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Engineering

Micro-Mauerwerk für 3D-Additive Mikroproduktion

Published: August 1, 2014 doi: 10.3791/51974

Summary

Dieses Papier stellt eine 3D-additive Mikrofertigung Strategie (sog. "Mikromauerwerk ') für die flexible Fertigung von mikroelektromechanisches System (MEMS)-Strukturen und Geräte. Dieser Ansatz beinhaltet Transferdruck-basierte Montage von Mikro / nanoskaligen Materialien in Verbindung mit Rapid Thermal Annealing-fähigen Material Verbindungstechniken.

Abstract

Transferdruck ist eine Methode zur Fest micro / nanoskaligen Materialien (hier als 'Farben') von einem Substrat, wo sie zu einem anderen Substrat durch die Nutzung elastomeren Stempel erzeugt werden, zu übertragen. Transferdruck ermöglicht die Integration von heterogenen Materialien, um beispiellose Strukturen oder funktionellen Systemen, die in den letzten fortschrittliche Geräte, wie flexible und dehnbare Solarzellen und LED-Arrays gefunden werden, herzustellen. Während Transferdruck aufweist einzigartigen Eigenschaften der Materialanordnung Fähigkeit, die Verwendung von Klebeschichten oder die Oberflächenmodifizierung, wie Abscheidung von selbstorganisierten Monoschicht (SAM) auf Substraten zur Verbesserung der Druckprozesse behindert seine breite Anpassung in Mikromontage von mikroelektromechanischen System (MEMS)-Strukturen und Vorrichtungen. Um diesen Nachteil zu überwinden, einen erweiterten Modus von Transferdruck, die deterministisch versammelt einzelnen Mikro Objekte allein durch Steuern Oberflächenkontaktbereich entwickelten wirohne Veränderung der Oberfläche. Die Abwesenheit einer Klebstoffschicht oder einer anderen Modifikation und die nachfolgende Materialverbindungsverfahren sorgen nicht nur mechanische Verbindung, sondern auch thermische und elektrische Verbindung zwischen den zusammengesetzten Materialien, die weiter öffnet verschiedene Anwendungen in Anpassung an den Aufbau ungewöhnliche MEMS-Vorrichtungen.

Introduction

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS), wie beispielsweise die Miniaturisierung von großen 3D gewöhnlichen Maschinen sind für die Förderung der modernen Technologien durch Leistungsverbesserungen und Fertigungskostenreduzierung 1,2 unverzichtbar. Allerdings kann die aktuelle Rate des technologischen Fortschritts in der MEMS nicht ohne kontinuierliche Innovationen im Fertigungstechnologien 6.3 beibehalten werden. Gemeinsamen monolithischen Mikro beruht primär auf der Schicht-für-Schicht-Prozesse für die Herstellung von integrierten Schaltungen (IC) entwickelt. Diese Methode ist sehr erfolgreich bei eine Massenproduktion von Hochleistungs MEMS-Geräte gewesen. Jedoch aufgrund seiner komplexen Schicht-für-Schicht und elektrochemisch subtraktiven Natur, die Herstellung von unterschiedlich geformten 3D-MEMS-Strukturen und Einrichtungen, während in der Makrowelt einfach, ist sehr anspruchsvoll mit diesem monolithischen Mikro zu erreichen. Um mehr flexible 3D-Mikrofabrikation mit weniger Prozesskomplexität ermöglichen, Ent wirwickelt eine 3D-additive Mikrofertigung Strategie (als "Mikro / Nano-Mauerwerk"), die eine Transferdruck-basierte Montage von Mikro / nanoskaligen Materialien in Verbindung mit Rapid Thermal Annealing-fähigen Material Verbindungstechniken beinhaltet.

