Name: מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: למד את שיטת המיקרו-בנייה לייצור תלת-ממדי של מבני MEMS באמצעות הדפסת העברה ואניל térmי מהיר. טכניקה זו מאפשרת הרכבה מדויקת של אובייקטי סיליקון וזהב בקנה מידה מיקרו וננו.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי ה-NSF (CMMI-1351370).

מסכות עיצוב 1. לייצור של תשתית תורמות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מסכה עם גיאומטריה רצויה. לפברק 100 x 100 מיקרומטר יחידות בודדות מיקרומטר מרובעים סיליקון, לצייר מערך של 100 מיקרומטר x 100 מיקרומטר ריבועים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מסכה שנייה עם גיאומטריה זהה, כאשר כל צד הארכה החוצה 15 מיקרומטר נוסף. למערך של 100 מיקרומטר x 100 מיקרומטר ריבועים, לצייר מערך של 130 מיקרומטר x 130 מיקרומטר ריבועים שיכולים לכסות את הריבועים בשלב 1.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב הגיאומטריה העוגן. לצייר ארבעה 20 מיקרומטר x 40 מיקרומטר מלבנים, כל אחד מרוכז לאורך קצה אחד של כיכר. הנח את המבנים כך ש15 מיקרומטר הראשון מכסה את 100 מיקרומטר המקורי x 100 מיקרומטר המרובע בשלב 1.1 ו25 מיקרומטר שנותר משתרע כלפי חוץ (כפי שמוצג באיור 2). הערה: כל צורה וממדים יכולים לשמש עוד אנשי הקשר העוגן גם את החומר בדוגמת ואת המצע. קצה אחד של עוגן זה מכסה את המקורהגיאומטריה אל בשלב 1.1 ואת הקצה השני צריכה להרחיב את הגיאומטריה בשלב 1.2. </li></ol> 2. הכן תשתית תורמות לשחזור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן סיליקון מסומם מסוג p ברקיק מבודד (SOI) בעובי של 3 מיקרומטר מכשיר שכבה, עם התנגדות גיליון של 1-20 עובי שכבת תחמוצת סנטימטר • Ω וקופסא של 1 מיקרומטר. הערה: ליישומים שונים ניתן לשנות פרמטרים אלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> photoresist מעיל ספין (AZ5214, 3,000 סל&quot;ד במשך 30 שניות, 1.5 מיקרומטר העבה) ולצרף את המסכה שנועדה בשלב 1.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בתחריט יון תגובה (ורי) מכשיר, דפוס שכבת המכשיר של פרוסות סיליקון SOI ולהסיר מסיכת photoresist. לאחר שלב זה, האזור חרוט רי חשף את שכבת תחמוצת התיבה (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> photoresist מעיל ספין (AZ5214, 3,000 סל&quot;ד במשך 30 שניות, 1.5 מיקרומטר עבה) דפוס ועם מסכה שנועדה בשלב 1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את פרוסות ב125 מעלות צלזיוס במשך 90 שניות על פלטה חשמלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את פרוסות לתוךHF 49% ל50 שניות כדי לחרוט את שכבת תחמוצת התיבה נחשפה מצעד 2.3. לאחר ייבוש מוחלט, הסר את photoresist המיסוך (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל ספין (AZ5214, 3,000 סל&quot;ד במשך 30 שניות, 1.5 מיקרומטר עבה) ודפוס עיצוב העיגון משלב 1.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את פרוסות ב125 מעלות צלזיוס במשך 90 שניות על פלטה חשמלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול לתוך HF 49% ל50 דקות. צעד זה etches שכבת תחמוצת התיבה שנותרה מתחת לסיליקון שכבת מכשיר בדוגמת שנותר, וכתוצאה מיחידות בודדות סיליקון תלויים על photoresist (איור 2 ג). </li></ol> 3. מסכות עיצוב לבול microtip <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מסכה עם 100 מיקרומטר אחד x 100 מיקרומטר מרובע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מסכה עם מיקרומטר 12 x 12 מיקרומטר ריבועים מרובים בתוך אזור מיקרומטר x 100 100 מיקרומטר. </li></ol> 4. להפוך את התבנית לבול microtip <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לנקות את פרוסות סיליקון עם אורינטצית גבישים של &lt;1-0-0&gt;, Depoלשבת של סיליקון ניטריד 100 ננומטר באמצעות פלזמה משופרת כימית החמקן הפקדת ציוד (PECVD). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> photoresist מעיל ספין (AZ5214, 3,000 סל&quot;ד במשך 30 שניות, 1.5 מיקרומטר עבה) דפוס ועם מסכה שנועדה בשלב 3.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תבנית שכבת סיליקון ניטריד באמצעות 10:01 נאגר אוקסיד etchant (BOE). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 80 גרם של אשלגן הידרוקסידי (KOH) ב170 מיליליטר של מים deionized ו40 מיליליטר של אלכוהול תערובת (IPA) כוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את KOH, IPA, ותערובת מים על 80 מעלות צלזיוס על פלטה חשמלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במאונך למקם את פרוסות מוכנות בכוס עם תערובת KOH כדי לחרוט הסיליקון החשוף במבנה הגבישי (שיעור תחריט הוא סביב 1 מיקרומטר / min). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הסיליקון החשוף חקוק במלואם, להסיר את רקיק מתערובת KOH, לחרוט משם סיליקון ניטריד באמצעות HF, ולבצע RCA 1 וRCA 2 ניקיון (איור 3 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעיל עם SU-8 100 ודפוס עם המסיכה מוכנה משלב 3.1 עם המתכון הבא: 3,000 rבערב 1 דקות, לאפות רך על 65 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות ו95 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות, לחשוף עם 550 mJ / 2 סנטימטר, והודעה אופה בחום של 65 מעלות צלזיוס במשך 1 דקות ו95 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות (איור 3B ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר SU-8 100 הוא נרפא לחלוטין, להחיל monolayer של (octyl ,1,2,3-tetrahydro tridecafluoro-1)-1-trichlorosilane ידי הטלת 3-5 טיפות (tridecafluoro-1, 1,2,3 - tetrahydro octyl)-1-trichlorosilane לתוך צנצנת ואקום והצבת רקיק בצנצנת וליישם את הוואקום. </li></ol> 5. כפל בול microtip שימוש עובש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים polydimethylsiloxane בסיס (PDMS) וסוכן ריפוי עם היחס של 5:1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגה את התערובת על ידי הצבתו בתוך צנצנת ואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים חלק קטן מתערובת PDMS degassed על התבנית ולתת reflow PDMS כדי להשיג משטח עליון שטוח (איור 3 ג). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבנית עם PDMS בתנור ב C ° 70 לשעה 2 כדי לרפא לחלוטין PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את התבנית מןתנור ולקלף את PDMS (איור 3D). </li></ol> 6. אחזר דיו מהתשתית התורם והדפסה באזור היעד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מצע התורם על שלבים ממונעים סיבובי וx, y-תרגום מצויד במיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את חותמת microtip לבמת translational האנכי עצמאית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתחת למיקרוסקופ, ויישר את חותמת microtip עם דיו סי על מצע התורם באמצעות translational ושלבי סיבוב. יתר על כן, לעשות יישור ההטיה בין משטח microtip והדיו Si ידי התאמת שלב הטיה. לאחר מכן, להביא את חותמת microtip למטה כדי ליצור קשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט מביא את חותמת microtip מטה נוסף לאחר יצירת קשר ראשוני, כך שטיפים קטנים התמוטטו באופן מלא והשטח כולו הוא במגע עם דיו סי על מצע תורם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהירות להעלות את שלב z, לשבור את העוגנים בשל שטח מגע הגדול בין חותמת microtip והדיו Si, לretrieve דיו Si מן מצע התורם ולצרף אותו לחותמת microtip. הערה: כאשר חותמת microtip היא חופשית מכל לחץ, microtip הדחוס משחזר לצורת הפירמידה המקורית שלה, מה שהופך את קשר מינימאלי עם דיו Si מאוחזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מצע המקלט על x, y-שלב תרגום וליישר את דיו Si אחזר תחת חותמת microtip במיקום הרצוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יורד בשלב z עד שדיו Si לאחזר בקושי יוצר קשר עם מצע המקלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר יצירת קשר, להעלות לאט את שלב z כדי לשחרר את דיו Si, מדפיס אותו על המיקום הרצוי. </li></ol> 7. תהליך מליטה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית תנור מהיר חישול תרמית למחזור מRT עד 950 מעלות צלזיוס ב90 שניות, תישאר ב950 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות ולקרר לRT (על ידי הסרת כל אספקת חום בתנור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מצע המקלט המודפס בכבשן בסביבת סביבת אוויר ולחשל ב950 °צלזיוס למשך 10 דקות למליטת Si-Si או ב-C ° 360 ל30 דקות למליטת Si-Au. </li></ol>

