This work was carried out in the framework of the project &#8220;MIRAGE,&#8221; funded by the European Commission within the FP7 program.

1. بمساعدة LIFT فليب رقاقة الرابطة ملاحظة: هناك ثلاث مراحل المشاركة في تحقيق المجالس الوجه رقاقة بمساعدة LIFT، وهي الصغير الاهتزاز للركائز باستخدام تقنية LIFT، ربط رقائق الضوئية إلى ركائز صدم باستخدام الحرارية ضغط الوجه رقاقة طريقة الربط، و أخيرا التغليف للجمعيات المستعبدين. ويناقش كل مرحلة من هذه المراحل في الأقسام التالية: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الدقيقة الاهتزاز باستخدام LIFT: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإعداد المانحين، وإيداع طبقة رقيقة من المواد المانحة على الناقل الركيزة الليزر شفافة. لهذه التجربة، تتبخر 200 فيلم سميكة نانومتر من المعدن الإنديوم على رأس الزجاج الناقل الركيزة ذات أبعاد: 2 بوصة قطر × 0.05 سم سماكة. يعتمد المانحة طريقة التحضير على مرحلة من المواد المانحة، على سبيل المثال، استخدم التبخر والاخرق للمواد المانحة المرحلة الصلبة وتدور طلاء والطبيب blading عن السائل المرحلة المانحة: ملاحظةالصورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإعداد المتلقي، واستخدام ركائز الزجاج مع أبعاد 5 × 5 × 0.07 سم 3 مثل الاستقبال. نمط هذه ركائز مع منصات الاتصال المعدنية لالترابط رقاقة OE ومروحة التدريجي التحقيق الهياكل باستخدام ضوئيه. لهذه التجربة، ونمط 4 ميكرون سميكة منصات السندات ني الاتحاد الافريقي ومروحة التدريجي التي تحقق المسارات على ركائز استقبال الزجاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وبعد ذلك، وضع المانحة في اتصال مع المتلقي وجبل الجمعية المانحة المتلقي على جهاز كمبيوتر تسيطر مرحلة الترجمة XY. ملاحظة: اعتمادا على مرحلة من المواد المانحة (على سبيل المثال، صلبة (الإنديوم) أو السائل (الحبر / لصق)) وسمكها، والجهات المانحة وركائز الاستقبال وتوضع في وفصل الأمثل التي يمكن السيطرة عليها بسهولة (على سبيل المثال، من خلال باستخدام الفواصل المعدنية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيز شعاع الليزر الحادث في واجهة الناقل المانحة توظيف عدسة موضوعية من 160 مم البعد البؤري ومسح شعاع (20 ميكرون حجم البقعة) عبر substrat المانحةالبريد لنقل المانحة المطبات الصغيرة على المتلقي السندات منصات. استخدام مصدر ليزر بيكو ثانية من 355 نانومتر الطول الموجي و12 psec مدة النبضة لرفع المطبات الإنديوم على المتلقي السندات منصات في فلوينس من 270 ميغا جول / سم 2. ملاحظة: خصائص الليزر مثل الطاقة، لا. من البقول، ارتفاع عدسة موضوعية، بتنسيق من الموقع الدقيق على الركيزة المتلقي لطباعة المانحة المطبات الصغيرة ونمط المراد نقلها يتم التحكم بدقة باستخدام برنامج كمبيوتر. تحتاج المعلمات التجريبية الرئيسية (مثل نقل فلوينس) ليكون الأمثل في حالة استخدام مصدر ليزر آخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لالمطبات سمكا تتحرك الجهات المانحة إلى منطقة جديدة وكرر الخطوة 1.1.4 عدة مرات. على سبيل المثال، كرر الخطوة 1.1.4 ست مرات للحصول على كومة من 6 المطبات الإنديوم المطبوعة على رأس كل منهما الآخر لهذه التجربة. رفعت نهائي المطبات لها يبلغ متوسط ​​ارتفاعها ~ 1.5 ميكرون ويبلغ قطرها 20 ميكرومتر (الشكل 2). ملاحظة: للحصول على هذه experimالوالدان تم قياس الشخصية السطحية وسمك المطبات باستخدام profilometer الضوئية. تم فحص أن المطبات كان مورفولوجيا محدبة / قبة بمتوسط ​​سمك 1.5 ميكرون، بمعدل متوسط ​​أعلى من قطر عثرة (كما تميز الأصفر في الشكل 3). ويعزى السبب في ذلك إلى حقيقة أن الجهات المانحة ذاب في منطقة الليزر المشع وبيليه نقلها ثم إعادة طدت-عند الوصول إلى سطح المتلقي (الإنديوم لديه نقطة انصهار منخفضة). وميزة هذا هو أنه يؤدي إلى التصاق جيدة من عثرة المطبوعة إلى منصات VCSEL للإتصال به. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رقاقة لالركيزة الحرارية ضغط الرابطة (أرقام 4-6): <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الوجه رقاقة بوندر شبه لالترابط رقائق الضوئية إلى ركائز صدم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل المتلقي صدم ورقاقة ليكون الرهينة على لوحات من فراغ كل من بوندر. وضع رقاقة في موقف انقلبت، أي مع القوات المسلحة الكونغولية في منطقة نشطةجي أسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام أداة صغيرة مناسبة ومحاذاته على مركز للرقاقة. استخدام أداة على شكل إبرة كما هو مبين في الشكل (5). وبعد ذلك، اختيار رقاقة استخدام هذه الأداة البيك اب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة رقاقة السندات منصات مع منصات الاتصال المقابلة على الركيزة الاستقبال باستخدام نظام الكاميرا المحاذاة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة الانحياز مكان الشريحة على الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق الحرارة (~ 200 درجة مئوية) والضغط (12.5 فرنك غيني / عثرة) في وقت واحد لتحقيق رقاقة لالركيزة الترابط الكهربائية والميكانيكية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التغليف للجمعيات المستعبدين (أرقام 4-6): <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاستغناء لاصقة شفافة بصريا حول حواف الجمعية المستعبدين باستخدام إبرة حقنة. تغليف يزيد من موثوقية الميكانيكية للمجالس المستعبدين. استخدام واحد مكون الأشعة فوق البنفسجية لاصق قابل للشفاء مثل NOA 86 لتغليف الرقائق المستعبدين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علاج لاصقة باستخدام مصباح الأشعة فوق البنفسجية ل~ 30 ثانية. </li></ol></li></ol> 2. توصيف الاستعبادي عمودي تجويف الليزر التي ينبعث منها السطح (VCSELs) ملاحظة: بعد تلفيق فإن الخطوة التالية هي لتقييم أداء الكهربائية الضوئية للجمعيات المستعبدين. يتم تسجيل الخفيف تيار الجهد (LIV) منحنيات من الأجهزة ما بعد الربط باستخدام محطة التحقيق. وتشارك الخطوات التالية لاختبار: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رقاقة الآخر المستعبدين الجهاز على مرحلة حسب الطلب شفافة. المرحلة ديه ثقب حفر في وسط لسهولة الوصول إلى الضوء المنبعث من VCSELs. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع مكشاف ضوئي (PD) تحت المرحلة شفافة ومحاذاة المنطقة النشطة مع رقاقة المستعبدين باستخدام المجهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بالضبط موقف الإبر التحقيق على ني الاتحاد الافريقي التحقيق منصات باستخدام المجهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضخ ما يصل إلى 10 أمبير من التيار وقياس انخفاض الجهد عبر VCSEL والضوء المنبعث من ذلك باستخدام / الجهد وحدة مصدر متر الحالية والسلطة متر الدقةpectively. </li></ol>

