemical plating method of low cost, quick and simple production To provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,The configuration of the present invention for achieving the above object,
국부전기화학도금법을 이용한 높은 종횡비를 갖는 금속 마이크로 튜브를 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing a metal microtube having a high aspect ratio using a local electrochemical plating method,
(a) 전기화학적 매체를 갖는 용기 내에 미세 전극을 갖는 전도성 전극과 전도성 기판을 제공하는 단계; (a) providing a conductive electrode and a conductive substrate having microelectrodes in a container having an electrochemical medium;
(b)상기 전도성 기판의 표면과 상기 미세전극의 하단부 사이에 근접하지만 서로 이격될 정도의 거리가 형성되도록 상기 미세전극의 초기위치를 설정하는 단계;(b) setting an initial position of the microelectrode so that a distance is formed between the surface of the conductive substrate and the lower end of the microelectrode but spaced apart from each other;
(c) 상기 전기 화학적 매체를 가로질러 상기 미세 전극과 상기 전도성 기판 사이에 임계전압보다 큰 전기적 포텐셜을 인가하는 단계;및(c) applying an electrical potential greater than a threshold voltage between the microelectrode and the conductive substrate across the electrochemical medium; and
(d) 상기 미세 전극의 상기 하단부와 성장하는 금속 마이크로 튜브의 상단부 사이의 거리를 임계거리 이하로 유지하기 위해 상기 미세 전극을 이동시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 임계거리는 상기 금속 마이크로 튜브의 구조가 다공성에서 치밀한 구조로 바뀌는 지점에 해당하는 거리이며, 상기 임계전압은 상기 미세전극의 모서리와 중심부 사이의 전기장의 차이가 크게 발생하여, 상기 (d) 단계 중 강한 전기장을 갖는 상기 모서리를 따라 도금이 이루어짐으로써 튜브형태의 구조체가 만들어지는 시점에서의 인가된 전압이다.(d) moving the microelectrode to maintain a distance between the lower end of the microelectrode and the upper end of the growing metal microtube below a critical distance, wherein the critical distance is a structure of the metal microtube. The threshold voltage is a distance corresponding to the point of change from the porosity to the dense structure, and the threshold voltage causes a large difference in the electric field between the edge and the center of the microelectrode, so that plating is performed along the edge having a strong electric field during the step (d). This is the voltage applied at the time the tubular structure is made.
바람직하게는, 상기 단계 (b)의 상기 전도성 기판의 표면과 상기 미세전극의 하단부 사이 거리는 상기 단계 (d)의 상기 임계거리보다 작은 값으로 결정된다.Preferably, the distance between the surface of the conductive substrate of step (b) and the lower end of the microelectrode is determined to be smaller than the threshold distance of step (d).
바람직하게는, 상기 임계전압은 4.5V이다.Preferably, the threshold voltage is 4.5V.
바람직하게는, 상기 단계 (d)에서의 상기 미세 전극을 100㎛/s 이상의 속도로 이동시킨다.Preferably, the fine electrode in step (d) is moved at a speed of 100 μm / s or more.
바람직하게는, 상기 단계 (b)에서의 상기 미세전극의 초기위치 및 상기 단계 (d)에서의 상기 미세 전극의 상기 하단부와 성장하는 금속 마이크로 튜브의 상단부 사이의 거리는 영상수집장치를 통한 직접관찰에 의해 결정된다.Preferably, the distance between the initial position of the microelectrode in the step (b) and the lower end of the microelectrode in the step (d) and the upper end of the growing metal microtube is determined by direct observation through an image acquisition apparatus. Is determined by
바람직하게는, 상기 영상수집장치는 미세방사학적 장치이다.Preferably, the image acquisition device is a microradioactive device.
바람직하게는, 상기 전도성 전극의 위치조절은 마이크론 단위의 스테핑 모터에 의해 행해진다.Preferably, the positioning of the conductive electrode is performed by a stepping motor in microns.
바람직하게는, 상기 미세방사학적 장치는 X선빔 소스, 샘플 스테이지, 이미지 검출장치를 포함한다.Preferably, the microradiological device comprises an X-ray beam source, a sample stage, and an image detection device.
이하에서 본발명의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention in more detail.