<ol><li>Stix, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+%E2%80%9CPoint+one%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Am.+Feb%22%5BJournal%5D)">Toward “Point one.</a> Sci Am. Feb. , 90-95 (1995).</li>
<li>Appenzeler, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Man+Who+Dared+to+Think+Small%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Man Who Dared to Think Small.</a> Science. 254, 1300-1301 (1991).</li>
<li>Madou, M. J. Fundamentals of Microfabrications The Science of Miniaturization. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2002).</li>
<li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Soft Lithography.</a> Angew Chem Int Ed. 38, 551-575 (1998).</li>
<li>Judy, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microelectromechanical+systems+%28MEMS%29+fabrication%2C+design+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Smart+Mater+Struct%22%5BJournal%5D)">Microelectromechanical systems (MEMS) fabrication, design and applications.</a> Smart Mater Struct. 10, 1134-1154 (2001).</li>
<li>Jain, V. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJain%2C+VK+%22Micromanufacturing+Process%22">Micromanufacturing Process</a>. , CRC Press. (2012).</li>
<li>Keum, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+micro-masonry+using+elastomeric+stamps+for+three-dimensional+microfabrication%5BTitle%5D)+AND+%22J+Micromech+Microeng%22%5BJournal%5D)">Silicon micro-masonry using elastomeric stamps for three-dimensional microfabrication.</a> J Micromech Microeng. 22, 55018(2012).</li>
<li>Keum, H., Chung, H., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+Contact+at+The+Interface+between+Silicon+and+Transfer-Printed+Gold+Films+by+Eutectic+Joining%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Electrical Contact at The Interface between Silicon and Transfer-Printed Gold Films by Eutectic Joining.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5, 6061(2013).</li>
<li>Keum, H., Seong, M., Sinha, S., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatically+Driven+Collapsible+Au+Thin+Films+Assembled+Using+Transfer+Printing+for+Thermal+Switching%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Electrostatically Driven Collapsible Au Thin Films Assembled Using Transfer Printing for Thermal Switching.</a> Appl Phys Lett. 100, 211904(2012).</li>
<li>Klaassen, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+fusion+bonding+and+deep+reactive+ion+etching%3A+a+new+technology+for+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuators+A%22%5BJournal%5D)">Silicon fusion bonding and deep reactive ion etching: a new technology for microstructures.</a> Sens Actuators A. 52, 132-139 (1996).</li>
<li>Barth, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+fusion+bonding+for+fabrication+of+sensors+actuators+and+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuators%22%5BJournal%5D)">Silicon fusion bonding for fabrication of sensors actuators and microstructures.</a> Sens Actuators. A21 - A23, 919-926 (1990).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

מיקרו בנייה, מוצגת באיור 4, כרוך מליטה היתוך סיליקון בצעד מליטה חומר. המליטה היתוך הסיליקון מושגת על ידי הצבת הדוגמא בתנור חישול תרמית מהירה (תנור להרכבה עצמית) וחימום המדגם ב950 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות. מצב חישול זה גם לאימוץ בין סי - סי וסי - SiO 2 המליטה 10,11. לחלופין, Au מלוכדים עם פס סי כפי שנמצא באיור 5 ג מאמץ מליטה eutectic, ולכן טמפרטורת המליטה היא מעבר לטמפרטורת Si-Au eutectic (363 מעלות צלזיוס) במשך 30 דקות ...

