Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

3D Katkı Micromanufacturing için Micro-duvar

Published: August 1, 2014 doi: 10.3791/51974

Summary

Bu kağıt mikroelektromekanik sistemi (MEMS) yapılar ve cihazlar esnek imalat için bir 3D katkı micromanufacturing stratejisi (adlandırılan 'mikro-yığma') tanıttı. Bu yaklaşım, hızlı termal tavlama-etkin malzeme yapıştırma teknikleri ile birlikte mikro / nano malzemelerin transfer baskı-tabanlı düzeneğini içerir.

Abstract

Transfer baskı Elastomerik pullar kullanılarak farklı bir alt-tabaka için oluşturulan bir substrattan (Burada kullanılan "mürekkep" olarak adlandırılan) bir katı mikro / nano ölçekli malzeme transfer etmek için bir yöntemdir. Transfer baskı tür esnek ve gerilebilir güneş hücreleri ve LED diziler gibi son gelişmiş cihazlarla bulunan eşsiz yapıları veya fonksiyonel sistemleri imal etmek heterojen malzemelerin entegrasyonu sağlar. Transfer baskı malzemesi takımı yeteneği benzersiz özellikler sergiler da, bu tür baskı işlemleri arttırmak için alt-tabakalar üzerinde kendi kendine monte tek tabaka (SAM) birikimi gibi yapışkan tabakaların kullanımı veya yüzey modifikasyonu mikroelektromekanik sisteminin mikro montaj (MEMS) yapılar geniş adaptasyon engellemektedir ve cihazlar. Bu eksikliği gidermek için, biz deterministically sadece yüzey temas alanı kontrol aracılığıyla bireysel microscale nesneleri bir araya transfer baskı gelişmiş bir mod geliştirdiHerhangi bir yüzey değişiklik olmadan. Bir yapışkan tabaka veya başka bir değişiklik ve daha sonraki malzeme bağlama işlemleri yokluğu sadece mekanik bağlantı sağlamak, fakat daha fazla sıra dışı MEMS cihazları binada uyarlamasında çeşitli uygulamalar açılır monte malzemeler arasında, aynı zamanda, termal ve elektrik bağlantısı,.

Introduction

Böyle büyük ölçekli sıradan 3D makineleri minyatür olarak Mikroelektromekanik sistemler (MEMS), performans geliştirmeleri ve üretim maliyet azaltma 1,2 sağlayarak çağdaş teknolojileri ilerleyen için vazgeçilmezdir. Ancak, MEMS teknolojik ilerleme cari oranı imalat teknolojileri 3-6 sürekli yenilikler olmadan muhafaza edilemez. Ortak monolitik mikroimalat esas entegre devreler (IC) 'nin üretimi için geliştirilmiş katman-katman süreçlere dayanır. Bu yöntem, yüksek performanslı MEMS cihazlar seri üretimine olanak oldukça başarılı olmuştur. Bununla birlikte, bağlı karmaşık katman-katman ve elektrokimyasal eksiltici doğada, çeşitli şekillerde şeklindeki 3D MEMS yapıları ve cihazların imalatı, macroworld kolay, bu yekpare mikroimalat kullanarak elde etmek çok zor iken. Daha az işlem karmaşıklığı ile daha esnek 3D mikroimalat etkinleştirmek için, biz devehızlı termal tavlama-etkin malzeme yapıştırma teknikleri ile birlikte mikro / nano malzemelerin bir transfer baskı-tabanlı düzeneğini içeren bir 3D katkı micromanufacturing stratejisi (adlandırılır 'mikro / nano-yığma') miştir.

Transfer baskı Elastomerik pulları kontrollü kuru yapışma kullanarak oluşturulan veya farklı bir alt-tabaka için yetiştirilen bir alt-tabaka katı mikro maddeleri (örneğin, 'katı mürekkep') transfer etmek için bir yöntemdir. Mikro-duvarcılık tipik bir prosedür transfer baskı ile başlar. Prefabrik katı mürekkepler, gelişmiş bir elastomerik pul formu ve basılı yapılar sonradan mürekkep mürekkep ve mürekkep yüzey yapışmasını geliştirmek için hızlı termal tavlama (RTA) kullanılarak tavlanır bir mikrotip damga kullanarak yazdırılan transferidir. Bu üretim yaklaşımı, diğer mevcut metodoloji kullanılarak ağırladı edilemez sıradışı mikro yapıların ve cihazların yapımını sağlards 7.

