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

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-destekli flip-çip Bağlar NOT: Orada, ASANSÖR-destekli flip-çip meclisleri, ASANSÖR tekniği kullanılarak yüzeylerin yani mikro-darbeleme hayata termo-sıkıştırma flip-çip bağlama yöntemi kullanılarak çarptı yüzeylere optoelektronik cips takılarak katılan üç aşaması vardır, ve gümrüklü meclislerinin nihayet kapsülleme. Bu aşamaların her biri, aşağıdaki bölümlerde ele alınmaktadır: <ol><li> LIFT kullanarak Mikro-darbeleme: <ol><li> Verici hazırlanması için, bir lazer şeffaf taşıyıcı tabaka üzerine verici malzemeden ince bir film oluşturur. Bu deney için, boyutları ile birlikte cam taşıyıcısı alt-tabaka üzerine indiyum metal bir 200 nm kalınlığında bir filmi buharlaşması: 2 inç çapında x 0.05 cm kalınlığında. NOT: Donör hazırlama yöntemi, örneğin, buharlaşma kullanmak ve katı faz donör malzemeler için püskürtme ve spin-kaplama ve doktor-blading sıvı-faz donör için, donör malzemenin faz bağlıdırs. </li><li> Alıcı hazırlanması için, alıcı olarak 5 x 5 x 0.07 cm 3 boyutlarında cam alt-tabakaları kullanmaktadır. Desen fotolitografi kullanarak yapıların sondalama OE çip ve fan-out yapıştırılması için metalik temas yastıkları ile bu yüzeyler. Bu deney için, desen 4 mikron kalınlığında Ni-Au bağ pedleri ve fan-out cam alıcı yüzeylerde parça sondalama. </li><li> Sonraki, alıcı ile temas donör koyun ve bir bilgisayar kontrollü XY çeviri sahneye donör-alıcı düzeneğini monte edin. Not: verici bir maddenin (örneğin, bir katı madde (indiyum) ya da sıvı (mürekkep / yapıştırma)) ve bunun kalınlığı, verici ve alıcı alt-tabakaların aşamasına bağlı olarak kolayca ör göre (kontrol edilebilir optimum ayırma yerleştirilir ) metalik pulları kullanarak. </li><li> Donör substrat boyunca ışın (20 mikron spot büyüklüğü) 160 mm odak uzaklığı objektif lens kullanan taşıyıcı verici arayüzünde olay lazer ışını Odak ve taramaAlıcı bağ-pedleri üzerine donör mikro-diken diken aktarmak için e. 270 mJ / cm 2 bir akıcılığa de alıcı bağ-pedleri üzerine indiyum darbelere ASANSÖR 355 nm dalga boyunda ve 12 Yönlendirme ve İcra Komitesinin darbe süresi bir pikosaniye lazer kaynağı kullanın. NOT: enerji gibi lazer özellikleri, hayır. bakliyat, objektif lens yüksekliği, baskı donör mikro-darbe için alıcı substrat ve doğru bir bilgisayar programı tarafından kontrol edilir transfer edilmek istenen desen hassas konumu koordinatları. Anahtar deney parametreleri (örneğin, aktarma akıcılık) bir lazer kaynağı kullanarak halinde optimize edilmesi gerekir. </li><li> Kalın diken diken taze alana donör hareket ve adım 1.1.4 birkaç kez tekrarlayın için. Örneğin, bu deney için birbirlerinin üstüne basılmış 6 indiyum diken diken yığınını almak için adım 1.1.4 altı kez tekrarlayın. Nihai darbe 1.5 um ~ ortalama yüksekliği ve 20 um (Şekil 2) bir çapa sahiptir kaldırdı. NOT: Bu experim içinveliler darbelere yüzey profili ve kalınlığı bir optik profilometre kullanılarak ölçüldü. (Şekil 3 sarı işaretli) Bu diken diken 1.5 mikron ortalama kalınlıkta bir dışbükey / kubbe morfolojisi olduğu incelendi, yumru çapı üzerinde ortalama. Bunun nedeni, verici lazer ışınlanmış bölümü içinde eritildiği ve transfer Pelet daha sonra (İndiyum, düşük bir erime noktasına sahiptir) alıcı