정밀 미세 구조 형성을 위한 유리 레이저 미세 가공

레이저 미세 구조 가공이란 무엇인가?

레이저 미세구조 가공은 일반적으로 피코초(10⁻¹² s) 또는 펨토초(10⁻¹⁵ s) 지속 시간의 집속된 초고속 레이저 펄스를 이용하여 미크론 및 서브미크론 규모에서 유리 및 광학 기판을 제거, 변형하거나, 미크론 및 서브미크론 규모에서 유리 및 광학 기판을 재구성하는 비접촉식 재료 가공 기술입니다. 열을 통해 에너지를 전달하여 용융 및 재결정층을 유발하는 나노초 또는 연속파 레이저와 달리, 초고속 레이저는 열 확산이 일어날 수 있는 속도보다 빠르게 재료에 에너지를 전달하며, 이 과정을 ‘냉각 절삭’이라고 합니다. 이를 통해 열영향부가 미미하고, 미세 균열이나 재결정된 재료가 없는 선명하게 정의된 형상을 생성할 수 있습니다. 집속된 레이저 스팟을 프로그래밍된 3D 공구 경로를 따라 스캔함으로써, 미세 채널, 미세 기둥, 회절 격자, 나방눈 반사 방지 어레이, 미세 렌즈 어레이, 자유 형상 광학 표면 등 사실상 모든 표면 지형을 생성할 수 있습니다. 이 공정은 전적으로 소프트웨어로 제어되며 마스크, 금형 또는 화학 식각제가 필요하지 않아, 신속한 시제품 제작 및 소량 정밀 제조에 이상적입니다.

공정 능력

• 레이저 소스: 피코초 (1064 nm / 532 nm / 355 nm) · 펨토초 (1030 nm / 515 nm / 343 nm)
• 최소 특징 크기: 1 µm (가로) · 0.5 µm (깊이 간격)
• 심도 제어 정확도: 층당 ±0.5 µm
• 구조 형성 후 표면 거칠기(Ra): 50–200 nm (어블레이션 직후); ≤ 10 nm (연마 후)
• 열영향부(HAZ): < 500 nm (펨토초); < 2 µm (피코초)
• 최대 구조화 영역: 200 × 200 mm (스테이지 이동 범위)
• 3D 기능: 지하 전체의 물성 변형을 포함한 완전한 체적 구조화

호환 가능한 재료

미세구조 유형

• 미세 채널 및 유동 셀: 폭 5–500 µm의 밀폐형 및 개방형 미세유체 채널
• 회절 광학 소자(DOE): 서브 마이크로미터 주기를 갖는 격자, 빔 분할기 및 위상판
• 나방 눈 AR 어레이: 코팅 없이 광대역 반사 방지 효과를 제공하는 파장 이하 기둥 배열
• 마이크로 렌즈 어레이(MLA): 빔 성형 및 디스플레이 광학용 굴절 및 회절 렌즈 어레이
• 표면 질감 처리: 제어된 표면 거칠기, 소수성/친수성 패턴 및 마찰학 표면
• 대량 굴절률 조절: 유리 내부의 도파관, 브래그 격자 및 3차원 광학 회로

대표적인 적용 분야

• 미세유체학 및 랩온칩: 포토리소그래피를 사용하지 않는 용융 실리카 내 직접 기록 방식의 채널 제작
• 광 도파관: 광학 소자용 보로실리케이트 및 용융 실리카 소재의 3D 매립형 도파관 회로
• 반사 방지 표면: 사파이어 및 용융 실리카 창에 형성된 나방 눈 나노구조 배열
• 빔 성형 광학 장치: 레이저 빔 균일화 및 분할을 위한 회절 광학 소자
• 센서 창: LiDAR, IR 및 UV 센서 보호 창용 구조화 표면
• 생체의료기기: 세포 배양용 마이크로웰 어레이 및 표면 생체 기능화 패턴

맞춤 사양

당사는 고객이 제공한 CAD 파일, GDS-II 레이아웃 또는 광학 설계 사양을 바탕으로 맞춤형 레이저 미세 구조 가공 주문을 수락합니다. 표면 구조 가공과 내부 체적 가공 모두 가능하며, 각 소재의 흡수 특성에 최적화된 파장을 선택합니다. 맞춤형 공정에는 다중 패스 깊이 프로파일링, 자유 형상 표면 생성을 위한 그레이스케일 어블레이션, 그리고 높은 종횡비(aspect ratio) 구조물을 구현하기 위해 레이저 미세구조 가공과 습식 에칭을 결합한 하이브리드 공정이 포함됩니다. 공초점 표면 계측, 백색광 간섭계 검사, AR 코팅, 클린룸 패키징을 포함한 가공 후 서비스는 종합적인 제조 워크플로우의 일환으로 제공됩니다. 모든 가공된 기판은 완전한 3D 표면 맵과 치수 검증 보고서와 함께 납품됩니다.

해상도 대 레이저 펄스 폭