MEMS sensörleri birleştirmek için benzemez malzemelerin yapısal ve işlevsel bir katı mürekkep entegre etmek için (a) yeteneği ve 3D yapı içinde entegre aktüatörler,: Mikro duvar diğer yöntemler de mevcut olmayan çeşitli çekici özellikler sağlar (B) monte katı mürekkep arabirimleri elektriksel ve termal kontaklar 9,10 olarak işlev görebilir; (C) montaj uzaysal çözünürlüğü 7 baskı transferi için katı mürekkep ve son derece hassas mekanik aşamaları üretmek için son derece ölçeklenebilir ve iyi anlaşılmış taşbaskı süreçleri kullanarak (~ 1 mikron) yüksek olabilir; ve (d) yapısal ve işlevsel bir katı mürekkepler düzlemsel veya kavisli bir geometride hem de sert ve esnek bir alt-tabakalar üzerinde entegre edilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Donör Yüzey Fabrikasyon 1. Tasarımı Maskeler

  1. Istenilen geometride bir maske tasarlayın. 100 mikron x 100 mikron kare silikon bireysel birimleri imal 100 mikron x 100 mikron kareler bir dizi çizmek için.
  2. Her yan bir ek 15 mikron dışarı uzanan, özdeş bir geometriye sahip ikinci bir maske tasarlayın. 100 mikron x 100 mikron kareler dizisi için, adım 1.1 kareler anlatabileceğiniz 130 mikron x 130 mikron kareler bir dizi çizin.
  3. Çapa geometri tasarlayın. Dört 20 mikron x 40 mikron dikdörtgenler, bir meydanın bir kenarında merkezli her çizin. İlk aşamada 15 mikron 1.1 x 100 mm kare, orijinal 100 um kapsar ve (Şekil 2'de gösterildiği gibi), geri kalan 25 um dışarıya doğru uzanır, böylece yapıların yerleştirin.
    Not: herhangi bir şekil ve boyutlar çapa temas desenli malzeme ve alt tabaka hem de sürece kullanılabilir. Bu kenedin bir ucu kökenini kapsarAdım 1.1 ve diğer ucunda El geometri adım 1.2 geometriyi uzatmak gerekir.

2.. Retrievable Donör Yüzey hazırlayın

  1. 1 mikron 1-20 Ω • cm ve kutu oksit tabaka kalınlığı tabaka direnci ile 3 mikron cihaz tabaka kalınlığı ile yalıtkan (SOI) gofret bir p-tipi katkılı silikon hazırlayın. Not: Çeşitli uygulamalar için bu parametreler değiştirilebilir.
  2. Spin kat fotorezist (AZ5214, 30 saniye boyunca 3000 rpm, 1.5 um kalınlıkta) ve aşama 1.1 olarak tasarlanan bir maske.
  3. (RIE) enstrüman, desen SOI gofret cihaz tabakası reaktif iyon aşındırma kullanma ve ışığa maskeyi kaldırın. Bu aşamadan sonra, RIE bölge kazınmış kutu oksit tabakasını (Şekil 2A) ortaya koymuştur.
  4. Spin kat fotorezist (AZ5214, 30 saniye boyunca 3000 rpm, 1.5 um kalınlığında) aşama 1.2 'de tasarlanmış maskesi ve desen.
  5. Sıcak bir plaka üzerinde 90 saniye boyunca 125 ° C 'de gofret ısıtın.
  6. Gofret içine daldırınAşama 2.3 'e maruz kaldığı kutu oksit tabakası etch 50 saniye için% 49 HF. Tamamen kuruduktan sonra, maskeleyici fotorezist (Şekil 2B) çıkarın.
  7. Spin kat (AZ5214, 30 saniye boyunca 3,000 rpm, 1.5 mikron kalınlığında) ve desen adım 1.3 den ankraj tasarımı.
  8. Sıcak bir plaka üzerinde 90 saniye boyunca 125 ° C 'de gofret ısıtın.
  9. 50 dakika boyunca% 49 HF içine daldırın. Bu adım, fotorezist (Şekil 2C) üzerine asılı silikon ayrı birimler ile sonuçlanan geri kalan desenli tabakası, silikon aygıt altında kalan kutu oksit tabakası çözünen bir madde.