<ol>
	<li>Davis, E., Harding, W., Schwartz, R., Coring, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+logic+technology:+versatile,+high+performance+microelectronics.">Solid logic technology: versatile, high performance microelectronics.</a> IBM J. Res. Develop. 8, 102-114 (1964).</li><li>Bigas, M., Cabruja, E., Lozano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+techniques+for+hybrid+active+pixel+sensors+(HAPS).">Bonding techniques for hybrid active pixel sensors (HAPS).</a> Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 574 (2), 392-400 (2007).</li><li>Bohandy, J., Kim, B. F., Adrian, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+deposition+from+a+supported+metal+film+using+an+excimer+laser.">Metal deposition from a supported metal film using an excimer laser.</a> J. Appl. Phys. 60 (4), 1538-1539 (1986).</li><li>Kaur, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shadowgraphic+studies+of+triazene+assisted+laser-induced+forward+transfer+of+ceramic+thin+films.">Shadowgraphic studies of triazene assisted laser-induced forward transfer of ceramic thin films.</a> J. Appl. Phys. 105 (11), 113119 (2009).</li><li>Boutopoulos, C., Pandis, C., Giannakopoulos, K., Pissis, P., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer/carbon+nanotube+composite+patterns+via+laser+induced+forward+transfer.">Polymer/carbon nanotube composite patterns via laser induced forward transfer.</a> Appl. Physc. Lett. 96, 041104 (2010).</li><li>Xu, J., Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-assisted+forward+transfer+of+multi-spectral+nanocrystal+quantum+dot+emitters.">Laser-assisted forward transfer of multi-spectral nanocrystal quantum dot emitters.</a> Nanotechnology. 18 (2), 025403 (2007).</li><li>Doraiswamy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excimer+laser+forward+transfer+of+mammalian+cells+using+a+novel+triazene+absorbing+layer.">Excimer laser forward transfer of mammalian cells using a novel triazene absorbing layer.</a> Appl. Surf. Sci. 252 (13), 4743-4747 (2006).</li><li>Papazoglou, S., Raptis, Y. S., Chatzandroulis, S., Zergioti, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=I.A+study+on+the+pulsed+laser+printing+of+liquid+phase+exfoliated+graphene+for+organic+electronics.">I.A study on the pulsed laser printing of liquid phase exfoliated graphene for organic electronics.</a> Appl. Phys. A. , (2014).</li><li>Chatzipetrou, M., Tsekenis, G., Tsouti, V., Chatzandroulis, S., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biosensors+by+means+of+the+laser+induced+forward+transfer+technique.">Biosensors by means of the laser induced forward transfer technique.</a> Appl. Surf. Sci. 278, 250-254 (2013).</li><li>Stewart, J. S., Lippert, T., Nagel, M., Nuesch, F., Wokaun, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red-green-blue+polymer+light-emitting+diode+pixels+printed+by+optimized+laser-induced+forward+transfer.">Red-green-blue polymer light-emitting diode pixels printed by optimized laser-induced forward transfer.</a> Appl. Phys. Lett. 100 (20), 203303 (2012).</li><li>Kaur, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waveguide+mode+filters+fabricated+using+laser-induced+forward+transfer.">Waveguide mode filters fabricated using laser-induced forward transfer.</a> Opt. Express. 19 (10), 9814-9819 (2011).</li><li>Kuznetsov, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+fabrication+of+large-scale+nanoparticle+arrays+for+sensing+applications.">Laser fabrication of large-scale nanoparticle arrays for sensing applications.</a> ACS Nano. 5 (6), 4843-4849 (2011).</li><li>Rapp, L., Diallo, A. K., Alloncle, A. P., Videlot-Ackermann, C., Fages, F., Delaporte, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed-laser+printing+of+organic+thin-film+transistors.">Pulsed-laser printing of organic thin-film transistors.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (17), 171109 (2009).</li><li>Bosman, E., Kaur, K. S., Missinne, J., Van Hoe, B., Van Steenberge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+optoelectronics+for+efficient+chip-to-waveguide+coupling.">Assembly of optoelectronics for efficient chip-to-waveguide coupling.</a> , 630-634 (2013).</li><li>Kaur, K. S., Missinne, J., Van Steenberge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flip-chip+bonding+of+vertical-cavity+surface-emitting+lasers+using+laser-induced+forward+transfer.">Flip-chip bonding of vertical-cavity surface-emitting lasers using laser-induced forward transfer.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (6), 061102 (2014).</li><li>Kaur, K. S., al, e. t. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-induced+forward+transfer+of+focussed+ion+beam+pre-machined+donors.">Laser-induced forward transfer of focussed ion beam pre-machined donors.</a> Appl. Surf. Sci. 257 (15), 6650-6653 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

