Name: laser-induced forward transfer for flip-chip packaging of single dies
Uploaded: 2015-03-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
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This work was carried out in the framework of the project &#8220;MIRAGE,&#8221; funded by the European Commission within the FP7 program.

1. LIFTアシストフリップチップボンディング注：あり、LIFTアシストフリップチップアセンブリ、LIFT技術を用いて基材、すなわち、マイクロバンプを実現する熱圧着フリップチップボンディング法を用いてバンプ基板に光電子チップを取り付ける際には、三つの段階であり、かつ最終的に結合したアセンブリのカプセル化。これらの段階のそれぞれは、次のセクションで説明します： <ol><li>リフトを使用マイクロバンピング： <ol><li>ドナーの準備のために、レーザー透過性キャリア基板上にドナー材料の薄膜を堆積させる。 2インチ径のx 0.05センチメートル厚：この実験では、寸法のガラスキャリア基板の上にインジウム金属の厚さ200nmの膜を蒸発させる。 注：ドナー調製方法は、例えば、蒸発を使用して、固相ドナー材料スパッタリング及びスピンコーティングおよびドクターブレードの液相ドナーについて、ドナー材料の相に依存するS。 </li><li>受信機の製造のために、受信機などの5×5×0.07センチメートル3の寸法を有するガラス基板を用いる。パターンフォトリソグラフィを用いて構造プロービングOEチップとファンアウトを接合するための金属接触パッドと、これらの基板。この実験では、パターン厚さ4μmのNi-Auのボンドパッドとファンアウトをガラスレシーバ基板上にトラックを探索する。 </li><li>次に、受信機と接触してドナーを配置し、コンピュータ制御のXY移動ステージ上にドナー - 受信機アセンブリをマウントします。 注：ドナー材料の相（ 例えば、固体（インジウム）または液体（インク/ペースト））及びその厚さは、ドナーに依存し、レシーバ基板を容易に制御することができる最適な分離に配置されている（ 例えば、バイ）金属製のスペーサを使って。 </li><li> 160ミリメートルの焦点距離の対物レンズを用いたキャリア供与体界面に入射したレーザビームを集束し、ドナーsubstratにわたってビーム（20μmのスポットサイズ）をスキャン受信機のボンドパッド上にドナーマイクロバンプを転送するための電子。 270 MJ / cm 2のフルエンスでレシーバボンドパッド上にインジウムバンプを持ち上げるために355 nmの波長と12ピコ秒のパルス持続時間のピコ秒レーザー光源を使用してください。 注：このようなエネルギーなどのレーザ特性、ない。パルスは、対物レンズの高さを、ドナーマイクロバンプ転写されるべき所望のパターンを印刷するためのレシーバ基板上の正確な位置の座標を正確にコンピュータプログラムによって制御される。重要な実験パラメータ（ 例えば、転写フルエンス）は、他のレーザ光 ​​源を用いた場合に最適化される必要がある。 </li><li>厚いバンプのために数回、新鮮な領域にドナーを移動し、ステップ1.1.4を繰り返します。例えば、この実験のために、互いの上に印刷された6インジウムバンプのスタックを取得するために6回ステップ1.1.4を繰り返す。最終的には、バンプは〜1.5μmで20μmの直径（ 図2）の平均高さを持って持ち上げた。 注：これらのexperimについてエントバンプの表面形状と厚さは、光学プロフィロメータを用いて測定した。これは、バンプが1.5μmの平均厚さと、凸/ドーム形態を有し、（ 図3に黄色でマークされたように）、バンプ径にわたって平均化することを検討した。その理由は、ドナーは、レーザ照射ゾーン中で溶融し、ペレットを移し、次いで（インジウム、低融点を有する）受容体表面に到達した時点で再固化するという事実に起因する。これの利点は、VCSELの接触パッドに印刷されたバンプの良好な接着をもたらすことである。 </li></ol></li><li>熱圧着（ 図4-6）基板へのチップ： <ol><li>ぶつかった基板に光電子チップを接合するための半自動フリップチップボンダーを使用してください。 </li><li>ぶつかった受信機とボンダのそれぞれの真空プレートに接合されるチップをロードします。そのアクティブエリアFACで、すなわち 、反転した位置にチップを置きますダウンる。 </li><li>適切なピックアップツールを使用して、チップの中心に位置に合わせます。 図5に示すように、針状のツールを使用します。次に、このピックアップツールを使用してチップを選択します。 </li><li>カメラ·アライメントシステムを使用してレシーバ基板上の対応する接触パッドとチップボンドパッドの位置を合わせます。 </li><li>いったん整列すると、基板上にチップを置く。 </li><li>電気的および機械的な相互接続を基板へチップを実現すると同時に熱（〜200℃）および圧力（12.5重/バンプ）を適用する。 </li></ol></li><li>結合したアセンブリ（ 図4-6）のカプセル化： <ol><li>注射針を使用して接合体​​のエッジの周りに光学的に透明な接着剤を分注する。カプセル化は、結合したアセンブリの機械的信頼性が向上します。結合したチップをカプセル化するためのNOA 86などの単一成分のUV硬化型接着剤を使用してください。 </li><li> 〜30秒間UVランプを用いて接着剤を硬化させる。 </li></ol></li></ol>ボンド垂直共振器型面発光レーザ（VCSELの）のキャラクタリゼーション注：製造後に次のステップでは、結合アセンブリの電気光学的性能を評価することである。デバイスの光電流 - 電圧（LIV）の曲線は、プローブステーションを用いて、接合後に記録されている。次のステップはテストのために関与している： <ol><li>カスタムメイドの透明ステージにデバイスをフリップチップを置きます。ステージは、VCSELはによって放射される光に簡単にアクセスするためのその中心部に孔を有している。 </li><li>透明ステージの下に光検出器（PD）を配置し、顕微鏡を用いて接着チップとの活性領域を揃える。 </li><li>正確に顕微鏡を用いたNi-Auのプロービングパッド上プロービングの針を配置。 </li><li>電流の10 mAまで注入し、VCSELの両端の電圧降下および電流/電圧ソースメータユニットとパワーメータ解像度を使用することによって放出される光を測定するpectively。 </li></ol>