본 발명은 국부전기화학도금법을 이용하여 마이크로 단위의 고 종횡비를 가진 튜브 구조물을 제조하는 방법을 개발하고자, 초기 국부전기화학도금법 단계에서 미세 전극과 기판사이에 “접촉”모드 (contact mode)를 이용하여 전극의 정교한 제어에 기반을 둔 새로운 방법을 개발한 것이다.The present invention is to develop a method for producing a tube structure having a high aspect ratio in micro units using the local electrochemical plating method, using a "contact mode" between the micro-electrode and the substrate in the initial local electrochemical plating step We have developed a new method based on precise control of the electrodes.
도 1은 국부 전기화학도금법을 이용하여 고 종횡비의 마이크로 튜브를 제작 하는 기술은 보인다. 도금조(10) 안에 전도성 기판(20)과 미세전극(30)이 놓일 때, 특히 미세전극(30)은 양극이 되고 전도성기판(20)은 음극이 된다. 종래의 전기화학도금법과 '국부'전기화학도금법의 차이는 바로 양극에 '미세전극(30)'을 사용한다는 점이다.1 shows a technique for fabricating a high aspect ratio microtube using a local electrochemical plating method. When the
국부 전기화학도금법의 구동 원리를 좀더 상세히 기술하면, 미세전극(30)에 의해 기판(20) 위에서 마이크로 튜브(40)의 국부적인 도금이 진행되는 동안 X선 미세 현미경(50)을 이용한 실시간(Real Time) 관찰을 통해 미세전극(30)과 형성된 미세구조체(40) 사이의 거리를 산출하고 스테핑 모터 콘트롤러(60)에 모터구동 신호를 출력하여, 스테핑모터(70)를 구동시켜 미세전극[3]을 3차원 x,y,z-축 방향으로 이동시키면서 마이크로 튜브(40)를 제작한다.In more detail, the driving principle of the local electrochemical plating method is described in real time using the X-ray
"접촉”모드를 활용한 마이크로 튜브의 제작에서는 전압 인가 시 마이크로 전극의 모서리와 중심부 사이에 형성되는 전기장의 차이를 이용하게 된다. 도 2은 마이크로 전극과 기판 사이에 형성되는 전기장을 나타낸다. 마이크로 전극위의 모서리에서 전기장이 중심부의 전기장 보다 상대적으로 크다는 것을 알 수 있고, 마이크로 전극에서 멀어짐에 따라 전기장은 중첩에 의해 전극의 중심부에서 강하게 나타난다는 것을 알 수 있다.The fabrication of the microtube utilizing the "contact" mode takes advantage of the difference in the electric field formed between the edge and the center of the microelectrode when voltage is applied, Figure 2 shows the electric field formed between the microelectrode and the substrate. It can be seen from the upper corner that the electric field is relatively larger than the electric field at the center, and as the distance from the micro electrode increases, the electric field appears to be strong at the center of the electrode by overlapping.
2004. 07. 23에 발표한 학술논문 “Coherent Microrediology Directly observes a critical cathode-anode distance effect in Localized Electrochemical Deposition" ELECTROCHEMICAL AND SOLID STATE LETTERS 7 (9) C95-C97 2004 와 ”Localized Electrochemical Deposition of Copper Monitored Using Real-Time X-ray Microradiography" Advanced Functional Materials 15 934 2005 에 기재된 선행기술에서 발표한 것과 같이, 미세전극과 구조체사이의 거리에 임계값이 존재하며, 이 임계값에 의해 두개의 다른 제조영역으로 분리되어 진다. 미세 전극과 도금되는 구조체간의 거리가 ”임계거리“이상에서는 전기장에 의한 이동(migration)의 효과보다는 확산(diffusion)의 영향이 지배적이게 된다. 미세 전극과 도금되는 구조체간의 거리가 ”임계거리“이하가 되면 전기장에 의한 이동 효과가 석출의 중요한 요인으로 작용하게 된다. 도 3는 4.5 V의 인가전압에서 미세전극과 구조물사이의 거리 L에 따른 석출 속도와 반응 전류의 증가를 보여주는 그래프이다. 이때, 미세 전극과 기판 사이의 거리는 고정되었고, 시간이 흐르면서 (공정이 진행되어) 구조체가 성장하게 됨에 따라 거리L이 감소하였다. 거리L이 감소함에 따라 ”임계거리“이하에서 전기장에 의한 이동효과에 의해 반응 전류와 석출 속도가 급속히 증가하는 것을 관찰하였다.07/23/2004 A scientific paper published in the "Coherent Microrediology Directly observes a critical cathode -anode distance effect in Localized Electrochemical Deposition" ELECTROCHEMICAL AND SOLID STATE LETTERS 7 (9) C95-C97 2004 and "Localized Electrochemical Deposition of Copper Monitored Using Real -Time X-ray Microradiography As disclosed in the prior art described in Advanced Functional Materials 15 934 2005, there is a threshold in the distance between the microelectrode and the structure, which is separated into two different manufacturing areas. Lose. If the distance between the microelectrode and the plated structure is greater than the "critical distance", the influence of diffusion rather than the effect of migration by the electric field becomes dominant. When the distance between the microelectrode and the plated structure is less than or equal to the "critical distance", the movement effect by the electric field becomes an important factor of precipitation. 3 is a graph showing an increase in deposition rate and reaction current according to the distance L between the microelectrode and the structure at an applied voltage of 4.5 V. At this time, the distance between the microelectrode and the substrate was fixed, and the distance L decreased as the structure grew over time (process progressed). As the distance L decreased, the reaction current and precipitation rate rapidly increased due to the movement effect by the electric field below the "critical distance".