Bir Microtip Damgası için 3. Tasarımı Maskeler

  1. Kare tek bir 100 mikron x 100 mikron olan bir maske tasarlayın.
  2. 100 mikron x 100 mikron alanı içinde birden fazla 12 mikron x 12 mikron kareler ile bir maske tasarlayın.

4. Bir Microtip Damgası Kalıp olun

  1. <1-0-0> kristal yönlendirme ile bir silikon gofret temizleyin, depoPlazma (PECVD) ekipman kimyasal buhar biriktirme Geliştirilmiş kullanarak silisyum nitrür 100 nm otur.
  2. Spin kat Photoresist (AZ5214, 30 saniye boyunca 3,000 rpm, 1.5 mikron kalınlığında) adım 3.2 tasarlanmış maske ile ve desen.
  3. Desen 10:01 Tamponlu Oksit ETCHANT (BOE) kullanarak silisyum nitrür tabakası.
  4. Iyonu giderilmiş su ve 170 ml izopropil alkol (IPA) kanşımı, bir beher içinde, 40 ml potasyum hidroksit (KOH) 80 g çözülür.
  5. Sıcak bir plaka üzerinde 80 ° C'de KOH, IPA ve su karışımını ısıtın.
  6. Dikey (aşındırma oranı yaklaşık 1 mm / dk) kristal yapısındaki maruz kalan silikon etch KOH karışımı ile çanak içinde hazırlanan gofret yerleştirin.
  7. Maruz kalan silikon tamamen kazınmış sonra, KOH karışımından gofretin kaldırmak HF kullanılarak silisyum nitrür uzak aşındırma ve (Şekil 3A) temizleme RCA 1 ve 2 RCA gerçekleştirin.
  8. Aşağıdaki reçete ile adım 3.1 'den hazırlanan maske ile SU-8 100 ve desenli ceket Spin: 3.000 r1 dakika, 30 dakika, 10 dakika ve 95 ° C'de, 65 ° C'de fırında yumuşak için pm, 550 mJ / cm2, ve post fırında 65 ° C sıcaklıkta 1 dakika için ve 10 dakika boyunca 95 ° C'de (Şekil 3B ile açığa .)
  9. SU-8 100 tam kürünü sonra, 3-5 damla damlatılarak arasında (tridekafluoro-1, 1,2,3-tetrahidro oktil)-1-triklorosilan bir tek tabaka uygulayın (tridekafluoro-1, 1,2,3 - tetrahidro oktil bir vakum kavanoza)-1-triklorosilan ve kavanoza gofretin yerleştirilmesi ve vakum uygulanması.

5. Bir kalıp kullanarak Microtip Damga çoğaltma

  1. 5:1 oranı ile polidimetilsiloksan (PDMS) taban ve sertleştirme maddesi karıştırın.
  2. Vakumlu bir kavanoza yerleştirerek edilen karışım gaz çıkışına.
  3. Kalıp üzerindeki PDMS gazı alınmış karışımın küçük bir kısmı dökün ve PDMS yeniden akış düz bir üst yüzey (Şekil 3C) elde etmek için izin verin.
  4. Tam olarak PDMS tedavisi için 2 saat boyunca 70 ° C 'de fırında PDMS ile kalıp yerleştirin.
  5. Dan kalıp çıkarmakFırın ve PDMS kalkmasına (Şekil 3D).