Transferdruck ist eine Methode zur Fest mikroskaligen Materialien (dh 'solid Farben') von einem Substrat, wo sie durch die Verwendung kontrollierter Trockenhaftung von elastomeren Stempel erzeugt werden oder in ein anderes Substrat aufgewachsen zu übertragen. Die typische Vorgehensweise von Mikro-Mauerwerk beginnt mit Transferdruck. Fertig feste Tinten sind Transfer gedruckt mit einer Mikrobriefmarke, die eine fortgeschrittene Form von elastomeren Stempel und die gedruckten Strukturen werden anschließend mit Rapid Thermal Annealing (RTA), Tinte-Tusche und Tinte-Substrat-Haftung zu verbessern geglüht ist. Dieses Herstellungs Ansatz ermöglicht die Konstruktion von Mikrostrukturen und ungewöhnliche Geräte, die nicht mit anderen bestehenden metho gebracht werden könnends 7.

Micro-Mauerwerk bietet mehrere nicht in anderen Verfahren weisen attraktive Merkmale: (a) die Fähigkeit, funktionelle und strukturelle feste Tinten unterschiedlicher Materialien zu integrieren, um MEMS-Sensoren und Aktoren montieren alle innerhalb des 3D-Struktur integriert; (B) die Schnittstellen von zusammen feste Tinten kann als elektrische und thermische Kontakte funktionieren 9,10; (C) die Anordnung räumlicher Auflösung hohe (~ 1 um) durch Verwendung von hoch skalierbaren und gut verstanden lithographischen Verfahren zur Erzeugung fester Tinte und hochpräzise mechanische Stufen für den Transferdruck 7 ist; und (d) Funktions-und Struktur feste Tinten auf beiden starren und flexiblen Substraten in ebene oder gekrümmte Geometrien integriert werden.

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Protocol

1. Design-Masken für die Herstellung von Donor-Substrat

  1. Entwerfen Sie eine Maske mit der gewünschten Geometrie. Bis 100 um x 100 um ² Silizium einzelnen Einheiten herzustellen, ziehen eine Reihe von 100 um · 100 um Quadraten.
  2. Entwerfen Sie eine zweite Maske mit identischer Geometrie, mit jeder Seite, die sich eine zusätzliche 15 um. Für das Array mit 100 um · 100 um Plätze, ziehen eine Reihe von 130 um x 130 um Quadrate, die die Plätze in Schritt 1.1 abdecken kann.
  3. Entwerfen Sie die Ankergeometrie. Zeichnen Sie vier 20 um x 40 um Rechtecke, die jeweils entlang einer Kante eines Quadrats zentriert. Zeigen der Strukturen, so daß die ersten 15 &mgr; m umfasst die Vorlage 100 &mgr; m × 100 &mgr; m im Quadrat in Schritt 1.1 und die restlichen 25 &mgr; m erstreckt sich nach außen (wie in Fig. 2 gezeigt).
    Hinweis: Alle Formen und Abmessungen können verwendet werden, solange wie die Ankerkontakte sowohl die strukturierte Material und dem Substrat. Ein Ende des Ankers erstreckt sich die Herkunftal Geometrie in Schritt 1.1 und das andere Ende sollte erstrecken sich die Geometrie in Schritt 1.2.