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
실험은 대한민국, 포항 방사광 가속기 연구소(PLS)의 7B2 X-선 마이크로스코피 빔라인(Microscopy beamline)에서 수행되었다. 전계 방출 주사 전자 현미경(FE-SEM)같은 다른 시험들이 제조된 구조물의 미세현미경적 특징을 연구하기 위해 사용됐다.Experiments were performed on the 7B2 X-ray microscopy beamline of the PPL, Pohang, Korea. Other tests, such as field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), were used to study the microscopic characteristics of the fabricated structures.
국부전기화학도금법 공정의 마이크로라디오그래피(microradiography) 모니터링을 위해 도금조는 테플론 블록(Teflon block)으로부터 기계 가공하여 제작되었 다. 그것은 대부분의 화학반응에 반응하지 않는 캡톤 필름(Kapton film)을 이용한 창을 가지고 있어서 X-선이 통과할 수 있도록 제작되었다. Plating baths were fabricated from Teflon blocks for microradiography monitoring in local electrochemical plating processes. It has a window using a Kapton film that does not respond to most chemical reactions, and is designed to allow X-rays to pass through.
두개의 셀 사이의 거리는 전극에 의한 불필요한 X-선 흡수를 피하기 위하여 ~5mm로 최적화 되었다. 도금을 위한 용액으로 CuSO4 ·5H2O(250g/L), H2SO4(75g/L)가 사용되었다. 미세전극은 Pt 와이어(50micron 직경)를 유리관속에 봉인한 후 그것을 연마함으로써 준비됐다. 순수한 구리 봉은 음극으로 사용됐다. 미세 전극 위치는 3개의 스테핑 모터들에 의해서 정확하게 제어되었다. The distance between the two cells is optimized to ˜5 mm to avoid unnecessary X-ray absorption by the electrodes. The CuSO 4 · 5H 2 O (250g / L), H 2 SO 4 (75g / L) was used as a solution for plating. The microelectrode was prepared by sealing a Pt wire (50 micron diameter) in a glass tube and polishing it. Pure copper rods were used as the cathode. The fine electrode position was accurately controlled by three stepping motors.
본 실시 예에서는 높은 종횡비를 갖는 마이크로 튜브 구조물을 제조하는 공정은 다음과 같다. In the present embodiment, a process of manufacturing a micro tube structure having a high aspect ratio is as follows.
"접촉”모드를 이용하기 위해 “임계거리”보다 작은 간격으로 하여 초기 L 값을 선정한다. 미세 전극은 도금조에서 넣어진 전도성 기판에 아주 근접하게 놓여지게 되지만, 전도성기판으로부터 미세전극이 이격되도록 배치된다. 전압이 인가되고 성장하는 미세 구조물과 전극이 접촉할 때, 상기 전극이 이격되도록 상 방향으로 빠르게 이동시킨다. 이때, 미세 전극의 이동 속도는 100μm/sec이상의 빠른 속도를 유지한다. To use the "contact" mode, select the initial L value at intervals less than the "critical distance." The microelectrode is placed very close to the conductive substrate encased in the plating bath, but the microelectrode is spaced apart from the conductive substrate. When the electrode is in contact with the growing microstructure and the voltage is applied, the electrode is quickly moved in the upward direction so as to be spaced apart, whereby the movement speed of the microelectrode maintains a high speed of 100 μm / sec or more.
