Questo articolo introduce una strategia 3D additivo micromanufacturing (chiamato 'micro-massoneria') per la fabbricazione flessibile del sistema microelettromeccanici (MEMS) strutture e dispositivi. Questo approccio comporta il trasferimento di montaggio a base di stampa, di materiali micro / nanoscala in combinazione con tecniche rapide materiale di incollaggio ricottura abilitato termici.
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Articolo metodologico
Micro-muratura per 3D Additivo Micromanufacturing
In questo articolo
Sommario
Abstract
Stampa transfer è un metodo per trasferire materiali micro / nanoscala solidi (qui chiamati "inchiostri") da un substrato in cui sono generati ad un substrato diverso utilizzando Stamp elastomerici. Stampa transfer consente l'integrazione di materiali eterogenei per fabbricare strutture unexampled o sistemi funzionali che si trovano in dispositivi avanzati recenti come celle solari flessibili ed estensibili e array LED. Durante la stampa transfer presenta caratteristiche uniche nella capacità di assemblaggio materiale, l'uso di strati adesivi o la modifica della superficie, come la deposizione di monostrati auto-assemblati (SAM) su substrati per migliorare i processi di stampa ostacola la sua vasta adattamento in microstruttura del sistema microelettromeccanici (MEMS) strutture e dispositivi. Per ovviare a questo inconveniente, abbiamo sviluppato una modalità avanzata di stampa a trasferimento che assembla in modo deterministico oggetti microscala singoli esclusivamente attraverso il controllo superficie di area di contattosenza alcuna alterazione superficiale. L'assenza di uno strato adesivo o altra modificazione e processi materiale legante successive garantire non solo legame meccanico, ma anche il collegamento elettrico e termico tra materiali assemblati, che apre ulteriormente varie applicazioni in adattamento a costruire dispositivi MEMS insoliti.
Introduzione
Sistemi microelettromeccanici (MEMS), come la miniaturizzazione su larga scala macchine 3D ordinarie, sono indispensabili per far progredire le tecnologie moderne, fornendo miglioramenti delle prestazioni e 1,2 di riduzione dei costi di produzione. Tuttavia, l'attuale tasso di progresso tecnologico in MEMS non può essere mantenuta senza continue innovazioni nelle tecnologie di produzione 3-6. Microfabbricazione monolitico comune si basa principalmente su processi layer-by-layer sviluppati per la fabbricazione di circuiti integrati (IC). Questo metodo ha avuto successo a permettere la produzione di massa di dispositivi MEMS ad alte prestazion....
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Protocollo
1. Maschere di progettazione per la fabbricazione di donatori substrato
- Progettare una maschera con geometria desiderata. Per fabbricare 100 micron x 100 micron unità individuali silicio quadri, disegnare una matrice di 100 micron x 100 micron quadrati.
- Progettare una seconda maschera con una geometria identica, con ogni lato che si estende su un ulteriore 15 micron. Per la serie di 100 micron x 100 micron quadrati, disegnare un array di 130 micron x 130 micron quadrati in grado di coprire le piazze nella fase 1.1.
- Progettare la geometria di ancoraggio. Disegna quattro 20 micron x 40 micron rettangoli, ognuno incentrato lungo un bordo d....
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Risultati
Micro-massoneria consente l'integrazione di materiale eterogeneo per generare strutture MEMS che sono molto difficili o impossibili da raggiungere da processi di microfabbricazione monolitici. Al fine di dimostrare la sua capacità, una struttura (chiamato 'micro teiera') è realizzato esclusivamente mediante micro-muratura. Figura 4A è un'immagine al microscopio ottico di inchiostri di Si fabbricato su un substrato donatore. Gli inchiostri progettati sono dischi con diverse dimensioni realizzati in un'un.......
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Discussione
Micro-muratura, illustrato nella figura 4, prevede l'incollaggio fusione di silicio in una fase di saldatura del materiale. Silicon legame di fusione si ottiene ponendo il campione in un forno di ricottura termica rapida (forno RTA) e riscaldamento del campione a 950 ° C per 10 min. Questa condizione di ricottura è sia adottabile tra Si - Si e Si - SiO 2 bonding 10,11. In alternativa, l'Au legato con una striscia di Si come si trova nella Figura 5C adotta e.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dalla NSF (CMMI-1351370).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Az 5214 | Clariant | 1,5 mm di spessore Photoresist | |
| Su8-100 | Microchem | 100 mm Photoresist utilizzato nello stampo | |
| Sylgard 184 | Dow Corning | PDMS miscelato per fabbricare timbro | |
| Acido fluoridrico | Acido Honeywell | per incidere lo strato di ossido di silicio | |
| Silicio sull'isolante | Ultrasil | Donor substrato è stato | |
| triclorosilano | Sigma-Aldrich | prodotto chimico utilizzato per aiutare l'eliminazione di PDMS dalla muffa |
Riferimenti
- Stix, G. Toward “Point one. Sci Am. Feb. , 90-95 (1995).
- Appenzeler, T. The Man Who Dared to Think Small. Science. 254, 1300-1301 (1991).
- Madou, M. J. Fundamentals of Microfabrications The Science of Miniaturization. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2002).
- Xia, Y., Whitesides, G. M.
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Ristampe e permessi