في هذه الورقة، لقد أثبتنا الحرارية ضغط الوجه رقاقة الترابط من رقائق VCSEL واحدة باستخدام الليزر القائمة على الكتابة المباشر تقنية تسمى LIFT. الخطوات التجمع تلفيق تشارك الطباعة من المطبات الصغيرة الموجودة في الإنديوم على منصات الركيزة اتصال باستخدام تقنية LIFT. وأعقب هذا ?...

الليزر التي يسببها نقل إلى الأمام (LIFT) هو مباشرة كتابة طريقة التصنيع مضافة تنوعا لتعريف نمط خطوة واحدة ونقل المواد مع ميكرون وميكرون قرار من الباطن. في هذه الورقة، ونحن التقرير استخدام LIFT كأسلوب الاهتزاز للتغليف الوجه رقاقة من الرأسي تجويف الباعثة للسطح ليزر (VCSELs) على نطاق ورقاقة. الوجه رقاقة هي التكنولوجيا الرئيسية في التعبئة والتغليف النظام وتكامل (عمر الفاروق) المكونات الالكترونية والبصرية الالكترونية. من أجل تحقيق التكامل كثيفة من عناصر الترابط خطوة صغيرة أمر ضروري. وعلى الرغم من الترابط خطوة صغيرة أثبتت بعض التقنيات القياسية ولكن هناك فراغا من حيث الجمع بين معا الميزات الهامة الأخرى مثل المرونة والفعالية من حيث التكلفة، السرعة والدقة وانخفاض درجة حرارة المعالجة. من أجل تلبية هذه المتطلبات نظهر بمساعدة LIFT الحرارية ضغط طريقة الربط للارتباط خطوة صغيرة من مكونات OE. في Lوتودع IFT، طبقة رقيقة من المواد التي سيتم طباعتها (المشار إليها باسم المتبرع) على وجه واحد من ركيزة الدعم ليزر شفافة (ويشار إليها باعتبارها الناقل). الشكل 1 يصور المبدأ الأساسي لهذه التقنية. ثم تركز نبضة ليزر الحادث من شدة كافية في واجهة الناقل المانحة التي توفر القوة الدافعة اللازمة لتوجيه نقل بكسل المانحة من المنطقة المعرضة للإشعاع على الركيزة أخرى (ويشار إلى المتلقي) وضعت على مقربة. وأفادت التقارير LIFT للمرة الأولى في عام 1986 من قبل Bohandy كأسلوب لطباعة خطوط النحاس ميكرون الحجم لإصلاح تلف الصورة أقنعة 3. منذ أول مظاهرة لها هذه التقنية قد اكتسبت اهتماما كبيرا بوصفها تكنولوجيا تصنيع النانو الصغيرة للسيطرة الزخرفة والطباعة من مجموعة واسعة من المواد مثل السيراميك 4، 5 الأنابيب النانوية الكربونية، QDS 6، 7 الخلايا الحية، والرسم البيانيالشم 8، لتطبيقات متنوعة مثل أجهزة الاستشعار الحيوي 9، شاشات OLED 10، 11 المكونات البصرية الالكترونية، وأجهزة الاستشعار plasmonic 12، العضوية والالكترونيات 13، وارتباط 14،15 الوجه رقاقة. LIFT يقدم العديد من المزايا على الاهتزاز، وارتباط تقنيات الوجه رقاقة القائمة مثل البساطة والسرعة والمرونة والفعالية من حيث التكلفة، وارتفاع القرار، ودقة للتغليف الوجه رقاقة من مكونات OE.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="663">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:161px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laser source</td>
			<td style="width:161px;">3D MicroMac (3DMM)</td>
			<td style="width:119px;">2912-295</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Photodetector</td>
			<td style="width:161px;">Newport&#160;</td>
			<td style="width:119px;">818 series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Source measurement unit</td>
			<td style="width:161px;">Keithley&#160;</td>
			<td style="width:119px;">2401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Power meter</td>
			<td style="width:161px;">Newport&#160;</td>
			<td style="width:119px;">1930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Underfill</td>
			<td style="width:161px;">Norlands</td>
			<td style="width:119px;">NOA 86</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV lamp</td>
			<td style="width:161px;">Omnicure</td>
			<td style="width:119px;">Series 1000 UV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Probe station</td>
			<td style="width:161px;">Cascade Microtech</td>
			<td style="width:119px;">model 42</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flip-chip bonder</td>
			<td style="width:161px;">Dr. Tresky</td>
			<td style="width:119px;">T-320 X</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laser-induced forward transfer for flip-chip packaging of single dies

الوجه رقاقة (FC) التعبئة والتغليف هي التكنولوجيا الرئيسية لتحقيق الأداء العالي، والدوائر فائقة مصغرة وذات الكثافة السكانية العالية في صناعة الالكترونيات الدقيقة. في هذه التقنية وصدم رقاقة و / أو الركيزة ومستعبدين الاثنين عبر هذه المطبات موصل. وقد تم تطوير العديد من التقنيات الاهتزاز والتحقيق بشكل مكثف منذ إدخال التكنولوجيا FC في عام 1960 1 مثل الطباعة الاستنسل، مسمار الاهتزاز، والتبخير وللكهرباء / 2 الكهربائي. على الرغم من التقدم أن هذه الأساليب جعلت أنهم جميعا يعانون من واحد أو أكثر من السلبيات التي تحتاج إلى معالجة مثل التكلفة وخطوات المعالجة معقدة، ودرجات حرارة عالية التجهيز، وقت التصنيع والأهم من ذلك عدم وجود المرونة. في هذه الورقة، ونحن يبرهن على وجود نتوء تشكيل تقنية القائم على الليزر بسيطة وفعالة من حيث التكلفة المعروفة باسم الليزر التي يسببها نقل إلى الأمام (LIFT) 3. يمكن باستخدام تقنية LIFT مجموعة واسعة من المواد عثرة لبالبريد المطبوعة في خطوة واحدة، مع مرونة كبيرة، وسرعة عالية ودقة في RT. وبالإضافة إلى ذلك، LIFT تمكن الاهتزاز والترابط وصولا الى رقاقة الحجم، وهو أمر حاسم لافتعال الدوائر فائقة مصغرة.

ويبين الشكل 7 منحنى LIV النموذجية التي تم تسجيلها من واحدة من العديد من الآخر رقاقة المستعبدين رقائق VCSEL. ونقلت ومباراة جيدة بين الطاقة الضوئية قياس إلى المورد أشارت القيم نجاح عمل الأجهزة المستعبدين بعد ارتباط. وسجلت المنحنيات أيضا prior- وبعد التغليف وعند المق...

Watch this Scientific Journal Video about Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies at JoVE.com

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

ونحن لشرح استخدام الأمام نقل (LIFT) تقنية الناجم عن الليزر لتجميع الوجه رقاقة من المكونات البصرية الالكترونية. ويوفر هذا النهج بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، وانخفاض درجة الحرارة، وحل سريع ومرن لغرامة الملعب الاهتزاز والترابط على رقاقة النطاق لتحقيق الدوائر ذات الكثافة العالية للتطبيقات البصرية الالكترونية.