6.. Donör Substrat gelen Mürekkep almak ve Hedef Alan yazdırın

  1. Bir mikroskop ile donatılmış motorlu dönme ve x, y-çevirme aşamasında üzerine verici alt-tabakanın yerleştirin.
  2. Bağımsız bir düşey ötelenme aşamasına mikrotip damga takın.
  3. Mikroskop altında, öteleme ve dönme aşamalarını kullanarak verici alt-tabaka üzerinde Si mürekkep ile mikrotip damga hizalayın. Ayrıca, mikro uçlu yüzey ve bir devirme aşamasında ayarlayarak Si mürekkebi arasında devirme hizalama yapmak. Daha sonra, temas kurmaya mikrotip damga aşağı getirmek.
  4. Küçük uçlarına tamamen çökmüş ve bütün yüzey verici alt-tabaka üzerinde Si mürekkep ile temas halinde olduğu, böylece yavaş yavaş, ilk temastan sonra altındaki mikro uçlu damga getir.
  5. Çabuk r nedeniyle mikro uçlu mührü ve Si mürekkep arasındaki geniş bir temas alanına çapa kırma z sahne yükseltmekdonör alt tabakadan Si mürekkep etrieve ve mikrotip damga takın.
    NOT: mikrotip damga herhangi bir stres serbest olduğunda, sıkıştırılmış mikrotip alınan Si mürekkep ile minimal temas, orijinal piramit şekline geri yükler.
  6. Bir x, y-çeviri sahneye alıcı tabakayı yerleştirin ve istenen konuma mikrotip damgası altında alınan Si mürekkep hizalayın.
  7. Alınan Si mürekkep ancak alıcı yüzey ile temas edinceye kadar z sahne inerler.
  8. Temas yaptıktan sonra, yavaş yavaş istenilen yere yazdırarak, Si mürekkep serbest bırakmak z sahne yükseltmek.

7. Yapıştırma Süreci

  1. Program 90 saniye içinde 950 ° C'ye kadar RT geçiş yapmak için hızlı bir ısıl tavlama fırını, 10 dakika boyunca 950 ° C'de kalır ve (fırındaki herhangi bir ısı kaynağı kaldırarak), oda sıcaklığına kadar soğumaya.
  2. 950 ° C de bir çevre hava ortamında ve tavlama fırının basılı alıcı alt-tabakanın yerleştirinSi-Si bağı veya Si-Au bağlanma için 30 dakika boyunca 360 ° C 'de 10 dakika boyunca F.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Mikro-duvar monolitik mikroimalat işlemlerle elde etmek çok zor ya da imkansız olan MEMS yapıları oluşturmak için heterojen malzeme entegrasyon sağlar. Kapasitesini göstermek için, (a 'Mikro demlik' olarak adlandırılır) bir yapı. Şekil 4A, bir verici alt-tabaka üzerinde imal Si mürekkepleri bir optik mikroskop görüntüsüdür sadece mikro duvar ile imal edilir. Tasarlanmış mürekkepler mikro demlik yapı taşlarıdır tek kristal silikon yapılmış farklı boyutları ile diskler vardır. Bağımsız bir şekilde, alt-tabaka, bir verici hazırlandıktan sonra, diskler, bir alıcı alt-tabaka ve Şekil 4B'de gösterildiği gibi, bir mikro uçlu damga kullanılarak tabakası ile tavlanmış tabaka üzerine basılmış transferidir. Mikro demlik iç bölge, her monte edilmiş disk görülebileceği gibi, içi boştur. Ayrıca, mikro-duvar süreçlerin incelikleri da transfer baskı ve oldukça zarif phot tavlanması ile test edilironic kristal trombosit (Şekil 4C-E). Fotonik yüzeyler önce nanoimprint litografi ile desenli ve protokolde tarif edildiği gibi bir verici alt-tabaka üzerinde devredilecek mürekkepleri olarak yapılır. Mürekkep tam olarak hazırlandıktan sonra, fotonik kristal trombosit Şekil 4E'de gösterilen konfigürasyonda gibi bir tablo oluşturan, 50 um kalınlığında dört Si halkalar üzerine aktarılır.

Apart silikon mürekkepler için mikro-duvar örgüsü, Şekil görüntüler mikro-duvar 5 gösteri örnekleri ince Au filmler monte benimsemiştir. Şekil 5A bir donör substrat üzerinde hazırlanan 400 nm kalınlığında Au filmlerinin optik mikroskop görüntü. Bu mürekkepler daha fazla işleme ve Au yüzey (Şekil 5B) üzerine baskı transferi, hem de bir Si yüzey (Şekil 5C) üzerinde test edilmiştir.