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	<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. 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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.

本稿では、LIFTいわゆるレーザベースの直接描画技術を使用して単一のVCSELチップの熱圧着フリップチップボンディングを示した。 LIFT技術を用いて基板接点パッド上のインジウムのマイクロバンプの印刷を関与アセンブリの製造工程。これは、熱圧着フリップチップバンプ基板にVCSELチップボンディングし、最終的にそれらのカプセル化を行った。 LIFTアシスト結合チッ?...

レーザー誘起前方転写（LIFT）は、ミクロンおよびサブミクロンの分解能を有するシングルステップパターン定義及び物質移動のための多目的な直接書き込み添加剤の製造方法である。本稿では、チップスケールの垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL）のフリップチップ実装用のバンプ技術としてLIFTの使用を報告している。フリップチップシステム·パッケージと電子及び光電子（OE）コンポーネントの統合における重要な技術です。部品の高密度集積化を達成するためにファインピッチ接合が不可欠である。なお、ファインピッチ·ボンディングは、標準的な技術のいくつかによって実証されているが、ボイドが、柔軟性、費用対効果、スピード、精度と低処理温度などの他の重要な特徴を一緒に組み合わせるという点であります。これらの要件を満たすために、我々は、OE部品のファインピッチボンディングのLIFT補助熱圧着法を実証する。 LでIFT、印刷される材料の薄膜（ ドナーと呼ばれる）（ キャリアとも呼ばれる）レーザー透過性支持基板の一方の面上に堆積される。 図1は、この技術の基本原理を示す図である。十分な強度の入射レーザパルスは、次に近接して配置され（ 受信機ともいう）は、別の基板上に照射されたゾーンからのドナーピクセルを転送する転送するために必要な推進力を提供するキャリア供与体界面に集光される。 リフトが最初に損傷を受けたフォトマスク3を修復するためのミクロンサイズの銅配線を印刷する技術としてBohandyによって1986年に報告された。その最初の実証以来、この技術は、セラミックス4、カーボンナノチューブ5、量子ドット6のような広範囲の材料の制御されたパターニングと、印刷、生きた細胞7、グラフのマイクロ·ナノ加工技術として大きな関心を集めているエン8、そのようなバイオセンサー9、OLEDの10、光電子部品11、プラズモンセンサー12、有機エレクトロニクス13とフリップチップボンディング14,15として多様なアプリケーションのために。 LIFTは、OE部品のフリップチップ実装のためのシンプルさ、速度、柔軟性、費用対効果、高分解能と精度などの既存のフリップチップバンプと接合技術に勝るいくつかの利点を提供する。

