Mikromurarstwo do mikroprodukcji addytywnej 3D

Celem tej procedury jest zademonstrowanie mikromontażu opartego na druku transferowym, zwanego mikromurem do trójwymiarowej mikroprodukcji addytywnej. Osiąga się to poprzez przygotowanie najpierw krzemowych lub złotych mikroobiektów zwanych atramentami na podłożach donorowych, tak aby były one zawieszone na wzorzystych wspornikach fotoresistu. Drugim krokiem jest precyzyjne wyrównanie elastomerowej stempla z mikrokońcówką na tuszu i przyłożenie wstępnie zdefiniowanej siły do stempla w celu utworzenia powierzchni styku kleju.

W międzyczasie stempel szybko się cofa w celu odzyskania atramentu. Następnie stempel i pobrany atrament są przenoszone na podłoże odbiorcze, gdzie tusz jest delikatnie drukowany na obszarze docelowym. Przy niewielkim obciążeniu wstępnym stempel jest następnie powoli wycofywany, pozostawiając atrament na podłożu odbiornika.

Ostatnim krokiem jest szybkie termiczne wygięcie podłoża odbiornika w celu trwałego związania drukowanej farby drukowanej z podłożem. Ostatecznie ta procedura druku transferowego jest powtarzana, aż do uzyskania pożądanej mikrostruktury 3D. W tym przypadku mikro dzbanek do herbaty jest wytwarzany wyłącznie za pomocą mikro muru, aby zademonstrować jego możliwości.

Główną zaletą tej techniki mikromurowania w porównaniu z konwencjonalną monolityczną mikrofabrykacją jest to, że może ona tworzyć heterogeniczne trójwymiarowe mikrostruktury w bardzo prosty sposób, gdy dzieci bawią się klockami Lego, co w przeciwnym razie byłoby bardzo trudne do osiągnięcia. Wizualna demonstracja metody jest bardzo ważna ze względu na jej równoległe kroki. Wizualna obserwacja tej techniki powinna wyjaśnić wszelkie niejasności, które widzowie mogą mieć Aby rozpocząć tę procedurę.

Zaprojektuj trzy maski do wytwarzania farb na podłożu dawcy. Jak wyszczególniono w protokole tekstowym: Na płytce SOI z warstwą urządzenia o grubości trzech mikronów i warstwą tlenku o grubości jednego mikrona, fotoresist powłoki wirowej AZ 5, 2, 14 przy 3000 obr./min przez 30 sekund. Aby uzyskać grubość fotoodporności 1,5 mikrona, podgrzej wafel na płycie grzejnej o temperaturze 110 stopni Celsjusza przez jedną minutę, a następnie za pomocą wyrównywacza maski naświetl za pomocą maski pierwszej i wywołaj za pomocą wywoływacza MIF 3 2 7 przy użyciu reaktywnego wzoru instrumentu do trawienia IN.

Warstwę urządzenia z płytki SOI i usuń maskę fotorezystancyjną. Po tym kroku wytrawiony obszar odsłonił warstwę tlenku pudełka. Następnie zakręć rezystory fotograficzne przed i wzoruj maskę drugą.

Następnie podgrzej wafel w temperaturze 125 stopni Celsjusza przez 90 sekund Na gorącej płycie zanurz wafel w 49% fluorowodorze na 50 sekund, aby wytrawić odsłoniętą warstwę tlenku pudełka. Po całkowitym wyschnięciu usuń zdjęcie maskujące, ponownie oprzyj się wirowaniu i wzoruj się maską trzecią. Następnie podgrzej wafel w temperaturze 125 stopni Celsjusza na gorącej płycie.

Po 90 sekundach zanurz wafel w 49% fluorowodorze na 50 minut. Ten krok wytrawia warstwę tlenku pudełka pozostałą pod warstwą urządzenia wzorcowego krzemu, w wyniku czego powstaje zawieszony krzem. Poszczególne jednostki na zdjęciu rezystancji.

Kolejnym krokiem jest wykonanie formy do stempla z mikro końcówką i zduplikowanie stempla z mikro końcówki zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Aby rozpocząć proces drukowania, należy umieścić substrat dawcy na zmotoryzowanych, rotacyjnych i XY stolikach translacyjnych wyposażonych w mikroskop. Następnie przymocuj stempel z mikrokońcówką do niezależnego pionowego stolika translacyjnego.