2. Bereiten Retrievable Donorsubstrats

  1. Vorbereitung einer p-dotierten Silizium-auf-Isolator (SOI)-Wafer mit 3 &mgr; m Schichtdicke Vorrichtung mit Schichtwiderstand von 1-20 Ω • cm und Feld-Oxidschicht einer Dicke von 1 &mgr; m. HINWEIS: Für verschiedene Anwendungen können diese Parameter verändert werden.
  2. Spin Mantel Fotolack (AZ5214, 3.000 rpm für 30 sec, 1,5 um dick) und bringen Sie die in Schritt Maske 1.1 konzipiert.
  3. Verwendung eines reaktiven Ionenätzens (RIE) Instrument Muster der Bauteilschicht des SOI-Wafers und die Photoresistmaske zu entfernen. Nach diesem Schritt wurde die RIE-geätzten Bereich der Oxidschicht Feld (2A) ausgesetzt ist.
  4. Spin Mantel Fotolack (AZ5214, 3.000 rpm für 30 sec, 1,5 um dick) und Muster mit Maske in Schritt 1.2 konzipiert.
  5. Erhitzen des Wafers bei 125 º C für 90 sec auf eine heiße Platte.
  6. Tauchen Sie die Wafer in49% HF für 50 Sekunden ausgesetzt, um das Feld-Oxid-Schicht aus Schritt 2.3 ätzen. Nach dem vollständigen Trocknen, entfernen Sie die Maskierung Photoresist (2B).
  7. Spin Mantel (AZ5214, 3.000 rpm für 30 sec, 1,5 um dick) und die Verankerungsmuster-Design von Schritt 1.3.
  8. Erhitzen des Wafers bei 125 º C für 90 sec auf eine heiße Platte.
  9. Tauchen Sie ein in 49% HF für 50 min. Dieser Schritt ätzt das unterhalb des verbleibenden gemusterten Siliciumbauelementschicht verbleibenden Feld-Oxidschicht, wodurch suspendiert Silizium individuellen Einheiten auf dem Photolack (Fig. 2C).

3. Design-Masken für eine Microtip Stamp

  1. Entwerfen Sie eine Maske mit einer einzigen 100 um x 100 um im Quadrat.
  2. Entwerfen Sie eine Maske mit mehreren 12 um x 12 um Plätze in einem 100 um · 100 um Bereich.

4. Machen Sie die Form für eine Microtip Stamp

  1. Reinigen eines Silizium-Wafers mit Kristallorientierung von <1-0-0>, Depositzen 100 nm Siliziumnitrid mit Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) Ausrüstung.
  2. Spin Mantel Fotolack (AZ5214, 3.000 rpm für 30 sec, 1,5 um dick) und Muster mit Maske in Schritt 3.2 konzipiert.
  3. Muster der Siliziumnitrid-Schicht mit 10.01 Buffered Oxide Ätzmittel (BOE).
  4. Man löst 80 g Kaliumhydroxid (KOH) in 170 ml entionisiertem Wasser und 40 ml Isopropylalkohol (IPA)-Gemisch ein Becherglas.
  5. Erhitzen Sie das KOH, IPA, und Wasser-Gemisch bei 80 ° C auf einer Heizplatte.
  6. Kant auf die vorbereitete Wafer in das Becherglas mit KOH Mischung auf die freiliegende Silizium im Kristallstruktur zu ätzen (Ätzrate etwa 1 &mgr; m / min).
  7. Nach dem freigelegten Silizium vollständig geätzt ist, entfernen Sie den Wafer von KOH Mischung, wegätzen die Siliziumnitrid mit HF und führen RCA 1 und 2 Cinch-Reinigung (3A).
  8. Spin Mantel mit SU-8-100 und Muster mit den vorbereiteten Maske von Schritt 3.1 mit folgendem Rezept: 3.000 UUhr für 1 min, weich backen bei 65 ° C für 10 min und 95 ° C für 30 min, entlarven mit 550 mJ / cm 2, und nach backen bei 65 ° C für 1 min und 95 ° C für 10 min (3B ).
  9. Nach der SU-8 100 vollständig ausgehärtet ist, gelten eine Monoschicht (Tridecafluor-1 ,1,2,3-Tetrahydro-octyl)-1-Trichlorsilan durch Fallen 3-5 Tropfen (Tridecafluor-1, 1,2,3 - Tetrahydro octyl)-1-Trichlorsilan in einem Vakuumgefäß und Platzieren der Wafer in der Glas-und Anlegen des Vakuums.

