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기술번호
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KST2014066918
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자료제공기관
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미래기술마당
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기술공급기관
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단국대학교
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기술명
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박막 필름 히터를 이용한 정밀 고분자 성형기술
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기술개요
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본 발명은 성형 장치에서 성형 재료가 위치하는 부재(인서트 플레이트)가 다수의 단위 영역으로 구분되어 단위 영역별로 온도를 제어할 수 있는 구조를 갖는 성형 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 성형 장치는 소정 깊이의 캐비티가 형성된 제 1 금형 및 제 1 금형과 결합되는 제 2 금형; 제 1 금형의 캐비티 내에 배치되며, 외부 전원 공급 장치로부터 개별적으로 공급된 전원에 의하여 열을 발생시키는 다수의 필름 히터; 및 표면에 소정의 패턴이 형성되며, 제 1 금형의 캐비티 내에서 다수의 필름 히터 상에 위치하여 각 필름 히터와 대응하는 영역의 온도가 국부적으로 제어될 수 있는 인서트 플레이트를 포함한다. 인서트 플레이트는 가장 자리를 따라 배치된 외곽 영역, 외곽 영역 내측에 배치되어 필름 히터와 각각 대응하는 다수의 단위 패턴부 및 단위 패턴부 사이에 위치하는 분리 영역으로 구분될 수 있다. 각 필름 히터는 외부의 전원 공급 유니트와 전기적으로 연결되는 전원 인가부 및 전원 인가부에 연결된 단일의 금속 와이어로 이루어진 발열부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 발열부는 인서트 플레이트의 단위 패턴부와 대응한다.
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개발상태
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연구실환경 테스트
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기술의 우수성
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1) 나노 사이즈의 패턴을 사출성형을 통해 전사하기 위해서는 일반사출에 비해 고분자 용융액의 충전시의 캐비티의 냉각 온도를 올리는 것이 필요하나 고온의 캐비티 온도는 필연적으로 생산성 지하를 유발하므로 금형표면의 온도를 매우 짧은 시간에 능동적으로 조절하기 위해서 박막온도 시스템이 요구되어짐.
2) 수 um의 부분 형상을 가진 랩온어 칩과 같은 고기능성 의료용 제품의 경우 직접 사출성형을 통하여 대량 생산의 초입에 놓여 있음. 나노 사이즈의 필러를 구현하기에는 한계가 있는 상황이지만 CD 사출성형과 같은 LIGA기술과 초정밀 사출성형기술의 접목을 바탕으로 초정밀 사출성형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음.
3) 정밀가공 및 금형기술에 관한 선진국에 대한 기술 의존도가 높은 현시점에 초정밀 사출성형에 대한 지속적 연구 개발은 필수 불가결함.
4) 초정밀 사출성형 기술에 대한 시장성은 현 디스플레이 시장에 견줄만한 잠재력을 가지고 있으며 미국, 일본 등 선진국의 마이크로 기계방식의 가공을 대체할 수 있는 대량 생산법으로서 전자, 통신, 의료용에 이르기까지 제품 경쟁력을 보장하는 기반기술임.
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응용분야
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1) 광학분야 : 평면디스플레이 도광판
2) 전자분야 : 휴대용 전자장치 패키징
3) 의료분야 : 바이오 칩
4) 마이크로 렌즈, 커넥터, 광학용 커플러 및 스펙트로미터, 생명공학용 마이크로 펌프, 믹서, 자동차용 마이크로 센서, 엑츄에이터, 의료용 필터 및 수술 기구, 휴대폰용 초소형 부품 등 초박막, 초소형화 제품 응용
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시장규모 및 동향
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1) 나노 사이즈의 패턴을 사출성형을 통해 전사하기 위해서는 일반사출에 비해 고분자 용융액의 충전시의 캐비티(cavity)의 냉각 온도를 올리는 것이 필요하나 고온의 캐비티 온도는 필연적으로 생산성 저하를 유발하므로 금형표면의 온도를 매우 짧은 시간에 능동적으로 조절하기 위해서 박막온도 시스템이 요구되어짐.
2) 실제 사출성형 현장에서의 생산성을 보장하기 위해서 멀티 캐비티 형태의 금형이 사용되고 있으나 이러한 멀티 캐비티 금형의 경우, 균형 러너(balanced runner)를 사용할 지라도 각 캐비티의 균일한 성형성 및 재현성을 보장하기 위해서는 각 캐비티의 온도를 서로 다르게 조절할 필요가 있음. 더군다나 나노 및 마이크로 사이즈의 다층구조 패턴을 전사하기 위해서는 고분자 재료의 유변학적 특성을 바탕으로 국부적인 온도를 능동적으로 조절해야 하므로, 많은 광학용 및 의료용 플라스틱 제품이 가지고 있는 나노/마이크로 다층구조를 정밀 사출성형하기 위해서는 국소적인 온도를 능동적으로 조절할 수 있는 박막온도조절 시스템(AHMS)이 필요함.
3) 2010년 400억불 이상의 시장을 가지는 초정밀 사출품 분야에서의 점유율 증대를 통해 국내 첨단산업의 경쟁력 확보에 기여
4) 나노/마이크로 스케일로의 최신 사출 성형법의 적용 및 새로운 성형방법의 개발을 통해 광학, 전자, 의료, 화학, 재료 등 다양한 분야에서 새로운 고부가가치 기반산업의 구축에 기여
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희망거래유형
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사업화적용실적
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도입시고려사항
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