Au ince film montajı için bu mikro-duvar ile anahtar öneme sahip olduğuna dair herhangi bir yapıştırıcı madde tabakası, t yokluğundaO baskılı Au sinema alıcı alt-tabaka ile elektrik iletimi sergiler aktarın. Bu transfer baskılı Au filmler ve bir alıcı Au yüzeyi arasında güçlü bir mekanik bağlantı elde etmek zor olmakla birlikte, parçalar van der Waal kuvveti vasıtasıyla yerinde tutulur ve herhangi bir başka işlem (Şekil 5B) 9 olmadan büyük bir elektriksel iletkenlik sergiler edilir.

Tersine, bir Si yüzeyi ile Au ince filmlerin heterojen entegrasyonu da transfer baskı ve yaklaşık Si-Au ötektik sıcaklığında hızlı termal tavlama ile elde edilir. Tavlama işlemi boyunca, Si-Au arayüzünde temas direnci nedeniyle önemli ölçüde Si-Au ötektik bağlama için örnek püskürtülür benzer azalır. Iletim hattı ölçümü (TLM) deneyleri ile, bu iddia (Şekil 5C) 10 doğrulanmaktadır.

Şekil 1 Şekil 1. Mikro-duvar 7 Genel süreç akış. Bir hazırlık adımı olarak, bir verici alt-tabaka, bir pul, ve bir alıcı alt-tabaka, bağımsız bir şekilde hazırlanır. (A) sonra, farklı bileşenlerin tüm birinci bir mikrotip damga baş aşağı yerleştirilebilir şeffaf bir cam slayt tutturulur düzenlenir, öyle ki microtips damga aşağıya işaret ediyor. Damga güvenli bir şekilde yerleştirildikten sonra, verici alt-tabaka, bir x, y ekseni sahnede bulunur ve damga mikroskopla verici alt-tabaka üzerinde mürekkepleri ile hizalanır. (B) sonra, mühürün verici alt-tabaka aşağı getirilir ve Bir önyükleme damga, uygulanan böyle damga tüm microtips tamamen çökmüş olduğunu. (C) Ardından, damga hızla kaldırdı ve mürekkep alınır ve bir pulu takılır. (D) retriev yazdırmak için,ed mürekkep, mürekkep ile pul dikkatli bir alan hedef hizalanır ve uçlarına kısmen çökmüş sırasında yavaşça mürekkep alıcı alt-tabaka ile temas içinde olacak şekilde alçaltılır. (E), mürekkep alıcı alt-tabaka ile temas halinde olsa da, damgası yavaş yavaş yükseltilir. Due damga mürekkep arayüzü göre mürekkep alıcı ara yüzeyinde daha büyük bir van der Waals etkileşimine, mürekkep alıcı tabaka üzerinde kalır. (F) monte edilmiş mürekkeplerle alıcı alt-tabaka, bir hızlı termal tavlama fırını taşındı ve 950 ° C'de tavlanır Si-Si bağı ya da 30 dakika için Si-Au birleştirilmesi için 360 ° C 'de 10 dakika boyunca F. Transfer baskı aşamasından sonra tavlama aşaması mikro duvar prosedürünü tamamlar. Keum ark izniyle yayınlanmıştır. 7 , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.


Bir SOI gofret üzerinde Şekil 2,. Verici alt-tabaka hazırlama şematik. (A), cihaz tabaka istenen boyutlarda ve geometri içine desenlidir. (B) A, aşağıdaki HF ıslak aşındırma işlemi altında bölgeler hariç maruz SiO 2 kutu tabakası kaldırır desenli Si. (C) ışığa bükülmüş ve çapalar oluşturulması için desenlidir. (D) Daha sonra, alt-tabaka kalan SİO2 uzak etch HF içine batırılır. HF yeterli bir süre sonra, Si kare mürekkeplerin dizi askıya alınır ve donör madde üzerinde sadece Fotorezist çapa ile ücretsiz ayakta. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.