5. Duplizieren einer Microtip Stempel unter Verwendung einer Form

  1. Mischen Polydimethylsiloxan (PDMS)-Basis und Härter mit dem Verhältnis von 5:1.
  2. Entgasen Sie die Mischung, indem Sie es in einem Vakuumgefäß.
  3. Gießen Sie einen kleinen Teil der entgasten PDMS-Gemisch auf der Form und lassen Sie die PDMS-Reflow auf eine flache Oberfläche (3C) zu erreichen.
  4. Plaziere die Form mit PDMS im Ofen bei 70 ° C für 2 Stunden, um die PDMS vollständig auszuhärten.
  5. Entfernen Sie die Form aus demBackofen und schälen Sie die PDMS aus (3D).

6. Abrufen Tinte aus dem Spender und Substrat-und Print auf der Zielbereich

  1. Platzieren der Spendersubstrat auf motorisierte Dreh und x, y-Positionierer mit einem Mikroskop ausgestattet.
  2. Befestigen Sie den Mikro Stempel zu einem unabhängigen vertikalen Translations Bühne.
  3. Unter dem Mikroskop ausrichten Mikromarke mit dem Si-Tinte auf dem Donator-Substrat mit Translations-und Rotationsschritte. Weiterhin müssen die Neigungsausrichtung zwischen der Mikrospitze und der Oberfläche Si Tinte durch Einstellen eines Neigungsstufe. Danach bringen die Mikro Stempel auf Kontakt.
  4. Langsam weiter nach unten bringen die Mikro Stempel nach dem ersten Kontakt, so dass kleine Tipps sind komplett zusammengebrochen und in Kontakt mit der Si-Tinte auf Donor-Substrat die gesamte Oberfläche ist.
  5. Erhöhen Sie schnell die z Bühne, brechen die Anker aufgrund der großen Kontaktfläche zwischen der Mikrospitze Tempel und der Si-Tinte, retrieve der Si-Tinte von der Donor-Substrat und befestigen es an der Mikrospitze Marke.
    HINWEIS: Wenn die Mikrotempel ist frei von Stress, stellt die Druckmikrospitze zu seiner ursprünglichen Pyramidenform, so minimalen Kontakt mit der abgerufenen Si Tinte.
  6. Stellen Sie den Empfänger Substrat auf eine x, y-Verschiebetisch und ausrichten abgerufen Si Tinte unter der Mikrospitze Stempel an der gewünschten Stelle.
  7. Abfahrt auf der Bühne, bis die z abgerufen Si Tinte macht kaum Kontakt mit dem Empfängersubstrat.
  8. Nach Kontaktaufnahme, langsam erhöhen die z-Bühne, um die Si-Tinte zu lösen, Druck auf die gewünschte Stelle.

7. Bonding-Prozess

  1. Programm ein schnelles thermisches Wärmebehandlungsofen zu Zyklus von RT bis 950 ° C in 90 sec, bleiben bei 950 ° C für 10 min und Abkühlen auf Raumtemperatur (durch Entfernen von Wärmezufuhr im Ofen).
  2. Legen des bedruckten Empfangssubstrats in den Ofen in einer Luftumgebung und Tempern bei 950 °C für 10 min für Si-Si-Bindung oder bei 360 ° C für 30 min für Si-Au-Bindung.

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Representative Results

Micro-Mauerwerk ermöglicht heterogenes Material Integration in MEMS-Strukturen, die sehr herausfordernd oder unmöglich, von monolithischen Mikrofabrikationsprozesse erreichen zu generieren. Um seine Fähigkeiten zu demonstrieren, wird eine Struktur (eine so genannte "Mikro Teekanne ') allein durch Mikro-Mauerwerk hergestellt. 4A ist eine optische Mikroskopbild hergestellt Si-Tinten auf einer Donor-Substrat. Die Tinten sind entworfen Discs mit verschiedenen Dimensionen der einkristallinen Silizium, die die Bausteine ​​des Mikro Teekanne sind. Sobald ein Donor-Substrat wird unabhängig vorbereitet sind Scheiben Übertragung auf ein Empfängersubstrat und geglühten Schicht für Schicht unter Verwendung einer Mikrospitzen-Stempel, wie in 4B gezeigt gedruckt. Der innere Bereich des Mikro Teekanne hohl wie aus jedem zusammengesetzten Platte zu sehen. Darüber hinaus wird die Zartheit der Mikro-Mauerwerk Verfahren auch durch Transferdruck und Glühen eine eher exquisite phot getestetonic Kristallplättchen (4C-E). Photonen Oberflächen zunächst mit Nanoimprint-Lithographie gemustert und als übertragbares Tinten auf einem Donator-Substrat, wie in dem Protokoll beschrieben. Sobald die Tinte vollständig vorbereitet ist, wird der photonische Kristall auf Blutplättchen vier Si Ringe mit 50 um Dicke überführt, wodurch eine Konfigurationstabelle, wie in Fig. 4E gezeigt.

