3D 첨가제 Micromanufacturing에 대한 마이크로 벽돌
Summary
이 논문은 미세 전자 기계 시스템 (MEMS) 구조 및 장치의 유연한 제작을위한 3D 첨가제 micromanufacturing 전략 (라고 '마이크로 벽돌')을 소개합니다. 이 접근법은 급속 열 어닐링 사용 재료 본딩 기술과 함께 마이크로 / 나노 스케일 물질의 전사 인쇄 기반 어셈블리를 포함한다.
Abstract
전사 인쇄는 이들이 탄성 스탬프를 이용하여 서로 다른 기판에 생성되는 기판으로부터 (본원에서 '잉크'라고 함) 솔리드 마이크로 / 나노 재료를 전송하는 방법이다. 전사 인쇄는 유연하고 신축성 태양 전지와 LED 배열과 같은 최근의 진보 된 장치에서 발견되는 전례 구조 나 기능적인 시스템을 조작하는 이종 재료의 통합을 가능하게한다. 전사 인쇄 재료 조립 기능에 고유의 기능을 발휘하는 동안, 같은 인쇄 공정 향상을위한 기판에 자기 조립 단분자막 (SAM)의 증착 등의 접착제 층의 사용 또는 표면 개질은 미세 전자 기계 시스템의 마이크로 어셈블리 (MEMS) 구조의 넓은 적응을 방해 및 장치. 이러한 단점을 극복하기 위해, 우리는 결정 성 전적으로 표면 접촉 면적을 제어하는 마이크로 통해 개별 개체를 조립 전사 인쇄의 고급 모드를 개발어떤 표면 변경없이. 접착제 층 또는 다른 변형 및 후속 물질 본딩 공정의 부재뿐만 아니라 기계적 본딩을 보장하지만, 더 특이한 MEMS 디바이스 구축에 적응 다양한 애플리케이션을 열어 조립 물질 사이 또한 열적 및 전기적 접속.
Introduction
이러한 큰 규모의 일반 3D 기계의 소형화 등의 미세 전자 기계 시스템 (MEMS)은, 성능 향상 및 제조 비용 절감 1,2를 제공하여 현대 기술의 발전을 위해 필수적이다. 그러나, MEMS의 기술적 진보의 속도는 현재 제조 기술 3-6 연속 혁신없이 유지 될 수 없다. 일반적인 모노 리식 미세는 주로 집적 회로 (IC)의 제조를 위해 개발 된 계층 별 프로세스에 의존한다. 이 방법은 고성능 MEMS 디바이스의 대량 생산을 가능하게에서 매우 성공적이었다. 그러나, 때문에 그것의 복잡한 계층 별 및 전기 감산 자연, 다양 모양의 3D MEMS 구조 및 장치의 제조, macroworld 쉬운,이 모 놀리 식 미세을 사용하여 달성하기 매우 어려운된다. 이하 공정의 복잡성과보다 유연한 3 차원 미세 가공을 가능하게하기 위해, 우리는 WCDMA 단말기를 개발,급속 열 어닐링을 사용 재료 본딩 기술과 함께 마이크로 / 나노 재료의 전사 인쇄 기반 어셈블리를 포함 3D 첨가제 micromanufacturing 전략 (칭했다 '마이크로 / 나노 석공') loped.
전사 인쇄는 그들이 엘라스토머 스탬프 제어 건식 접착을 이용하여 생성하거나 다른 기판에 성장되는 기판으로부터 마이크로 고체 물질 (즉, '단색 잉크')를 전송하는 방법이다. 마이크로 벽돌의 일반적인 절차는 전송 인쇄를 시작합니다. 조립식 고체 잉크는 진보 엘라스토머 스탬프의 형태 및 구조를 이후에 인쇄 잉크, 잉크 및 잉크 – 기판의 접착 성을 향상시키기 위해 급속 열 어닐 (RTA)를 이용하여 어닐링이다 microtip을 스탬프를 사용하여 인쇄 된 전사이다. 이 제조 방법은 기존의 다른 메 톡시를 사용 수용 될 수없는 특이한 마이크로 구조 및 장치의 구성을 가능하게DS 7.
MEMS 센서를 조립하는 이질 재료의 기능적 및 구조적 단색 잉크를 통합하기 (a) 기능 및 모든 3 차원 구조 내에 집적 액츄에이터; : 마이크로 벽돌은 다른 방법에없는 여러 가지 매력적인 기능을 제공한다 (b) 조립 된 단색 잉크의 인터페이스는 전기적 및 열적 접점 9,10로서 기능 할 수있다; (C) 조립 공간 해상도는 7 인쇄를 전송 고체 잉크와 고정밀도의 기계적인 단계를 생성하기위한 확장 성이 뛰어난 잘 이해 리소그래피 공정을 이용하여 (~ 1 μm의) 고 할 수있다; 및 (d) 기능 및 구조 고체 잉크는 평면이나 곡선 형상 모두 강성과 유연한 기판에 통합 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
도 4에 제시된 마이크로 벽돌은, 소재 본딩 공정에서 실리콘 융착을 포함한다. 실리콘 융착은 급속 가열로 중에 시료를 삽입 (RTA 퍼니스)와 10 분 동안 950 ° C에서 시료를 가열함으로써 달성된다. Si 및 실리콘 – – SiO2로 본딩 10,11이 어닐 조건은 모두 채용 할시 사이이다. 대안으로,도 5c에서 볼 수있는 실리콘 스트립과 결합의 Au가 공융 본딩을 채용하고 있으?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the NSF (CMMI-1351370).
Materials
| Name of Material / Equipment | Company | Comments / Description | |
| 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 |
References
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