الليزر التي يسببها نقل إلى الأمام للرقي رقاقة التغليف وفاة واحدة

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

laser-induced-forward-transfer-for-flip-chip-packaging-of-single-dies

Research

JoVE Journal

Engineering

12.2K Views.  Ghent University-imec.  ونحن لشرح استخدام الأمام نقل (LIFT) تقنية الناجم عن الليزر لتجميع الوجه رقاقة من المكونات البصرية الالكترونية. ويوفر هذا النهج بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، وانخفاض درجة الحرارة، وحل سريع ومرن لغرامة الملعب الاهتزاز والترابط على رقاقة النطا?...

Video: Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Single-molecule imaging is an important tool for understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the spatial and temporal heterogeneity of molecular behaviors that underlie cellular biology 1-4. To image an individual molecule of interest, it is typically conjugated to a fluorescent tag (dye, protein, bead, or quantum dot) and observed with epifluorescence or total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. While dyes and fluorescent proteins have been the mainstay of fluorescence imaging for decades, their fluorescence is unstable under high photon fluxes necessary to observe individual molecules, yielding only a few seconds of observation before complete loss of signal. Latex beads and dye-labeled beads provide improved signal stability but at the expense of drastically larger hydrodynamic size, which can deleteriously alter the diffusion and behavior of the molecule under study.
Quantum dots (QDs) offer a balance between these two problematic regimes. These nanoparticles are composed of semiconductor materials and can be engineered with a hydrodynamically compact size with exceptional resistance to photodegradation 5. Thus in recent years QDs have been instrumental in enabling long-term observation of complex macromolecular behavior on the single molecule level. However these particles have still been found to exhibit impaired diffusion in crowded molecular environments such as the cellular cytoplasm and the neuronal synaptic cleft, where their sizes are still too large 4,6,7.
Recently we have engineered the cores and surface coatings of QDs for minimized hydrodynamic size, while balancing offsets to colloidal stability, photostability, brightness, and nonspecific binding that have hindered the utility of compact QDs in the past 8,9. The goal of this article is to demonstrate the synthesis, modification, and characterization of these optimized nanocrystals, composed of an alloyed HgxCd1-xSe core coated with an insulating CdyZn1-yS shell, further coated with a multidentate polymer ligand modified with short polyethylene glycol (PEG) chains (Figure 1). Compared with conventional CdSe nanocrystals, HgxCd1-xSe alloys offer greater quantum yields of fluorescence, fluorescence at red and near-infrared wavelengths for enhanced signal-to-noise in cells, and excitation at non-cytotoxic visible wavelengths. Multidentate polymer coatings bind to the nanocrystal surface in a closed and flat conformation to minimize hydrodynamic size, and PEG neutralizes the surface charge to minimize nonspecific binding to cells and biomolecules. The end result is a brightly fluorescent nanocrystal with emission between 550-800 nm and a total hydrodynamic size near 12 nm. This is in the same size range as many soluble globular proteins in cells, and substantially smaller than conventional PEGylated QDs (25-35 nm).

We describe the preparation of colloidal quantum dots with minimized hydrodynamic size for single-molecule fluorescence imaging. Compared to conventional quantum dots, these nanoparticles are similar in size to globular proteins and are optimized for single-molecule brightness, stability against photodegradation, and resistance to nonspecific binding to proteins and cells.