Po załadowaniu substratu dawcy i stempla mikrokońcówki uruchom zmotoryzowane etapy translacji pod mikroskopem. Dopasuj stempel mikrokońcówki do tuszu silikonowego na podłożu dawcy za pomocą etapów translacyjnych i rotacyjnych. Następnie przyłóż stempel mikrokońcówki w dół, aby nawiązać kontakt.

Powoli doprowadź stempel mikrokońcówki jeszcze bardziej w dół po pierwszym kontakcie, tak aby małe końcówki były całkowicie złożone, a cała powierzchnia stykała się z tuszem silikonowym na podłożu dawcy. Następnie szybko podnieś stolik Z, łamiąc kotwy ze względu na dużą powierzchnię styku między stemplem mikroczipowym a tuszem silikonowym. Aby pobrać atrament silikonowy z podłoża dawcy i przymocować go do stempla mikrokońcówki, umieść podłoże odbiornika na stoliku translacyjnym XY i wyrównaj pobrany atrament silikonowy pod stemplem mikrokońcówki w żądanym miejscu, aby wysłać stopień Z, aż odzyskany atrament silikonowy ledwo zetknie się z podłożem odbiornika.

Po nawiązaniu kontaktu powoli podnieś stopień Z, aby uwolnić atrament silikonowy, drukując go w żądanym miejscu. Następny program, szybki termiczny, piec klęczący, aby przejść od temperatury pokojowej do 950 stopni Celsjusza w 90 sekund. Pozostań w temperaturze 950 stopni Celsjusza przez 10 minut, a następnie ostudź do temperatury pokojowej.

Umieść wydrukowane podłoże odbiorcze pieca w otoczeniu powietrza i uklęknij w temperaturze 950 stopni Celsjusza na 10 minut, aby połączyć krzem i krzem. Aby zademonstrować swoje możliwości, mikro dzbanek do herbaty jest wytwarzany wyłącznie za pomocą mikro muru. Ten optyczny obraz mikroskopowy ujawnia sfabrykowane atramenty silikonowe na podłożu dawcy.

Projektowane tusze to krążki o różnych wymiarach wykonane z krzemu monokrystalicznego, które są budulcem mikro czajnika. Po niezależnym przygotowaniu substratu dawcy, krążki są drukowane na podłożu odbiornika i klęczące warstwa po warstwie za pomocą stempla z mikrokońcówką. Wewnętrzna część mikro dzbanka do herbaty jest pusta, co widać na każdym zmontowanym dysku.

Delikatność mikro procesów murarskich jest również testowana przez druk transferowy i klęczące, dość wykwintne powierzchnie fotoniczne płytek kryształu fotonicznego są wzorzyste za pomocą litografii nano imprint i wykonane jako atramenty transferowalne na podłożu dawcy. Gdy atrament jest w pełni przygotowany, fotoniczna płytka kryształu jest przenoszona na cztery pierścienie krzemowe o grubości 50 mikronów, tworząc konfigurację podobną do pokazanej na ilustracji. Oto przykłady mikromurów stosowanych do montażu cienkich folii złota.

Ten optyczny obraz mikroskopowy ujawnia przygotowane warstwy złota o grubości 400 nanometrów na podłożu dawczym. Atramenty te są dalej przetwarzane i testowane w celu przeniesienia nadruku na złotą powierzchnię, a także na powierzchnię silikonową. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak montować mikrostruktury za pomocą mikro mura D i powinieneś być w stanie zastosować tę technikę do budowania bardziej atrakcyjnych trójwymiarowych struktur mikrourządzeń.

Po opanowaniu, technika ta powinna skrócić całkowity czas wytwarzania dzięki jej równoległemu charakterowi procesu w porównaniu z innymi sekwencyjnymi procesami mikroprodukcji. Chcielibyśmy podziękować New Mattered i profesorowi Ferreirze za pomoc w zautomatyzowanych procesach druku transferowego oraz Mickeyowi Dki za pomoc w czystym pomieszczeniu MNMS w UIUC.