Micro-alvenaria para Aditivo 3D Microfabricação

O objetivo deste procedimento é demonstrar um microconjunto baseado em impressão por transferência denominado micro alvenaria para micro manufatura aditiva tridimensional. Isso é feito preparando primeiro microobjetos de silício ou ouro chamados tintas em substratos doadores, de modo que sejam suspensos em suportes fotorresistentes padronizados. A segunda etapa é alinhar com precisão um carimbo de microponta elastomérica em uma tinta e aplicar uma pré-carga de força predefinida no carimbo para formar uma área de contato adesiva.

No meio, o carimbo se retraiu rapidamente para recuperar a tinta. Em seguida, o carimbo e a tinta recuperada são transferidos para um substrato receptor onde a tinta é impressa suavemente na área alvo. Com a pequena pré-carga, o carimbo é então retraído lentamente, deixando a tinta no substrato do receptor.

A etapa final é a rápida formação térmica do substrato do receptor para unir a tinta impressa e o substrato permanentemente. Por fim, esse procedimento de impressão por transferência é repetido até que uma microestrutura 3D desejada seja concluída. Nesse caso, um micro bule é fabricado exclusivamente por meio de microalvenaria para demonstrar sua capacidade.

A principal vantagem desta técnica de microalvenaria sobre a microfabricação monolítica convencional é que ela pode criar microestruturas tridimensionais heterogêneas de uma maneira muito simples, pois as crianças brincam com Legos, o que seria muito difícil de alcançar. A demonstração visual do método é muito crítica devido às suas etapas paralelas. Observar visualmente esta técnica deve esclarecer quaisquer ambigüidades que os espectadores possam ter Para iniciar este procedimento.

Projete três máscaras para fabricação de tintas em um substrato doador. Conforme detalhado no protocolo de texto, Em um wafer SOI com uma camada de dispositivo de três mícrons e uma camada de óxido de caixa de um mícron, spin coat fotorresiste AZ 5 2 14 a 3000 RPM por 30 segundos. Para obter uma espessura de 1,5 mícron da fotorresistência, aqueça o wafer em uma placa quente de 110 graus Celsius por um minuto e, usando o alinhador de máscara, exponha usando a máscara um e revele usando o revelador MIF 3 2 7 usando um padrão de instrumento de gravação IN reativo.

A camada do dispositivo do wafer SOI e remova a máscara de resistência fotográfica. Após esta etapa, a região gravada expôs a camada de óxido de caixa. Em seguida, gire os fotoresistores antes e padronize com a máscara dois.

Em seguida, aqueça o wafer a 125 graus Celsius por 90 segundos Em uma placa quente, mergulhe o wafer em fluoreto de hidrogênio a 49% por 50 segundos para gravar a camada de óxido da caixa exposta. Depois de secar completamente, remova a foto de máscara, resista novamente ao spin coat e padronize com a máscara três. Em seguida, aqueça o wafer a 125 graus Celsius em uma placa quente.

Após 90 segundos, mergulhe o wafer em fluoreto de hidrogênio a 49% por 50 minutos. Esta etapa grava a camada de óxido de caixa restante sob o silício da camada do dispositivo padrão, resultando em silício suspenso. Unidades individuais na fotorresistência.

O próximo passo é fazer o molde para um carimbo de micro ponta e duplicar um carimbo de micro ponta conforme descrito no protocolo de texto. Para iniciar o processo de impressão, coloque o substrato doador nos estágios de tradução motorizado, rotacional e XY equipados com o microscópio. Em seguida, anexe o carimbo de microponta a um estágio de translação vertical independente.

Uma vez que o substrato doador e o carimbo de microponta são carregados, opere os estágios de tradução motorizados sob o microscópio. Alinhe o carimbo de microponta com a tinta de silicone no substrato doador usando estágios de translação e rotação. Depois, traga o carimbo de microponta para baixo para fazer contato.

Lentamente, abaixe ainda mais o carimbo da microponta após o contato inicial, de modo que as pontas pequenas fiquem totalmente colapsadas e toda a superfície fique em contato com a tinta de silicone no substrato doador. Em seguida, levante rapidamente o estágio Z, quebrando as âncoras devido à grande área de contato entre o carimbo do microchip e a tinta de silicone. Para recuperar a tinta de silicone do substrato doador e anexá-la ao carimbo de microponta, coloque o substrato receptor em um estágio de tradução XY e alinhe a tinta de silicone recuperada sob o carimbo de microponta no local desejado para enviar o estágio Z até que a tinta de silicone recuperada mal entre em contato com o substrato receptor.

Depois de fazer contato, levante lentamente o estágio Z para liberar a tinta de silicone, imprimindo-a no local desejado. Em seguida, um forno térmico rápido, ajoelhado para ir da temperatura ambiente até 950 graus Celsius em 90 segundos. Permaneça a 950 graus Celsius por 10 minutos e depois esfrie até a temperatura ambiente.

Coloque o substrato receptor impresso do forno em um ambiente de ar ambiente e ajoelhe-se a 950 graus Celsius por 10 minutos para a ligação de silício silício. Para demonstrar sua capacidade, um micro bule é fabricado exclusivamente por meio de microalvenaria. Esta imagem microscópica óptica revela tintas de silício fabricadas em um substrato doador.

As tintas projetadas são discos com diferentes dimensões feitos de silício cristalino único, que são os blocos de construção do micro bule. Uma vez que um substrato doador é preparado de forma independente, os discos são impressos por transferência em um substrato receptor e ajoelhado camada por camada utilizando um carimbo de micro ponta. A região interna do micro bule é oca, como pode ser visto em cada disco montado.

A delicadeza dos reprocessos de micro pedreiro também é testada por impressão de transferência e um ajoelhamento, um cristal fotônico bastante requintado, as superfícies fotônicas de plaquetas são padronizadas com litografia de nano impressão e feitas como tintas transferíveis em um substrato doador. Uma vez que a tinta esteja totalmente preparada, a plaqueta de cristal fotônico é transferida para quatro anéis de silício com 50 mícrons de espessura, formando uma configuração semelhante à tabela mostrada. Aqui estão exemplos de micro alvenaria adotada para montar filmes finos de ouro.

Esta imagem microscópica óptica revela os filmes de ouro preparados com 400 nanômetros de espessura em um substrato doador. Essas tintas são processadas e testadas para transferir a impressão para uma superfície dourada, bem como para uma superfície de silício. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como montar microestruturas usando o micropedreiro D e deve ser capaz de aplicar essa técnica para construir estruturas de microdispositivos tridimensionais mais atraentes.

Uma vez dominada, essa técnica deve reduzir o tempo geral de fabricação por meio de seu caráter de processo paralelo em comparação com outros processos de microfabricação sequencial. Gostaríamos de agradecer à New Mattered e ao Professor Ferreira por sua ajuda com os processos automatizados de impressão por transferência e ao Mickey Dki pela ajuda na sala limpa do MNMS na UIUC.