Abgesehen von Mikro-Mauerwerk für Silizium-Druckfarben, Bilder in Abbildung 5 zeigen Beispiele von Mikro-Mauerwerk verabschiedet, um dünne Au-Filme zusammenzubauen. 5A ist eine optische Mikroskopbild der vorbereiteten 400 nm dicke Au-Filme auf einem Donor-Substrat. Diese Farben werden weiter verarbeitet und getestet, um Druck auf eine Au-Oberfläche (5B) auf einer Si-Oberfläche (Abbildung 5C) zu übertragen, als auch.

Von zentraler Bedeutung mit dieser Mikro-Mauerwerk für Au-Dünnfilmanordnung ist, dass in Ermangelung einer Klebeschicht, ter über gedruckt Au Filme zeigen elektrische Leitfähigkeit mit der Empfängersubstrat. Während es schwierig ist, eine starke mechanische Bindung zwischen Übertragung gedruckt Au-Schichten und einem Empfänger Au-Oberfläche zu erreichen, werden die Komponenten an Ort und Stelle durch die van der Waals-Kraft gehalten und zeigen eine große elektrische Leitfähigkeit ohne weitere Verarbeitung (5B) 9.

Umgekehrt wird heterogenen Integration von Au-Dünnfilme mit einer Si-Oberfläche auch durch Transferdruck und schnelle thermische Tempern bei etwa Si-Au eutektischen Temperatur erreicht. Durch den Glühprozeß wird der Kontaktwiderstand an der Si-Au-Schnittstelle signifikant reduziert ähnlich der Sputter aufgrund Au-Si-Eutektikum-Bonden aufgebracht Probe. Durch die Übertragungsleitung Messung (TLM) Versuchen hat dieser Anspruch begründet worden (Abbildung 5C) 10.

Figur 1 Abbildung 1. Allgemeine Prozessfluss von Mikro-Mauerwerk 7. Als Vorbereitungsschritt werden ein Donor-Substrat, ein Stempel und ein Empfängersubstrat unabhängig hergestellt. (A) Wenn alle der verschiedenen Komponenten angeordnet sind, ein erstes Mikro Stempel ist mit einem transparenten Glasträger gegeben Kopf angebracht ist, dass die Mikro in dem Stempel nach unten gerichtet sind. Nachdem der Stempel fest angeordnet ist, wird das Donor-Substrat auf einem x, y-Achsen-Tisch angeordnet ist und der Stempel mit Tinte auf dem Donator-Substrat mittels eines Mikroskops ausgerichtet. (B) Anschließend wird der Stempel auf dem Donator-Substrat gebracht und eine Vorspannung auf den Stempel aufgebracht wird, dass alle Mikrospitzen im Stempel vollständig eingeklappt. (C) Danach wird der Stempel rasch erhöht, und die Tinte wird abgerufen und an einem Stempel angebracht. (D) Um die Retriev ausdruckened Tinte, die Stempel mit der Tinte wird vorsichtig ausgerichtet, um Zielgebiet und derart abgesenkt, daß die Tinte in Kontakt mit dem Empfängersubstrat sanft während die Spitzen teilweise eingeklappt. (E), während die Tinte in Kontakt mit dem Empfängersubstrat, das Tempel wird langsam erhöht. Aufgrund Van der Waals-Wechselwirkung an Tintenempfängerschnittstelle als am Stempel-Tinte-Grenzschicht, bleibt die Tinte auf dem Empfängersubstrat. (F) Das Empfängersubstrat mit den montierten Tinte einer schnellen thermischen Wärmebehandlungsofen bewegt wird, und bei 950 ° getempert C für 10 min für Si-Si-Bindung oder bei 360 º C für Si-Au-Bindung für 30 min. Die Wärmebehandlungsschritt nach dem Transferdruck Schritt ist die Mikro-Mauerwerk Verfahren. Mit Genehmigung von Keum et al wiedergegeben. 7 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.


Abbildung 2. Schematische Darstellung der Donor-Substrat Vorbereitung. (A) Auf einem SOI-Wafer ist das Gerät Schicht in gewünschten Abmessungen und Geometrie gemustert. (B) A folgende HF Nassätzprozess entfernt die freiliegenden SiO 2-Schicht-Box mit Ausnahme der Bereiche unterhalb der gemusterten Si. (C) Der Photoresist wird strukturiert, um gesponnen und Anker bilden. (D) Danach wird das Substrat in HF getaucht wegzuätzen die verbleibende SiO 2. Nach ausreichender Zeit in HF, wird das Array von Si-Tinten Platz aufgehängt und frei stehend nur mit Fotolack Anker auf der Donor-Substrat. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.


Abbildung 3. Schematische Darstellung der Stempelherstellung 7. (A) Um eine Form für Mikro Briefmarken machen, ein Si-Wafer wird gereinigt und kleine pyramidenförmige Mikropits auf dem Wafer durch KOH-Ätzen erstellt. (B) Nach dem Ätzen wird getan, die Oberfläche des Wafers 2 durch RCA-Reinigung, gefolgt von Aufbringen und Strukturieren SU8, um einen Hohlraum zu bilden, in den Mikrospitzen gereinigt. Anschließend wird eine Monoschicht von Trichlorsilan auf der Form beschichtet, um die folgenden PDMS Form / Entformungsvorgang durch Fallen 3-5 Tropfen von Trichlorsilan in ein Vakuumgefäß und Platzieren des Wafers und Absaugen der Vakuumgefäß zu fördern. (C) Nachdem die Beschichtung fertig Die PDMS-Vorläufer gegossen und im Ofen ausgehärtet. (D) Das gehärtete PDMS wird einfach von der Form abgezogen, um abzuschließendie Formherstellungsverfahren für eine Mikrospitze Marke. Mit Genehmigung von Keum et al wiedergegeben. 7 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Fig. 4
Abbildung 4. Vertreter (A) Arbeit in Si Mikro-Mauerwerk 7. Optisches Mikroskop Bilder von Ringform Si-Tinten auf einer Donor-Substrat, (B) Rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme einer Mikrostruktur Teekanne durch Mikro-Mauerwerk gebildet, ( C) Darstellung von Mikromauerwerk aus einer Siliziumoberfläche auf vier photonische Si Ringe (D, E) SEM-Bilder der Nanostrukturen auf den photonischen Fläche (D) und der zusammengesetzten Siliziumfläche auf vier photonische Silikonringe (E). Mit Genehmigung von Keum et al wiedergegeben. 7 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 5
Abbildung 5. Vertreter Arbeit in Au Mikro-Mauerwerk 8. (A) Optische Mikroansicht des präparierten Donor-Substrat mit Au-Tinten, die in oberen Zeile abgerufen und bereit, in der unteren Zeile abgerufen werden, (B) REM-Aufnahme eines Über gedruckt Au-Film auf einem gemusterten Au-Oberfläche, (C) SEM-Aufnahmen der Übertragung gedruckt Au-Filme auf Si gemusterten Streifen. Mit Genehmigung von Keum et al wiedergegeben. 8bekommen = "_blank"> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Discussion