מערכות מייקרו (MEMS), כגון המזעור של מכונות 3D רגילות בקנה מידה גדולה, הם חיוניים לקידום טכנולוגיות מודרניות על ידי אספקת שיפורי ביצועים ו1,2 הפחתת עלות ייצור. עם זאת, בקצב הנוכחי של התקדמות טכנולוגית בMEMS לא יכול להישמר ללא חידושים מתמידים בטכנולוגיות ייצור 3-6. microfabrication מונוליטי הנפוץ מסתמך בעיקר על שכבה אחר שכבת תהליכים שפותחו עבור הייצור של מעגלים משולבים (IC). שיטה זו הייתה מוצלחת למדי הבמאפשר ייצור המוני של התקני MEMS ביצועים גבוהים. עם זאת, בשלה מורכב שכבה אחר שכבה וטבע אלקטרוכימי תוסף, ייצור של מבני 3D MEMS diversely בצורת והתקנים, ואילו קל בmacroworld, הוא מאוד מאתגר להשיג באמצעות microfabrication מונוליטי זה. כדי לאפשר microfabrication 3D גמיש יותר עם מורכבות פחות תהליך, אנחנו developed אסטרטגית 3D תוסף micromanufacturing (שמכונה &quot;מיקרו / ננו בנייה &#39;), אשר כרוכה בהרכבה המבוסס על דפוס העברה של חומרי מיקרו / ננו בשילוב עם טכניקות מליטה חומרים מהירים תרמית המאפשר חישול. העברת הדפסה היא שיטה להעברת חומרים מוצקים microscale (כלומר, &#39;דיו מוצק&#39;) ממצע שבו הם נוצרו או גדלו מצע שונה באמצעות הדבקה יבשה מבוקרת של בולי אלסטומרי. ההליך האופייני למייקרו בנייה מתחיל עם העברת הדפסה. דיו מוצק טרומי הוא העברה המודפסת באמצעות חותמת microtip שהיא צורה מתקדמת של בולי אלסטומרי והמבנים המודפסים לאחר מכן הם annealed באמצעות חישול תרמית מהיר (להרכבה עצמית) כדי לשפר את דיו דיו והידבקות דיו מצע. גישת ייצור זה מאפשרת הבנייה של מבנים חריגים microscale ומכשירים שלא ניתן לאכלס באמצעות metho הקיים אחר7 DS. מיקרו בנייה מספקת מספר תכונות אטרקטיביות לא קיימים בשיטות אחרות: (א) את היכולת לשלב דיו מוצק תפקודי והמבני של חומרים שונים כדי להרכיב חיישני MEMS ומפעילה משולבים בתוך כל מבנה 3D; (ב) את הממשקים של דיו מוצק שנאסף יכולים לתפקד כמו מגעים חשמליים ותרמית 9,10; (ג) ברזולוציה מרחבית ההרכבה יכולה להיות גבוהה (~ 1 מיקרומטר) על ידי ניצול תהליכי יתוגרפיות הפערים מדרגי והבינו היטב ליצירת דיו מוצק ושלבים מכאניים מאוד מדויקים להעברת הדפסת 7; ו (ד) דיו מוצק תפקודי והמבני יכול להיות משולב בשני מצעים קשיחים וגמישים במישוריים או גיאומטריות עקומות.

<table><tbody><tr><td>Az 5214</td><td>Clariant</td><td></td><td>1.5 מ"מ עובי Photoresist</td></tr><tr><td>Su8-100</td><td>Microchem</td><td></td><td>100 מ"מ Photoresist בשימוש בתבנית</td></tr><tr><td>Sylgard 184</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>PDMS מעורבב לייצור חותמת</td></tr><tr><td>חומצה הידרופלואורית</td> חומצת <td>Honeywell</td><td></td><td>לחרוט שכבת תחמוצת סיליקון</td></tr><tr><td>סיליקון על מבודד</td> מצע <td>תורם אולטראסיל</td><td></td><td>היה </td></tr><tr><td>Trichlorosilane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td> כימיקל מפוברק <td>המשמש לסיוע בקילוף PDMS מעובש</td></tr></tbody></table>

מיקרו בנייה לmicromanufacturing 3d תוסף

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

העברת הדפסה היא שיטה להעברת חומרים מוצקים מיקרו / ננו (המכונים במסמך &quot;דיו&quot;) ממצע שבו הם נוצרו למצע שונה על ידי שימוש בבולי אלסטומרי. העברת הדפסה מאפשרת שילוב של חומרים הטרוגניים לפברק מערכות תפקודיות מבנים שאין דומים או שנמצאים במכשירים מתקדמים אחרונים, כגון תאים סולריים גמישים ומתיחים ומערכי LED. בעוד הדפסת העברה מפגינה תכונות ייחודיות ביכולת הרכבה חומר, השימוש בשכבות דבק או שינוי פני השטח כגון תצהיר של monolayer עצמית התאספו (SAM) על מצעים לשיפור תהליכי הדפסה מעכבת ההסתגלות רחבה שלה ברכבות מייקרו מערכת מייקר מבנים (MEMS) והתקנים. כדי להתגבר על חסרון זה, פיתחנו מצב מתקדם של הדפסת ההעברה שdeterministically מרכיב אובייקטי microscale אדם אך ורק באמצעות שליטה בשטח מגע פני השטחללא כל שינוי פני השטח. היעדר שכבת דבק או שינוי אחר ותהליכי המליטה החומרים הבאים להבטיח מליטה מכאנית לא רק, אבל גם חיבור תרמי וחשמלי בין חומרים שנאספו, אשר פותח עוד יותר יישומים שונים בהסתגלות בבניית התקני MEMS יוצא דופן.

מיקרו-בנייה מאפשרת שילוב חומרים הטרוגניות כדי ליצור מבני MEMS, כי הם מאוד מאתגרים או בלתי אפשריים להשיג על ידי תהליכי microfabrication מונוליטי. כדי להמחיש את היכולת שלו, מבנה (שנקרא 'קומקום מיקרו ") הוא מפוברק אך ורק באמצעות מיקרו-בנייה. איור 4A הוא תמונת מיקרוסקופ אופטית של דיו Si מפוברק על מצע תורם. הדיו נועד דיסקים עם ממדים שונים עשויים מסיליקון גבישים היחיד, המהווים את אבני הבניין של קומקום מיקרו. ברגע שמצע תורם מוכן באופן עצמאי, דיסקים הם העברה מודפסת על גבי...

נייר זה מציג אסטרטגית 3D תוסף micromanufacturing (שמכונה &quot;מיקרו בנייה&quot;) עבור הייצור גמיש של מערכת מייקר מבנים (MEMS) והתקנים. גישה זו כרוכה בהרכבה המבוסס על דפוס העברה של חומרי מיקרו / ננו בשילוב עם טכניקות מליטה חומרים מהירים תרמית המאפשר חישול.

מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

מטרת הליך זה היא להדגים מיקרו מכלול מבוסס הדפסת העברה הנקרא מיקרו בנייה לייצור מיקרו תוסף תלת מימדי. זה מושג על ידי הכנת חפצי מיקרו מסיליקון או זהב הנקראים דיו על מצעי תורמים, כך שהם תלויים על תומכי התנגדות לצילום מעוצבים. השלב השני הוא ליישר במדויק חותמת מיקרו-טיפ אלסטומרית על דיו ולהחיל עומס מראש של כוח מוגדר מראש על החותמת ליצירת אזור מגע דביק.בין לבין, הבול נסוג במהירות כדי להחזיר את הדיו. לאחר מכן, החותמת והדיו שאוחזר מועברים למצע מקלט שבו הדיו מודפס בעדינות על אזור היעד. עם הטעינה המוקדמת הקטנה, החותמת נסוגה לאט ומשאירה את הדיו על מצע המקלט.השלב האחרון הוא הפעלה תרמית מהירה של מצע המקלט כדי לחבר את הדיו המודפס והמצע לצמיתות. בסופו של דבר, הליך הדפסת העברה זה חוזר על עצמו עד להשלמת מיקרו-מבנה תלת מימדי רצוי. במקרה זה, קומקום מיקרו מיוצר אך ורק באמצעות מיקרו בנייה כדי להדגים את יכולתו.היתרון העיקרי של טכניקת מיקרו-בנייה זו על פני מיקרו-ייצור מונוליטי קונבנציונאלי הוא שהיא יכולה ליצור מיקרו-מבנים תלת מימדיים הטרוגניים בצורה פשוטה מאוד כאשר ילדים משחקים בלגו, מה שאחרת יהיה מאתגר מאוד להשגה. הדגמה חזותית של השיטה היא קריטית מאוד בשל השלבים המקבילים שלה. התבוננות חזותית בטכניקה זו אמורה להבהיר את כל אי הבהירות שיש לצופים כדי להתחיל בהליך זה.עצב שלוש מסכות לייצור דיו על מצע תורם. כמפורט בפרוטוקול הטקסט על פרוסת SOI עם שכבת מכשיר של שלושה מיקרון ושכבת תחמוצת קופסה של מיקרון אחד מעיל ספין להתנגד לצילום AZ 5 2 14 ב -3000 סל"ד למשך 30 שניות. כדי להשיג עובי של 1.5 מיקרון של הצילום להתנגד לחמם את הוופל על פלטה חמה של 110 מעלות צלזיוס למשך דקה אחת, ובאמצעות יישור מסכה, לחשוף באמצעות מסכה אחת ולפתח באמצעות מפתח MIF 3 2 7 באמצעות דפוס מכשיר תחריט IN תגובתי.שכבת המכשיר של פרוסת ה- SOI והסר את מסכת ההתנגדות לצילום. לאחר שלב זה, האזור החרוט חשף את שכבת תחמוצת הקופסה. הסיבוב הבא ציפוי את נגדי הצילום לפני ודפוס עם מסכה שתיים.לאחר מכן מחממים את הוופל בחום של 125 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות על צלחת חמה, טבלו את הוופל ב-49% מימן פלואוריד למשך 50 שניות כדי לחרוט את שכבת תחמוצת הקופסה החשופה. לאחר ייבוש מלא, הסר את תמונת המסכה, התנגד שוב למעיל הסיבוב ודפוס עם מסכה שלוש. לאחר מכן מחממים את הוופל בחום של 125 מעלות צלזיוס על צלחת חמה.לאחר 90 שניות, טבלו את הוופל ב-49% מימן פלואוריד למשך 50 דקות. שלב זה חורט את שכבת תחמוצת הקופסה שנותרה מתחת לשכבת התקן הדפוס סיליקון וכתוצאה מכך סיליקון תלוי. יחידות בודדות בתמונה מתנגדות.השלב הבא הוא להכין את התבנית לחותמת קצה מיקרו ולשכפל חותמת קצה מיקרו כמתואר בפרוטוקול הטקסט. כדי להתחיל בתהליך ההדפסה, הנח את המצע התורם על שלבי התרגום הממונעים, הסיבובים וה-XY המצוידים במיקרוסקופ. לאחר מכן חבר את חותמת המיקרו-טיפ לשלב תרגום אנכי עצמאי.לאחר טעינת המצע התורם וחותמת המיקרוטיפ, הפעל את שלבי התרגום הממונע תחת המיקרוסקופ. יישר את חותמת המיקרו-טיפ עם דיו הסיליקון על מצע התורם באמצעות שלבי תרגום וסיבוב. לאחר מכן, הורד את חותמת המיקרו-טיפ כלפי מטה כדי ליצור מגע.הורד לאט את חותמת המיקרו-טיפ למטה עוד יותר לאחר המגע הראשוני כך שהקצוות הקטנים יקרסו לחלוטין וכל המשטח יהיה במגע עם דיו הסיליקון על המצע התורם. לאחר מכן, הרם במהירות את שלב Z, ושבר את העוגנים בגלל שטח המגע הגדול בין חותמת השבב לדיו הסיליקון. כדי לאחזר את דיו הסיליקון מהמצע התורם ולחבר אותו לחותמת המיקרוטיפ, הנח את מצע המקלט על שלב תרגום XY ויישר את דיו הסיליקון שאוחזר מתחת לחותמת המיקרוטיפ במיקום הרצוי כדי לשלוח את Z stage עד שדיו הסיליקון שאוחזר בקושי יוצר מגע עם מצע המקלט.לאחר יצירת מגע הרם לאט את ה-Z tagה כדי לשחרר את דיו הסיליקון, והדפס אותו במיקום הרצוי. התוכנית הבאה, תרמית מהירה, תנור כריעה למחזור מטמפרטורת החדר עד 950 מעלות צלזיוס תוך 90 שניות. הישארו בטמפרטורה של 950 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות, ולאחר מכן התקררו לטמפרטורת החדר.הנח את מצע המקלט המודפס את התנור בסביבת אוויר סביבתי וכרע ברך בטמפרטורה של 950 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות להדבקת סיליקון סיליקון. כדי להדגים את יכולתו, קומקום מיקרו מיוצר אך ורק באמצעות מיקרו בנייה. תמונה מיקרוסקופית אופטית זו חושפת דיו סיליקון מפוברק על מצע תורם.הדיו המעוצבים הם דיסקים במידות שונות העשויים מסיליקון גבישי יחיד, שהם אבני הבניין של המיקרו-קומקום. לאחר הכנה עצמאית של מצע תורם, הדיסקים מועברים מודפסים על מצע מקלט ושכבה אחר שכבה באמצעות חותמת קצה מיקרו. האזור הפנימי של קומקום המיקרו חלול כפי שניתן לראות מכל דיסק מורכב.העדינות של עיבוד מחדש של מיקרו מייסון נבדקת גם על ידי הדפסת העברה וכריעה, משטחים פוטוניים של טסיות גביש פוטוניות מעודנות למדי מעוטרות בליתוגרפיה של טביעת ננו ומיוצרים כדיו הניתן להעברה על מצע תורם. לאחר שהדיו מוכן במלואו, טסיות הגביש הפוטוני מועברות לארבע טבעות סיליקון בעובי 50 מיקרון ויוצרות תצורה דמוית טבלה המוצגת. להלן דוגמאות למיקרו-בנייה שאומצה להרכבת סרטי זהב דקים.תמונה מיקרוסקופית אופטית זו חושפת את סרטי הזהב המוכנים בעובי 400 ננומטר על מצע תורם. דיו זה מעובד ונבדק עוד יותר כדי להעביר הדפסה על משטח זהב כמו גם על משטח סיליקון. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד להרכיב מיקרו-מבנים באמצעות מיקרו בנאי D ואתה אמור להיות מסוגל ליישם טכניקה זו לבניית מבני מיקרו מכשירים תלת מימדיים מושכים יותר.לאחר שליטה, טכניקה זו אמורה להפחית את זמן הייצור הכולל באמצעות אופי התהליך המקביל שלה בהשוואה לתהליכי ייצור מיקרו עוקבים אחרים. ברצוננו להודות ל-New Mattered ולפרופסור פריירה על עזרתם בתהליכי הדפסת העברה אוטומטיים ולמיקי דקי על עזרתם בחדר הנקי של MNMS ב-UIUC.

micro-masonry-for-3d-additive-micromanufacturing

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מציגים שני תהליכים עבור microfabrication של שבבי פולימרי נקבובי לעיבוד תלת ממדי התא. הראשון הוא הבלטות חם בשילוב עם תהליך אדי ריתוך ממס. השני משתמש בתהליך microthermoforming פיתחה לאחרונה בשילוב עם טכנולוגיית מעקב יון המוביל פישוט משמעותי של ייצור.

Microfabrication של שבב בגודל פיגומים לעיבוד תלת ממדי נייד

קורות תלת ממדי (3D) microstructured מרוכבים מיוצרים באמצעות החדירה המכוונת והמקומית של nanocomposites לרשתות microfluidic נקבוביים 3D. הגמישות של שיטת ייצור זו מאפשרת הניצול של חומרי תרמופלסטיים שונים וnanofillers כדי להשיג מגוון רחב של מוצרי nanocomposite חיזקו 3D הפונקציונלי מקרוסקופית.

ייצור של Nanocomposites microstructured תלת ממדי באמצעות Microfluidic הסתננות

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק בחופשיות-מושעים, מיקרון / סיבים תת-מיקרון בקנה מידה פולימר ומבנים ", כמו אינטרנט" שנוצרו באמצעות הליך כתיבה ישיר אוטומטי באמצעות מערכת מחלק 3-ציר.

נקבעה 3-D ישיר כתיבה של / מבנים תת-מיקרון מיקרון מושעה סיבי קנה מידה באמצעות מערכת רובוטית חלוקה

אסטרטגיית הייצור מוספים לעיבוד UV-crosslinkable hydrogels פותחה. אסטרטגיה זו מאפשרת הרכבה שכבה אחרי שכבה של מבנים הידרוג microfabricated, כמו גם ההרכבה של רכיבים עצמאיים, מניב מכשירים משולבים המכילים רכיבים לזוז כי הם מגיבים הופעה מגנטי.

תוסף טכניקת הייצור עבור הזיוף נתיישב ומהירה של מבוססי הידרוג Micromachines עם רכיבים תגובה מגנטית

פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.

עמודי רשת אבזור רך בתהליך הזרקה של רכיב 3D עם מיקרו

כתב יד זה מתאר את העיבוד של אחד הרכיבים קרמיקה רב תכליתיים (למשל, שילובים של מבנים צפופים נקבובי) additively מתוצרת stereolithography.

כתוסף בייצור חומרי קרמיקה פונקציונלית מדורגת על ידי Stereolithography

פרויקט זה מאפשר למעבדות קטנות לפתח פלטפורמה קלה לשימוש לייצור מכשירים מיקרופלואידיים מדויקים מרובי שכבות. הפלטפורמה מורכבת מתאם יישור מסכת מיקרוסקופ מודפס תלת מימדי באמצעותו הושגו התקנים מיקרופלואידיים רב שכבתיים עם שגיאות יישור של &lt;10 מיקרומטר.

תכנון ופיתוח מתאם יישור מסיכת מיקרוסקופ תלת מימדי לייצור התקנים מיקרופלואידיים רב שכבתיים

Microfluidics הוא כלי רב עוצמה לפיתוח בדיקות אבחון. עם זאת, ציוד וחומרים יקרים, כמו גם טכניקות ייצור וטיפול מייגע, נדרשים לעתים קרובות. כאן אנו מפרטים את פרוטוקול הייצור של התקן מיקרופלואידי אקרילי עבור אימונו-אנליזות מגנטיות מבוססות מיקרו וננו-חלקיקים בסביבה זולה ופשוטה לשימוש.

מיקרומילינג בקרה נומרי ממוחשב של מכשיר אקרילי מיקרופלואידי עם הגבלה מדורגת עבור בדיקות חיסוניות מבוססות ננו-חלקיקים מגנטיים

פרוטוקול זה מתאר ייצור של חלון הדמיה משולב מושתל באמצעות הדפסת לייזר תלת מימדית. החלון מורכב ממערכת של מיקרו-עדשות יחד עם מיקרו-פיגומים. השיטה כוללת פילמור דו-פוטוני (2PP) של הפוטו-רזיסט SZ2080 התואם ביולוגית ברצף רציף, תוך אופטימיזציה של יעילות הייצור והיישור בין הרכיבים השונים.

מיקרו-ייצור של אופטיקה מושתלת משולבת בחלון הדמיה מיקרו-מובנה להדמיה מתקדמת in vivo

מוצגת שיטה להטלת טופוגרפיה של פני השטח של חומרים פולימריים מרוכבים סופגי אור, במיוחד אלסטומרים מגנטואקטיביים (MAEs), באמצעות מיקרו-עיבוד לייזר. שיטה זו מאפשרת גמישות רבה בעיצובים טופוגרפיים ובניית אב טיפוס מהיר. מודגמת דוגמה לבניית משטחי MAE, אפיון ותגובתם לשדה המגנטי החיצוני.

מיקרו-עיבוד לייזר לעיצוב טופוגרפיה של פני שטח פולימרים

למד את שיטת המיקרו-בנייה לייצור תלת-ממדי של מבני MEMS באמצעות הדפסת העברה ואניל térmי מהיר. טכניקה זו מאפשרת הרכבה מדויקת של אובייקטי סיליקון וזהב בקנה מידה מיקרו וננו.

מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף

גלה סרטונים נוספים