Şekil 3.. Pul imalat 7. şematik. (A) mikrotip pulları için bir kalıp yapmak için, bir Si gofret temizlenir ve küçük piramit şeklindeki micropits KOH aşındırma yoluyla gofret oluşturulur. (B) aşındırma yapıldıktan sonra, gofretin yüzey microtips üzerinde bir boşluk oluşturmak için, uygulanması ve bunu takiben-yapıya model verme SU8 RCA 2, temizleme işlemi yoluyla temizlenir. Daha sonra, bir tek-tabakalı triklorosilan bir vakum kavanoza triklorosilan 3-5 damla bırakarak ve gofret yerleştirilmesi ve vakum kabı vakum ile aşağıdaki PDMS kalıplama / kalıptan sürecini desteklemek için kalıp üzerine kaplanır. Kaplama yapılır (C) bir kez , PDMS ön-madde dökülür ve fırında kurutulmuştur. (D) Sertleşen PDMS sadece tamamlamak için kalıptan sıyrılırBir mikrotip damga kalıp hazırlama süreci. Keum ark izniyle yayınlanmıştır. 7 , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Si mikro-duvar 7 Şekil 4. Temsilcisi iş. (A) donör substrat üzerinde halka şekli Si mürekkeplerin optik mikroskop görüntüleri, (B), mikro-duvarcılık tarafından oluşturulan bir mikro demlik yapısı, tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntü ( Dört Si yüzük, bir silikon fotonik yüzeyin mikro-duvar C) İllüstrasyon (fotonik yüzey (D) ve dört üzerine monte silikon fotonik yüzeyinde nano D, E) SEM görüntüleri silikon yüzük (E). Keum ark izniyle yayınlanmıştır. 7 , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Şekil 5,
Au mikro-Duvarda 8 Şekil 5.. Temsilcisi iş. Üst üste alınan ve alt satırda alınmak üzere hazır Au mürekkepler, (B) Au filmi baskılı bir transfer SEM görüntüsü ile hazırlanan donör maddenin (A) Optik mikroskopik görünümü desenli bir Au yüzeye, bir desenli Si şeridinde Au film baskılı transfer (C) SEM görüntüsü. Keum ark izniyle yayınlanmıştır. 8= "_blank" olsun> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Şekil 4'de sunulan mikro duvar, bir madde bir bağlama aşamasında bir silikon füzyon bağı içerir. Silikon füzyon bağlama hızlı bir ısıl tavlama fırını içindeki numune yerleştirme (RTA fırın) ve 10 dakika boyunca 950 ° C 'de, numunenin ısıtılması ile elde edilir. Si ve Si - - SiO 2 yapıştırma 10,11 Bu tavlama durum Si arasındaki uyarlanamıyor hem de. Seçenek olarak ise, Şekil 5C de bulunan gibi bir Si şeridi ile bağlı Au ötektik bağlama benimser, ve bu nedenle, yapışma sıcaklığı 30 dakika 8 için Si-Au ötektik sıcaklık (363 ° C) civarındadır. Ötektik bağlama sağlamak için, önce bir Si şeridinde Au baskı mürekkepleri için, Si şerit iyice örneğin Au ve Si arayüzünde doğal oksit gibi bir kirlilik önlemek için% 49 HF ile temizlenmiş olması gerekir. Mikro-duvar ile Au filmler monte edememek derece mikro-duvar üretim düzeni sinc geniş adaptasyon geliştirire bu malzeme bir metal türü tanıttı. Keum et al gösterildiği gibi nedeniyle silikon ile düşük bir elektrik temas direnci, bu nihai MEMS cihazlarda bir elektrot gibi bir membran süspansiyon eğilme olarak kullanılabilir. 9

Geliştirilen Devredilecek mürekkepler anda Si ve Au sınırlı ve bunlara karşılık gelen alıcı yüzeylerde malzeme Si ve SiO 2 Si ve Au Au ve Si vardır. Genel olarak, baskı aşamasında bir alıcı alt-tabaka ve kolaylıkla bir mürekkep sonuçları arasında daha büyük bir temas alanı. Şekil 4E'de gösterilmiştir Bununla birlikte, kısmen yüzeye temas sırasında bir baskı mürekkebi, süspansiyon yapısı ile sonuçlanır da mümkündür.

