Micro-maçonnerie pour la 3D Additif Microfabrication

Résumé

Cet article introduit un additif stratégie de microfabrication 3D (appelé «micro-maçonnerie») pour la fabrication flexible de microsystème électromécanique (MEMS) de structures et de dispositifs. Cette approche implique le transfert assemblage à base de matériaux d'impression micro / nanométriques en conjonction avec des techniques thermiques rapides de liaison de matériau recuit à extension.

Résumé

Impression par transfert est une méthode pour transférer des matériaux micro / nanométriques solides (appelés «encres») à partir d'un substrat où ils sont générés à un substrat différent en utilisant des tampons élastomères. impression de transfert permet l'intégration de matériaux hétérogènes pour fabriquer des structures ou des systèmes fonctionnels sans exemple que l'on trouve dans les appareils de pointe récents, tels que les cellules solaires flexibles et extensibles et les tableaux LED. Lors de l'impression de transfert présente des caractéristiques uniques de la capacité d'assemblage matériel, l'utilisation de couches adhésives ou la modification de surface tels que le dépôt de l'auto-assemblage monocouche (SAM) sur des substrats pour l'amélioration des processus d'impression entrave sa grande capacité d'adaptation à micro-assemblage de microsystème électromécanique (MEMS) structures et des dispositifs. Pour pallier cet inconvénient, nous avons développé un mode avancé de l'impression de transfert qui assemble déterministe objets micrométriques individuels uniquement par le contrôle de la zone de contact de surfacesans aucune altération de la surface. L'absence d'une couche adhésive ou d'une autre modification, et les procédés de liaison de matériau ultérieures assurer non seulement une liaison mécanique, mais aussi la connexion électrique et thermique entre les matériaux assemblés, qui s'ouvre en outre diverses applications dans la construction de l'adaptation dans des dispositifs MEMS inhabituelles.

Introduction

Systèmes micro-électromécaniques (MEMS), tels que la miniaturisation des grandes machines 3D ordinaires, sont indispensables pour faire progresser les technologies modernes en offrant des améliorations de performance et de réduction des coûts de fabrication ^1,2. Cependant, le taux actuel de l'avancement technologique dans les MEMS ne peut être maintenue sans innovations continues dans les technologies de fabrication ^3-6. Microfabrication monolithique commune se fonde principalement sur les processus couche par couche développés pour la fabrication de circuits intégrés (IC). Cette méthode a très bien réussi à permettre la production de masse ....

Protocole

1. Design Masques pour la fabrication de substrat donneur

1. Concevoir un masque avec la géométrie désirée. Pour fabriquer 100 um x 100 um carrés silicium unités individuelles, établir un réseau de 100 um x 100 um carrés.
2. Concevoir un second masque avec une géométrie identique, avec de chaque côté s'étendant sur une somme supplémentaire de 15 um. Pour le tableau de 100 um x 100 um carrés, tracer un tableau de 130 um x 130 um carrés qui peuvent couvrir les places à l'étape 1.1.
3. Concevoir la géométrie d'ancrage. Dessinez quatre 20 um x 40 um rectangles, centrés chacun sur un bord d'un carré. Placez les structures ainsi que le....

Résultats

Micro-maçonnerie permet l'intégration de matériaux hétérogènes pour générer des structures MEMS qui sont très difficile ou impossible à réaliser par des procédés de microfabrication monolithiques. Afin de démontrer sa capacité, une structure (appelée «micro théière ') est fabriqué uniquement à travers des micro-maçonnerie. Figure 4A est une image de microscope optique des encres de silicium fabriquées sur un substrat donneur. Les encres sont conçues disques de dimensions différentes en silicium monocris.......

Discussion

Micro-maçonnerie, présenté sur la figure 4, comprend la liaison par fusion du silicium dans une étape de liaison matérielle. La liaison par fusion du silicium est obtenue en plaçant l'échantillon dans un four de recuit thermique rapide (RTA four) et en chauffant l'échantillon à 950 ° C pendant 10 min. Cette condition de recuit à la fois adoptable entre Si - Si et Si - SiO ₂ liaison ^10,11. En variante, l'Au collée avec une bande de Si que l'on trouve sur la f.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Az 5214	Clariant		1,5 mm d’épaisseur Photoresist
Su8-100	Microchem		100 mm Photoresist utilisé dans
le moule Sylgard 184	Dow Corning		PDMS mélangé pour fabriquer le tampon
Acide fluorhydrique	Honeywell		Acide pour graver la couche d’oxyde de silicium
Silicium sur isolant	Ultrasil		Le substrat donneur était
Trichlorosilane	Sigma-Aldrich		Produit chimique utilisé pour aider à l’épluchage du PDMS à partir de moisissure

fabriqué