Mikromauerwerk, in 4 dargestellt, beinhaltet Siliziumschmelzverbindungsmaterial in einem Verbindungsschritt. Silizium-Fusionsbonden, indem die Probe in einem schnellen thermischen Ofen (RTA-Ofen) und Erhitzen der Probe bei 950 ° C für 10 min erreicht. Dieses Glühen Bedingung ist sowohl Herrenlose zwischen Si - Si-und Si - SiO 2-Bindung 10,11. Alternativ kann die Au mit einer Si Streifen gebunden, wie in 5C gefunden annimmt eutektisches Bonden, und daher ist die Bindungstemperatur um den Si-Au eutektischen Temperatur (363 ° C) für 30 min 8. Eutektisches Bonden zu gewährleisten, vor dem Drucken Au Tinte auf einem Si-Streifen, muss der Si-Streifen gründlich mit 49% HF, um jegliche Verunreinigung, wie natürliches Oxid an der Schnittstelle zwischen dem Au und Si verhindern gereinigt werden. Die Möglichkeit, Au-Filme mit Mikro-Mauerwerk montieren enorm verbessert breite Adaption der Mikrofertigungssystem Mauerwerk si-e führt sie eine Metall Art des Materials. Aufgrund seiner geringen elektrischen Kontaktwiderstand mit Silizium kann als Elektrode in den abgeschlossenen MEMS-Vorrichtungen, sowie eine aufgehängte Membranbiegung, wie in Keum et al vorgestellt. 9

Übertragbare Farben entwickelt sich derzeit auf Si und Au beschränkt und die Materialien ihrer entsprechenden Empfänger Substrate sind Si und SiO 2 für Si und Au und Si für Au. Insgesamt größere Kontaktfläche zwischen einem Akzeptor-Substrat und eine Tinten ergibt Leichtigkeit in dem Druckschritt. Allerdings ist das Drucken einer Tinte, während teilweise die Oberflächenkontakt auch denkbar, was zu aufgehängten Aufbau, wie in Fig. 4E gezeigt.

Während Mikromauerwerk ist ein neuartiger Ansatz der Mikrofabrikation, gibt es immer noch Einschränkungen in den Prozess zu überwinden. Erste und bisher die meisten ist die Herstellung von Skalierbarkeit, da die aktuelle determinis Montage von Festtinten einzelnen durchgeführtly statt gleichzeitig. Da die Siliziumschmelzverbinden wird in Hochtemperatur ausgeübt, Unterschiede in der Si-und SiO 2-Wärmeausdehnungskoeffizient kann in Knick / Delaminierung der Grenzfläche führen. Diese Einschränkungen müssen weiter für mehr breite Anpassung des Mikro-Mauerwerk-Technik untersucht werden.

Wie in Abbildung 4 dargestellt, hat Micro-Mauerwerk einen immensen Einfluss auf herkömmlichen MEMS-Prozesse, die vor allem auf monolithischen Mikro verlassen, durch seine einzigartige Zusatzstoff und flexiblen Fertigungsmöglichkeiten von dreidimensionalen Mikrostrukturen, die bisher im Verborgenen ist. Darüber hinaus hat Mikro-Mauerwerk die Fähigkeit, feine Gesichtszüge in der Mikro manipulieren, ohne die Oberfläche zu beschädigen, weil sie weichen elastomeren Stempel verwendet. Zukünftige Arbeiten parallele Transferdruck, um die Montagezeit zu reduzieren, lokalisiert Klebeprozesse durch lasergestützte Glühen, und diesen Prozess auf Taucher aktiviertse MEMS Materialien wie SiO 2, Si x N y, Al, usw..

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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

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References

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Tags

Physik Ausgabe 90 Micro-Mauerwerk Mikromontage Transferdruck Textilkleber additive Fertigung gedruckt Prozesse Mikrofabrikation Tinten mikroelektromechanisches System (MEMS)
Micro-Mauerwerk für 3D-Additive Mikroproduktion
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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).

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