Mikro duvar mikrofabrikasyona yeni bir yaklaşım olsa da, yine de bu süreçte üstesinden gelmek için sınırlamalar vardır. Katı mürekkep mevcut deterministik montaj beri ilk ve bugüne kadar en çok imalat ölçeklenebilirlik bireysel yapılırAynı anda ly yerine. Silikon füzyon bağlama yüksek sıcaklıkta icra olduğu için, ayrıca, Si ve SiO farklılıklar 2 termal genleşme katsayısı arayüzde / bozulma belirtisi burkulma neden olabilir. Bu kısıtlamalar, bundan başka mikro yığma tekniği daha geniş bir uyum için araştırılması gerekmektedir.

Şekil 4'te görüldüğü gibi, mikro-yığma ağırlıklı eşsiz katkı ve daha önce görülmemiş üç boyutlu mikro yapıların esnek üretim kabiliyeti sayesinde, monolitik Mikrofabrikasyona güveniyor geleneksel MEMS süreçleri, üzerinde muazzam bir etkisi vardır. Ayrıca, mikro-duvarcılık yumuşak elastomer damgalarını kullanır çünkü yüzeye zarar vermeden mikroölçeklerde hassas özellikleri işlemek için yeteneğine sahiptir. Gelecekteki çalışmalar montaj süresini azaltmak için paralel transfer baskı içerir, lazer yardımlı tavlama ve dalgıç için bu süreci uzatarak etkin lokalize bağlama sürecise vb SiO 2, Si x N y, Al gibi malzemeler MEMS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Az 5214 Clariant 1.5 mm thick Photoresist
Su8-100 Microchem 100 mm Photoresist used in mold
Sylgard 184 Dow Corning PDMS mixed to fabricate stamp
Hydrofluoric acid Honeywell Acid to etch silicon oxide layer
Silicon on insulator Ultrasil Donor substrate was fabricated
Trichlorosilane Sigma-Aldrich Chemical used to help pealing of PDMS from mold

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Stix, G. Toward “Point one. Sci Am. Feb. , 90-95 (1995).
  2. Appenzeler, T. The Man Who Dared to Think Small. Science. 254, 1300-1301 (1991).
  3. Madou, M. J. Fundamentals of Microfabrications The Science of Miniaturization. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2002).
  4. Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft Lithography. Angew Chem Int Ed. 38, 551-575 (1998).
  5. Judy, J. W. Microelectromechanical systems (MEMS) fabrication, design and applications. Smart Mater Struct. 10, 1134-1154 (2001).
  6. Jain, V. K. Micromanufacturing Process. , CRC Press. (2012).
  7. Keum, H., et al. Silicon micro-masonry using elastomeric stamps for three-dimensional microfabrication. J Micromech Microeng. 22, 55018 (2012).
  8. Keum, H., Chung, H., Kim, S. Electrical Contact at The Interface between Silicon and Transfer-Printed Gold Films by Eutectic Joining. ACS Appl Mater Interfaces. 5, 6061 (2013).
  9. Keum, H., Seong, M., Sinha, S., Kim, S. Electrostatically Driven Collapsible Au Thin Films Assembled Using Transfer Printing for Thermal Switching. Appl Phys Lett. 100, 211904 (2012).
  10. Klaassen, E. H., et al. Silicon fusion bonding and deep reactive ion etching: a new technology for microstructures. Sens Actuators A. 52, 132-139 (1996).
  11. Barth, P. W. Silicon fusion bonding for fabrication of sensors actuators and microstructures. Sens Actuators. A21 - A23, 919-926 (1990).

Tags

Fizik Sayı 90 Mikro-duvar mikro montaj transfer baskı kuru yapıştırıcılar katkı üretim baskılı süreçleri mikroimalat mürekkepler mikroelektromekanik sistem (MEMS)
3D Katkı Micromanufacturing için Micro-duvar
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Keum, H., Kim, S. Micro-masonry forMore

Keum, H., Kim, S. Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing. J. Vis. Exp. (90), e51974, doi:10.3791/51974 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter