מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף

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.