2-10) MEMS, 공정 기술, 비실리콘 가공

실리콘이 아닌 재료들의 가공

 

지금까지 주로, 반도체 공정에 기반을 둔 실리콘의 미세 가공을 설명하였지만, MEMS에는 더 많고 다양한 소재들이 사용되고 있습니다.  예를 들어 MEMS 구조물이나 소자의 마운팅, 밀봉이나 패키징을 위한 유리 구조물, 보다 강하고 연성이 있는 소재인 금속류, 그리고 유연성과 생체 친화성(bio-compatible)을 강조한 플라스틱 소재 등이 대표적이죠.  이러한 소재들의 가공을 위해 식각 공정 이외에도 초정밀 선반, 드릴 가공, 레이저를 가용한 가공이나 절단, 용융을 통한 용접, 전기 방전, 아크를 이용한 드릴링, 그리고 주조와 틀을 이용한 몰딩 등 공정 방법들도 실로 다양하죠.

 

 

이러한 소재들과 공정을 통하여 보다 강하고, 휨과 같은 연성, 탄성 변형이 가능하고, 혹은 더 정교하거나 혹은 3차원 가공된 구조물들이 제작되어 소자나 시스템이 적용이 되고 있죠.  따라서 MEMS 기술로 만들 수 있는 소자나 기구, 장치, 혹은 기계 부품이나 요소들은 점점 더 많아지고 있으며, 그 용용도 또한 끝없이 확장을 하고 있습니다.  금속의 경우는 강도 및 연성과 함께 전기적인 전도성이나 작동 수명을 늘릴 수 있는 내구성 등에서 유리하며, MEMS에 종종 적용이 되고 있는 소재입니다.  몸체 가공부터 금속 박막을 이용한 표면 가공, 그리고 전기 도금과 몰딩을 통한 3차원 가공 등이 적용되고 있죠.

 

 

플라스틱 미세 가공

 

플라스틱 소재의 경우에는 소재 자체가 가볍고, 연성(ductile)이 있어서 취성(brittle) 물질의 단점인 금(crack)의 발생이 일어나지 않으며, 구조물이나 소자가 만들어진 후에도 형상 변형이 비교적 자유롭죠.  특히, 생체 친화성이 있어서, 생체의 피부 표면은 물론 내부에도 삽입하는 응용 분야에 효과적이며, 혹은 혈액과 같은 바이오 물질을 처리, 감지하는 용도로도 사용이 됩니다.  가공은 주로 몰딩을 이용하는데 공정이 쉽고 간단합니다.  좀 더 세부적으로 살펴보면, 몸체 미세 가공, 즉 두꺼운 플라스틱 구조물을 제작할 경우에는 인젝션 몰딩이나 엠보싱, 캐스팅, 접합, 라미네이팅 방법 등이 사용되며, 표면 미세 가공에 해당하는 얇은 구조물을 기판 표면에 만들 경우에는 스핀 캐스팅, 잉크젯 프린팅 등으로 후막을 도포한 뒤 패터닝하기도 하고, 희생층과 구조층을 사용, 선택적으로 패터닝하고 식각하는 공정이 이용되기도 하죠.

 

 

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2-10. MEMS, 공정, 가공 기술, 비실리콘 가공-복사.pdf

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