الكم النقاط المدمجة لواحدة جزيء التصوير

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

تحليل الاتصال واجهات لأجهزة أسلاك متناهية الصغر واحدة الجاليوم

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

قياس وتحليل الهيدروجين الذرية والجزيئية الجزيئات ثنائية الذرة منظمة العمل العربية، C<sub&gt; 2</sub&gt;، CN، وتيو الأطياف الآتي الناجم عن انهيار الليزر الضوئية

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) performed on thin sections of rodent tissues: kidneys and tumor, allows the detection of inorganic elements such as (i) Na, Ca, Cu, Mg, P, and Fe, naturally present in the body and (ii) Si and Gd, detected after the injection of gadolinium-based nanoparticles. The animals were euthanized 1&#160;to 24 hr&#160;after intravenous injection of particles. A two-dimensional scan of the sample, performed using a motorized micrometric 3D-stage, allowed the infrared laser beam exploring the surface with a lateral resolution less than 100 &#956;m. Quantitative chemical images of Gd element inside the organ were obtained with sub-mM sensitivity. LIBS offers a simple and robust method to study the distribution of inorganic materials without any specific labeling. Moreover, the compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of the same biological tissue with different types of response:&#160;elemental, molecular, or cellular.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle&#039;s Mapping and Quantification in Organ Tissue

Laser-induced breakdown spectroscopy performed on thin organ and tumor tissue successfully detected natural elements and artificially injected gadolinium (Gd), issued from Gd-based nanoparticles. Images of chemical elements reached a resolution of 100 &#956;m and quantitative sub-mM sensitivity. The compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of a same biological tissue.

الليزر التي يسببها انهيار الطيفي: نهج جديد لرسم الخرائط جسيمات متناهية الصغر والكمي في الجهاز الأنسجة

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

السيليكون المعدنية أكسيد أشباه الموصلات الكم النقاط لالضخ وحيد الإلكترون

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

دمج ضوء الاصطياد الفضة النانوية في مهدرج الجريزوفولفين سيليكون الخلايا الشمسية عن طريق التحويل الطباعة

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of these processes such as inkjet3 and laser-induced forward transfer (LIFT)4 have become increasingly popular as interest in printable electronics and maskless patterning has grown. These additive manufacturing processes are inexpensive, environmentally friendly, and well suited for rapid prototyping, when compared to more traditional semiconductor processing techniques. While most direct-write processes are confined to two-dimensional structures and cannot handle materials with high viscosity (particularly inkjet), LIFT can transcend both constraints if performed properly. Congruent transfer of three dimensional pixels (called voxels), also referred to as laser decal transfer (LDT)5-9, has recently been demonstrated with the LIFT technique using highly viscous Ag nanopastes to fabricate freestanding interconnects, complex voxel shapes, and high-aspect-ratio structures. In this paper, we demonstrate a simple yet versatile process for fabricating a variety of micro- and macroscale Ag structures. Structures include simple shapes for patterning electrical contacts, bridging and cantilever structures, high-aspect-ratio structures, and single-shot, large area transfers using a commercial digital micromirror device (DMD) chip.

We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

نقل الليزر التي يسببها إلى الأمام من حج Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

تصنيع 1-D الضوئية التجويف البلوري على ألياف نانوية عن طريق الاجتثاث التي يسببها الليزر الفيمتو ثانية

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

المسح الضوئي لانتثار الضوء المنشئ (سلبس) المنهجية لتقييم كميا إلى الأمام والخلف نثر الضوء من العدسات داخل العين

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new techniques capable of characterizing their dynamics. Investigating single dopants requires sub-nanometer spatial resolution, which motivates the use of scanning tunneling microscopy (STM). However, conventional STM is limited to millisecond temporal resolution. Several methods have been developed to overcome this shortcoming, including all-electronic time-resolved STM, which is used in this study to examine dopant dynamics in silicon with nanosecond resolution. The methods presented here are widely accessible and allow for local measurement of a wide variety of dynamics at the atomic scale. A novel time-resolved scanning tunneling spectroscopy technique is presented and used to efficiently search for dynamics.

We demonstrate an all-electronic method to observe nanosecond-resolved charge dynamics of dopant atoms in silicon with a scanning tunneling microscope.

جميع الإلكترونية حل النانوسيكند المسح نفق مجهرية: تسهيل التحقيق في ديناميات تهمة يستعمل واحدة

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new ...