도 4와 도 5는 인가전압 4.5V에서 만들어진 구조물의 상부와 측면의 FE-SEM 이미지이다. 도 4에서 구조물은 관 형태가 아니 내부에 기공을 많이 포함한 구조를 보인다. 또 도 5는 균일하지 못한 구조물의 표면형태를 보인다. 이는 “접촉모드” 공정 시 미세 전극의 모서리와 중심부 사이에 전기장의 차이가 크지 않은데서 만들어진 결과이다. 반면에 도 6와 도 7는 각각 인가전압 7V에서 만들어진 구조물의 상부와 측면의 FE-SEM 이미지이다. 도 6에서 구조물은 관 형태를 보이며, 도 7에서 균일한 구조물 표면을 가진다는 것을 알 수 있다. 이는 인가되는 전압이 증가함에 따라 “접촉모드” 공정 시 미세 전극 모서리와 중심부의 전기장 차이가 크게 발생하여 강한 전기장을 갖는 모서리를 따라 도금이 일어나는데서 얻어진 결과이다. 즉, 인가전압이 4.5V이하일 때는 튜브 형태의 구조체가 만들어지지 않으며, 전압이 증가됨에 따라 구조체가 튜브형태를 갖게 된다. 4 and 5 are FE-SEM images of the top and side of the structure made at the applied voltage 4.5V. In Figure 4, the structure is not in the form of a tube shows a structure containing a lot of pores inside. 5 shows the surface shape of the non-uniform structure. This is the result of the small electric field difference between the edge and center of the microelectrode in the “contact mode” process. 6 and 7 are FE-SEM images of the top and side surfaces of the structure made at the applied voltage of 7V, respectively. It can be seen that the structure in FIG. 6 has a tubular shape and has a uniform structure surface in FIG. 7. This is the result obtained by plating along the edge with strong electric field due to the large electric field difference between the edge of the microelectrode and the center during the “contact mode” process as the applied voltage increases. That is, when the applied voltage is 4.5V or less, the tube-shaped structure is not made, and as the voltage increases, the structure has a tube shape.
도 8는 코히어런트 X-선을 사용한 실시간 미세방사선학에 의해 모니터링 된 높은 종횡비의 구리 마이크로 튜브 구조물을 보여주는 이미지이다. 이미지의 구조물은 안쪽과 바깥쪽의 밝기 대비(contrast)를 통해 튜브형태를 가짐을 알 수 있다. 도 9는 마이크로 튜브 구조물의 중간 영역의 단층을 보여주는 코히어런트 X선 단층촬영(tomography)이미지이다. 이 이미지를 통해 구조물이 튜브형태를 가지고 있다는 것을 비 파괴적으로 증명한다. 본 발명에 있어서 코히어런트 X-선을 이용한 마이크로라디오그래피(microradiography)는 구조물 제작과 특성 분석 시 필수도구로 활용 되었다.FIG. 8 is an image showing high aspect ratio copper microtube structures monitored by real-time microradiology using coherent X-rays. It can be seen that the structure of the image has a tube shape through contrast between inner and outer brightness. 9 is a coherent x-ray tomography image showing the tomography of the middle region of the microtube structure. This image demonstrates nondestructively that the structure has a tube shape. In the present invention, microradiography using coherent X-rays was used as an essential tool in structure fabrication and characterization.