<table><tbody><tr><td>Laser source</td><td>3D MicroMac (3DMM)</td><td>2912-295</td><td></td></tr><tr><td>Photodetector</td><td>Newport&amp;nbsp;</td><td>818 series</td><td></td></tr><tr><td>Source measurement unit</td><td>Keithley&amp;nbsp;</td><td>2401</td><td></td></tr><tr><td>Power meter</td><td>Newport&amp;nbsp;</td><td>1930</td><td></td></tr><tr><td>Underfill</td><td>Norlands</td><td>NOA 86</td><td></td></tr><tr><td>UV lamp</td><td>Omnicure</td><td>Series 1000 UV</td><td></td></tr><tr><td>Probe station</td><td>Cascade Microtech</td><td>model 42</td><td></td></tr><tr><td>Flip-chip bonder</td><td>Dr. Tresky</td><td>T-320 X</td><td></td></tr></tbody></table>

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

フリップチップ（FC）パッケージは、マイクロエレクト​​ロニクス産業で高性能、超小型化、高密度回路を実現するための重要な技術である。この技術では、チップおよび/または基板がバンプされ、両者は、これらの導電性バンプを介して接合されている。多くのバンピング技術が開発され、集中的にそのようなステンシル印刷、スタッドバンピング、蒸発電解として1960年にFC技術の導入1/2を電気めっきするので、研究されてきた。これらの方法は、それらすべてが1に苦しむ又はコスト、複雑な処理ステップ、高い処理温度、製造時間及び柔軟性の最も重要な不足などに対処する必要がある複数の欠点の進捗状況にもかかわらず。本稿では、レーザ誘起フォワード転送（LIFT）として知られているシンプルでコスト効率のレーザーベースのバンプ形成技術3を示しています。 LIFT法のバンプ材料の広い範囲を使用すると、bはできRTでの大きな柔軟性、高速かつ正確に一段階で印刷電子。また、LIFTは超小型回路を製造するために重要であるチップスケール、までバンピングとの結合を可能にします。

図7は 、多くのフリップチップ接合のVCSELチップの1つから記録された典型的なLIV曲線を示す。サプライヤーに測定された光パワーとの間に良好な一致が値を引用符で囲まれた接合デバイス接合後の成功の機能を示した。曲線もprior-、ポストカプセル化を記録し、比較には（ 図7に示すように）封入剤には、チップの機能に影響を与えたことが確認されなかった。また?...

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

私たちは光電子部品のフリップチップ実装用のレーザー誘起フォワード転送（LIFT）技術の使用を示す。このアプローチは、ファインピッチの光電子用途のための高密度回路を実現するためのチップスケール上バンピングと接合するためのシンプルでコスト効率、低温、高速で柔軟なソリューションを提供する。

シングルダイのフリップチップ実装用のレーザー誘起フォワード転送

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

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Research

JoVE Journal

Engineering

12.3K ビュー.  Ghent University-imec. 私たちは光電子部品のフリップチップ実装用のレーザー誘起フォワード転送（LIFT）技術の使用を示す。このアプローチは、ファインピッチの光電子用途のための高密度回路を実現するためのチップスケール上バンピングと接合するためのシンプルでコスト効率、低温、高速で柔軟なソリューションを提供する。 

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Lensless Fluorescent Microscopy on a Chip

On-chip lensless imaging in general aims to replace bulky lens-based optical microscopes with simpler and more compact designs, especially for high-throughput screening applications. This emerging technology platform has the potential to eliminate the need for bulky and/or costly optical components through the help of novel theories and digital reconstruction algorithms. Along the same lines, here we demonstrate an on-chip fluorescent microscopy modality that can achieve e.g., &lt;4&mu;m spatial resolution over an ultra-wide field-of-view (FOV) of &gt;0.6-8 cm2 without the use of any lenses, mechanical-scanning or thin-film based interference filters. In this technique, fluorescent excitation is achieved through a prism or hemispherical-glass interface illuminated by an incoherent source. After interacting with the entire object volume, this excitation light is rejected by total-internal-reflection (TIR) process that is occurring at the bottom of the sample micro-fluidic chip. The fluorescent emission from the excited objects is then collected by a fiber-optic faceplate or a taper and is delivered to an optoelectronic sensor array such as a charge-coupled-device (CCD). By using a compressive-sampling based decoding algorithm, the acquired lensfree raw fluorescent images of the sample can be rapidly processed to yield e.g., &lt;4&mu;m resolution over an FOV of &gt;0.6-8 cm2. Moreover, vertically stacked micro-channels that are separated by e.g., 50-100 &mu;m can also be successfully imaged using the same lensfree on-chip microscopy platform, which further increases the overall throughput of this modality. This compact on-chip fluorescent imaging platform, with a rapid compressive decoder behind it, could be rather valuable for high-throughput cytometry, rare-cell research and microarray-analysis.

A lensless on-chip fluorescent microscopy platform is demonstrated that can image fluorescent objects over an ultra-wide field-of-view of e.g., &#62;0.6-8 cm2 with &#60;4&#956;m resolution using a compressive sampling based decoding algorithm. Such a compact and wide-field fluorescent on-chip imaging modality could be valuable for high-throughput cytometry, rare-cell research and microarray-analysis.

チップ上Lensless蛍光顕微鏡

On-chip lensless imaging in general aims to replace bulky lens-based optical microscopes with simpler and more compact designs, especially for ...

生物工学

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.

単電子揚水用のシリコン金属酸化膜半導体量子ドット

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

工学

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

マルチスケール三次元マイクロエレクト​​ロニクスパッケージを調査するために放射光マイクロトモグラフィーを用いて、

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

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.

銀ナノペーストのレーザー誘起フォワード転送

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

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

監視環境でのプラズモニックトラッピングとナノ粒子の放出

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as multiplex assays, enzyme evolution, and molecular biology enhanced cell sorting require the detection of two or more colors of fluorescence. Standard multicolor detection systems that couple free space lasers to epifluorescence microscopes are bulky, expensive, and difficult to maintain. In this paper, we describe a scheme to perform multicolor detection by exciting discrete regions of a microfluidic channel with lasers coupled to optical fibers. Emitted light is collected by an optical fiber coupled to a single photodetector. Because the excitation occurs at different spatial locations, the identity of emitted light can be encoded as a temporal shift, eliminating the need for more complicated light filtering schemes. The system has been used to detect droplet populations containing four unique combinations of dyes and to detect sub-nanomolar concentrations of fluorescein.

Multicolor fluorescence detection in droplet microfluidics typically involves bulky and complex epifluorescence microscope-based detection systems. Here we describe a compact and modular multicolor detection scheme that utilizes an array of optical fibers to temporally encode multicolor data collected by a single photodetector.

光ファイバを用いて、液滴マイクロフルイディクスのための多色蛍光検出

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

Described is an experimental procedure that enables high-power laser irradiation of microfabricated targets. Targets are brought to the laser focus by a closed feedback loop that operates between the target manipulator and a ranging sensor. The target fabrication process is explained in detail. Representative results of MeV-level proton beams generated by irradiation of 600 nm thick gold foils at a rate of 0.2 Hz are given. The method is compared with other replenishable target systems and the prospects of increasing the shot rates to above 10 Hz are discussed.

A protocol is presented for automated irradiation of thin gold foils with high intensity laser pulses. The protocol includes a step-by-step description of the micromachining target fabrication process and a detailed guide for how targets are brought to the laser&#39;s focus at a rate of 0.2 Hz.

激しいレーザー照射実験のためのマイクロ加工対象の自動送達

Described is an experimental procedure that enables high-power laser irradiation of microfabricated targets. Targets are brought to the laser focus by a ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

バルブ付き多層マイクロ流体デバイスのための多段階可変高さのフォトリソグラフィ

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

High-resolution Volume Imaging of Neurons by the Use of Fluorescence eXclusion Method and Dedicated Microfluidic Devices

Volume is an important parameter regarding physiological and pathological characteristics of neurons at different time scales. Neurons are quite unique cells regarding their extended ramified morphologies and consequently raise several methodological challenges for volume measurement. In the particular case of in vitro neuronal growth, the chosen methodology should include sub-micrometric axial resolution combined with full-field observation on time scales from minutes to hours or days. Unlike other methods like cell shape reconstruction using confocal imaging, electrically-based measurements or Atomic Force Microscopy, the recently developed Fluorescence eXclusion method (FXm) has the potential to fulfill these challenges. However, although being simple in its principle, implementation of a high-resolution FXm for neurons requires multiple adjustments and a dedicated methodology. We present here a method based on the combination of fluorescence exclusion, low-roughness multi-compartments microfluidic devices, and finally micropatterning to achieve in vitro measurements of local neuronal volume. The high resolution provided by the device allowed us to measure the local volume of neuronal processes (neurites) and the volume of some specific structures involved in neuronal growth, such as growth cones (GCs).

Volume is an important parameter regarding physiological and pathological characteristics of cells. We describe a fluorescent exclusion method allowing full-field measurement of in vitro neuronal volume with sub-micrometric axial resolution required for the analysis of neurites and dynamic structures implied in neuronal growth.

高解像度ボリューム イメージングのニューロンを蛍光使用排除法によってと専用マイクロ流体デバイス

Volume is an important parameter regarding physiological and pathological characteristics of neurons at different time scales. Neurons are quite unique ...

神経科学

Microfabrication of Implantable Optics Integrated in a Microstructured Imaging Window for Advanced In Vivo Imaging

In the context of biomaterials and drug testing in animal models, this study presents a streamlined protocol for fabricating a novel implantable integrated imaging window. The micro-device comprises a sophisticated system of microlenses coupled with micro-scaffolds specifically designed for in vivo quantification of the immune response using advanced non-linear excitation microscopy. The protocol is based on two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080, which enables the fabrication of micro-scaffolds and micro-lenses in a continuous sequence to enhance manufacturing efficiency and precision. To further improve speed, accuracy, and structural integrity, a hybrid optics fabrication approach was implemented, involving the 2PP of the microlens outer shell followed by UV bulk crosslinking of the inner core. This innovative technique optimizes the optical properties of the microlenses while streamlining the production process. The resulting micro-device demonstrates high reproducibility and mechanical stability, making it an effective method for prototyping microscale optical systems for a range of biomedical applications.

This protocol describes the fabrication of an implantable integrated imaging window using 3D laser printing. The window consists of a system of microlenses coupled with micro-scaffolds. The method involves two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080 in a continuous sequence, optimizing manufacturing efficiency and alignment between the different components.

シングルダイのフリップチップ実装用のレーザー誘起フォワード転送

要約

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この動画の章

チップ上Lensless蛍光顕微鏡

単電子揚水用のシリコン金属酸化膜半導体量子ドット

マルチスケール三次元マイクロエレクトロニクスパッケージを調査するために放射光マイクロトモグラフィーを用いて、

銀ナノペーストのレーザー誘起フォワード転送

監視環境でのプラズモニックトラッピングとナノ粒子の放出

光ファイバを用いて、液滴マイクロフルイディクスのための多色蛍光検出

激しいレーザー照射実験のためのマイクロ加工対象の自動送達

バルブ付き多層マイクロ流体デバイスのための多段階可変高さのフォトリソグラフィ

高解像度ボリュームイメージングのニューロンを蛍光使用排除法によってと専用マイクロ流体デバイス

高度な In vivo イメージングのための微細構造イメージングウィンドウに統合された埋め込み型光学系の微細加工

シングルダイのフリップチップ実装用のレーザー誘起フォワード転送

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チップ上Lensless蛍光顕微鏡

単電子揚水用のシリコン金属酸化膜半導体量子ドット

マルチスケール三次元マイクロエレクト​​ロニクスパッケージを調査するために放射光マイクロトモグラフィーを用いて、

銀ナノペーストのレーザー誘起フォワード転送

監視環境でのプラズモニックトラッピングとナノ粒子の放出

光ファイバを用いて、液滴マイクロフルイディクスのための多色蛍光検出

激しいレーザー照射実験のためのマイクロ加工対象の自動送達

バルブ付き多層マイクロ流体デバイスのための多段階可変高さのフォトリソグラフィ

高解像度ボリューム イメージングのニューロンを蛍光使用排除法によってと専用マイクロ流体デバイス

高度な In vivo イメージングのための微細構造イメージングウィンドウに統合された埋め込み型光学系の微細加工

マルチスケール三次元マイクロエレクトロニクスパッケージを調査するために放射光マイクロトモグラフィーを用いて、

高解像度ボリュームイメージングのニューロンを蛍光使用排除法によってと専用マイクロ流体デバイス