본 논문에서는 알루미늄 박판의 다단 전해식각을 공정을 이용한 3 차원 마이크로 구조물 제작방법을 제안한다. 본 공정은 기존 전해가공 공정들에 비해 3 차원 구조물의 대량생산이 용이하며, 기존 3 차원 마이크로 금속 구조물의 제작을 위한 다단 도금방법에 비해 간단하고, 경제적일 뿐만 아니라, 성형된 금속 박판을 이용하므로 구조물의 물성이 안정적이다. 본 논문에서는 단일 전해식각 공정을 통한 2 차원 외팔보 열과 다단 전해식각 공정을 통한 3 차원 마이크로 구조물의 제작을 수행하였다. 단일 전해식각 공정에서 평균 수직방향 식각률 $1.50{pm}0.10 {mu}m/min$ 와 평균 수평방향 식각률 $0.77{pm}0.03 {mu}m/min$을 얻었으며, 이를 이용한 3 차원 마이크로 구조물을 제작한 결과, 수직방향으로 $15.5{pm}5.8 %$, 수평방향으로 $3.3{pm}0.9 %$의 제작오차와 $37.4{pm}9.6 nm$의 표면조도를 보였다.
We present a simple, cost-effective, and fast fabrication process for three-dimensional (3D) microstructures; this process is based on multi-step electrochemical etching of metal foils which facilitates the mass production of 3D microstructures. Compared to electroplating, this process maintains uniform and well-controlled material properties of the microstructure. In the experimental study, we perform single-step electrochemical etching of aluminum foils for the fabrication of 2D cantilever arrays. In the single-step etching, the depth etch rate and bias etch rate are measured as $1.50{pm}0.10 {mu}m/min$ and $0.77{pm}0.03 {mu}m/min$, respectively. Using the results of single-step etching, we perform two-step electrochemical etching for 3D microstructures with probe tips on cantilevers. The errors in height and lateral fabrication in the case of the fabricated structures are $15.5{pm}5.8% $ and $3.3{pm}0.9%$, respectively; the surface roughness is $37.4{pm}9.6nm$.