본 발명은 실시간 마이크로라디오그래피(microradiography)를 이용한 국부전기화학도금법에서 구조물의 성장 메카니즘에 대한 분석을 통하여, 미세 튜브 구조물의 형성방법을 개발하고, 그것을 통해 고 종횡비를 갖는 구리 마이크로 튜브 구 조물 200㎛/sec의 빠른 제작 속도를 가지고 제작하는 것을 실현하였으며, 본 발명은 신속하고 저렴한 방법으로의 금속 마이크로 튜브의 대량생산을 가능하게 하였다.The present invention, through the analysis of the growth mechanism of the structure in the local electrochemical plating method using real-time microradiography, to develop a method of forming a micro-tube structure, through which a copper microtube structure having a
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050069304A KR100698409B1 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Method for manufacturing a micro hollow tube structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050069304A KR100698409B1 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Method for manufacturing a micro hollow tube structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070014553A KR20070014553A (en) | 2007-02-01 |
| KR100698409B1 true KR100698409B1 (en) | 2007-03-23 |
Family
ID=38080309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050069304A KR100698409B1 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Method for manufacturing a micro hollow tube structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100698409B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110315464A (en) * | 2019-08-06 | 2019-10-11 | 哈尔滨理工大学 | A kind of metal micro member pick-up method based on electrochemical deposition |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101593219B1 (en) * | 2014-02-21 | 2016-02-11 | 한국전기연구원 | 3d printing apparatus and method using electroplating |
| CN105442005B (en) * | 2015-12-01 | 2018-08-31 | 上海交通大学 | A kind of textured local plating method of realization material surface |
| CN111719178B (en) * | 2020-07-02 | 2021-10-01 | 橙河微***科技(上海)有限公司 | Three-dimensional micro-area electrochemical deposition control method and adaptive system thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10203810A (en) | 1997-01-21 | 1998-08-04 | Canon Inc | Production of carbon nanotube |
| JP2001283716A (en) | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Toshiba Corp | Electric field discharge type cold cathode, its method for manufacturing and vacuum micro equipment |
-
2005
- 2005-07-29 KR KR1020050069304A patent/KR100698409B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10203810A (en) | 1997-01-21 | 1998-08-04 | Canon Inc | Production of carbon nanotube |
| JP2001283716A (en) | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Toshiba Corp | Electric field discharge type cold cathode, its method for manufacturing and vacuum micro equipment |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110315464A (en) * | 2019-08-06 | 2019-10-11 | 哈尔滨理工大学 | A kind of metal micro member pick-up method based on electrochemical deposition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070014553A (en) | 2007-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Momotenko et al. | Write–read 3D patterning with a dual-channel nanopipette | |
| Yong et al. | Localized electrochemical micromachining with gap control | |
| US8877345B2 (en) | Nanowires and method for the production there of | |
| Schuchert et al. | Electrochemical copper deposition in etched ion track membranes: Experimental results and a qualitative kinetic model | |
| US20060115971A1 (en) | Nano- and micro-scale structures: methods, devices and applications thereof | |
| Kim et al. | The fabrication of integrated carbon pipes with sub-micron diameters | |
| Sequeira et al. | Bipolar electrochemistry, a focal point of future research | |
| KR100698409B1 (en) | Method for manufacturing a micro hollow tube structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition | |
| US20130142566A1 (en) | Electrochemical methods for wire bonding | |
| Liu et al. | Directional anchoring patterned liquid-infused superamphiphobic surfaces for high-throughput droplet manipulation | |
| Guo et al. | A flow-rate-controlled double-nozzles approach for electrochemical additive manufacturing | |
| Zhang et al. | Fabrication and formation mechanism of gradient TiO2 nanotubes via bipolar anodization | |
| Meng et al. | Helical carbon nanotube fiber tool cathode for wire electrochemical micromachining | |
| Zhang et al. | Bipolar electrochemistry regulation for dynamic meniscus confined electrodeposition of copper micro-structures by a double-anode system | |
| Said | Adaptive tip-withdrawal control for reliable microfabrication by localized electrodeposition | |
| Bilal et al. | Fast fabrication of localized porous alumina patterns with 3D printed microdroplet cell | |
| Hengsteler et al. | Beginner's guide to micro-and nanoscale electrochemical additive manufacturing | |
| CN109082084B (en) | Polymer film with nano-pore and preparation method thereof | |
| Roustaie et al. | Novel fabrication method for integration of template grown metallic nanocones with controllable tip diameter and apex angle | |
| Wang et al. | Fabrication of micro-sized-copper column array through localized electrochemical deposition using 20-μm-diameter micro-anode | |
| CN109824012B (en) | Accurate manufacturing method of nano-pore | |
| KR100605545B1 (en) | Method for manufacturing a dense structure with high aspect ratio using a localized electrochemical deposition | |
| Kao et al. | Fabrication and wetting characteristics of vertically self-aligned ZnO nanorods formed by anodic aluminum oxide template | |
| Hu | Interfacial physics in meniscus-confined electrodeposition and its applications for fabricating electronic structures | |
| US20080173546A1 (en) | Fabrication of freestanding micro hollow tubes by template-free localized electrochemical deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101215 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |