Micro Droplet

Micro Droplet Technology

Micro Droplet technology

현재의 기술력에 머물지않고 도전과 혁신으로 더 나은 기술을 보유합니다.

Micro Droplet Platform Technology

최근 마이크로 액적 생성 기술은 화학, 의약, 제약, 전자공학 등 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 수십 년 동안, 마이크로 액적 생성 기술은 이류체 분무 및 잉크젯 방식으로 잉크젯 프린팅, 분무 코팅 및 정량 주입과 같은 응용분야에서 적용되어 왔습니다. 그러나, 기존의 마이크로 액적 생성 기술에는 액적의 크기와 속도의 산포 관점에서 몇 가지 단점을 갖고 있습니다. 이류체 분무 방식의 경우, 노즐에서 토출된 액적의 직경과 속도의 표준편차가 약 20%에 이른다는 단점을 갖고 있습니다. 액적은 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터까지 굉장히 넓은 범주에 존재합니다. 하지만, 이류체 분무 방식을 이용하면 액적의 산포가 커지는 동시에 고속으로 대량의 액적을 생성시킬 수 있습니다. 한편, 잉크젯 방식은 배출된 액적의 산포도는 상당히 작은 반면, 액적의 속도가 이류체 분무 방식 보다 느리다는 단점이 있습니다. 기존의 마이크로 액적 생성 기술들과 비교해 본다면, HS하이테크 마이크로 액적 생성기술은 직경과 속도의 산포가 매우 작은 마이크로 액적을 매우 짧은 시간에 발생시킬 수 있다는 특징을 갖고 있습니다. 아래의 그래프에서 보여지는 바와 같이, HS하이테크는 세계에서 유일하게 액적의 직경과 속도를 표준편차 2% 이내에서 제어할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 이 수치는 지금까지 기존의 기술에서는 실현된 적 없는 HS하이테크만의 혁신적인 기술성과라고 할 수 있습니다. 아래의 사진은 분사된 미세액적의 이미지와 초고속 카메라에 촬영된 미세액적의 특성들을 보여줍니다.

연속적인 액체의 흐름과 유사하게 보이나, 고속 카메라로 확대 촬영해 보면 위의 사진과 같이 연속적인 일련의 마이크로 액적의 움직임을 확인할 수 있습니다.

Micro Droplet Generation System

HS하이테크의 액적 생성 시스템은 마이크로 머시닝 기술로 제작된 노즐 본체, 액체 공급 시스템 및 제어 소프트웨어로 구성됩니다. 액체 공급 시스템은 아래의 그림과 같이 다시 고압 정량 펌프, 밸브, 압력 게이지 및 유량계로 구성됩니다. 전체 시스템은 펌프 모터와 시퀀스 제어 소프트웨어에 의해 구동됩니다. 또한, 고속 비전 시스템에 특화된 화상처리 기술로 액적의 직경과 속도를 실시간으로 계측합니다.

당사는 노즐 본체, 액체 공급 장치, 측정 장치를 포함한 마이크로 액적 생성 시스템의 전체 패키지를 고객에게 제공할 수 있습니다. 그림.4에 도시된 바와 같이, 노즐 장치는
노즐 본체, 압전 액츄에이터 및 초음파 발생 장치로 구성됩니다. 노즐 본체에 5mm에서 50mm까지 다양한 크기의 수백 개의 미세 홀이 나노초 레이저로 가공됩니다. 노즐 본체는 세라믹 (예. 석영 또는 사파이어), 엔지니어링 플라스틱 (예. PEEK, PPS, PTFE 또는 PFA), 또는 금속 (예. 강철 또는 알루미늄)으로 만들어질 수 있습니다. 노즐에서는 초음파 발생기로부터 전달된 1MHz 이상의 시그널에 의하여 압전 액츄에이터가 고주파 진동을 함으로써 초당 백만개 이상의 액적을 토출 할 수 있습니다.

HS하이테크는 노즐 본체, 액체 공급 장치, 측정 장치를 포함한 마이크로 액적 생성 시스템의 전체 패키지를 고객에게 제공하고 있습니다. 위의 그림에서 보시는 것과 같이, 노즐 장치는 노즐 본체, 압전 액츄에이터(actuator) 및 초음파 발생장치로 구성됩니다. 노즐 본체에서 5mm에서 50mm까지 다양한 크기의 수백 개의 미세 홀이 나노초 레이저로 가공됩니다. 노졸 본체는 세라믹, 엔지니어링 플라스틱 또는 금속으로 제작이 가능합니다. 노즐에서는 초음파 발생기로부터 전달되는 1MHz 이상의 신호에 의하여 압전 액츄에이터가 고주파로 진동하여 초당 백만개 이상의 액적을 토출 할 수 있습니다.아래의 사진은 초음파 발생기와 마이크로 홀 노즐을 보여주고 있습니다.


Semiconductor Wafer Cleaning

HS하이테크의 마이크로 액적 생성 시스템은 2014년 이후로 삼성 시스템 LSI 14nm이하 첨단 미세공정용 세정설비에 설치되고 있습니다. 기본적인 원리는 아래의 그림에서 보시는 것과 같이, 웨이퍼를 덮고 있는 액체 박막에 액적을 충돌시켜 발생하는 마이크로 파동을 이용하여 오염입자를 제거하는 원리입니다. HS하이테크의 시스템으로 만들어진 액적은 패턴에 손상을 주지 않고, 20nm 이하의 패턴에 부착된 수십 nm 크기의 오염입자를 효과적으로 제거할 수 있습니다.현재, 반도체 미세 공정 전황이 가속화되면서, 이류체 분무 세정 시스템은 HS하이테크의 마이크로 액적 생성 시스템으로 빠르게 교체되고 있습니다.


Precision Dispensing Coating

HS하이테크의 액적 생성 시스템은 전자 산업의 정밀 코팅 시스템에 적용될 수 있습니다. 이와 관련하여 수년 간 폴리머 태양 전지와 CNT 증착과 같은 유기막 코팅 연구가 진행되어 왔습니다. 유기 박막은 분무화된 유기 액적이 기재에 도포되면서 형성됩니다. 균일한 서브 마이크로미터 두께의 박막을 얻으려면 노즐 속도, 높이 및 유속과 같은 변수들이 정밀하게 제어 되어야 합니다. 그러나, 아래의 그림과 같이 분무 노즐에서는 액적의 산포제어가 극히 어렵기 때문에 균일한 코팅 두께를 얻는데 어느 정도의 한계가 존재합니다. 이러한 한계에도 불구하고, HS하이테크의 액적 생성 기술은 2% 이내의 액적 직경과 속도의 산포제어가 가능하기 때문에 분무 코팅 기술의 대안이 될 수 있습니다.

Emulsion

에멀전은 제약 및 화장품 산업 등에서 약리 물질이나 기능성 물질을 전달하는 핵심 기술로 연구되고 있습니다. 아래의 그림과 같이 마이크로 유체 칩의 채널에서 두 액체를 혼합하여 일정한 크기의 에멀전을 만드는 기술입니다. 그러나, 마이크로 유체 시스템은 에멀전의 생산량이 분당 수십 마이크로 리터 수준에 불과하기 때문에 대량 생산 기술에 적합하지 않습니다. 이에 반해 HS하이테크의 기술을 사용하면, 최대 100cc/min의 대량 에멀전을 생산할 수 있으며, 이는 기존 마이크로 유체 시스템에서 생산되는 에멀전의 1,000배에 이르는 양입니다.

Spraying Suspension Polymerization Process

(Magnetic Bead Production)

자성 고분자 미세 비드는 세포 분리, 단백질 분리 및 정제와 같은 생의학 진단 및 생체 공학 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 현탁 중합은 자성 고분자 미세 비드를 대량 생산하는데 매우 효율적인 방법입니다. 통상적으로, 오일상의 액적을 기계적 교반에 의해 분산 시킵니다. 기계적 교반에 의한 자성 고분자 미드는 크기 및 자철 함량의 불균일성 때문에 제품성이 떨어집니다. 반면 HS하이테크의 마이크로 유체 시스템으로 생산되는 자성 고분자 비드는 균일한 크기와 자철 함량을 보유합니다. 이러한 혁신적인 제조 방법으로 자성 고분자 비드의 고품질 대량생산이 가능하여 여러 분야에 활용이 가능합니다.