yüzeyine ulaşan üzerine yeniden katılaşan gerçeğine atfedilebilir. Bu avantajı VCSEL temas pedleri basılı yumru iyi yapışma sonuçları olmasıdır. </li></ol></li><li> Chip termo-sıkıştırma bağ alt tabakaya (4-6 Şekil): <ol><li> Çarptın yüzeylere optoelektronik fiş bağlanması için bir yarı otomatik flip-çip birleştirici, kullanın. </li><li> Çarptın alıcı ve yonga yapıştırıcının kendi vakum plakalar üzerine yapıştırılacak yükleyin. Aktif alan fac ile, yani, bir saygısız pozisyonda çip yerleştirinAşağı ing. </li><li> Uygun bir pick-up aracı kullanın ve çip ortasına hizalayın. Şekil 5&#39;te gösterildiği gibi bir iğne şeklinde aracını kullanın. Sonra, bu pick-up aracı kullanarak çip almak. </li><li> Bir kamera hizalama sistemi kullanılarak alıcı substrat üzerinde ilgili irtibat yastıkları ile çip bağ-yastıkları aynı hizaya getirin. </li><li> Bir kez yerde alt tabaka üzerinde çip uyumlu. </li><li> Elektrik ve mekanik bağlantıları alt tabakaya çip gerçekleştirmek için aynı anda ısı (~ 200 ° C) ve basınç (12.5 gf / yumru) uygulayın. </li></ol></li><li> Gümrüklü meclisleri (4-6 Şekil) kapsülleme: <ol><li> Bir şırınga iğnesi kullanarak gümrüklü montaj kenarlarında bir optik şeffaf yapışkan dağıtın. kapsülleme bağlı meclislerinin mekanik güvenilirliğini artırır. Bağlanmış fiş kapsüllenmesi için NOA 86 gibi tek bir bileşen UV yapıştırıcı kullanın. </li><li> ~ 30 sn için UV lamba kullanarak yapışkan Cure. </li></ol></li></ol> Gümrüklü Dikey boşluğu Yüzey yayan Lazerlerin 2. Karakterizasyonu (VCSEL) NOT: imalat sonra bir sonraki adım bağlı meclislerinin elektro-optik performansını değerlendirmek için. cihazların ışık akım-gerilim (LIV) eğrileri bir prob istasyonu kullanarak post-yapıştırma kaydedilir. Aşağıdaki adımlar test için katılmaktadırlar: <ol><li> Bir ısmarlama şeffaf sahneye cihazı bağlı Flip-çip yerleştirin. sahne VCSEL yaydığı ışığın kolay erişim için merkezi delinmiş bir delik vardır. </li><li> Şeffaf aşamada altında fotodetektörü (PD) yerleştirin ve bir mikroskop kullanılarak bağlanmış çip ile aktif alanı hizalayın. </li><li> Kesinlikle bir mikroskop kullanılarak pedleri sondalama Ni-Au üzerinde sondalama iğne yerleştirin. </li><li> Mevcut 10 mA kadar enjekte ve VCSEL üzerinde gerilim düşümü ve akım / gerilim kaynağı metre birimini kullanarak onun tarafından yayılan ışık ve güç metre res ölçmekpectively. </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.

Bu yazıda, ASANSÖR denilen bir lazer tabanlı doğrudan yazma tekniği kullanılarak tek VCSEL cips termo-sıkıştırma flip-çip bağ göstermiştir. ASANSÖR tekniği kullanılarak substrat temas pedleri üzerine indiyum mikro-darbe baskı dahil montaj üretim aşamaları. Bu ısıyla sıkıştırma flip-chip çarptı substratlara VCSEL yongaları yapıştırma ve son olarak da kapsülleme izledi. ASANSÖR-destekli bağlı cips, elektrik, optik ve mekanik güvenilirlik onların LIV eğr...

Lazer kaynaklı İleri Transferi (LIFT) tek adım desen tanımı ve mikron ve alt mikron çözünürlüklü malzeme transferi için çok yönlü direkt yazmak katkı üretim yöntemidir. Bu yazıda, bir çip-ölçekte dikey-oyuk yüzey yayan lazerler (VCSEL) flip-çip paketleme için darbeleme tekniği olarak LIFT kullandığını rapor. Flip-çip sistemi ambalaj ve elektronik ve optoelektronik (OE) bileşenlerinin entegrasyonu önemli bir teknolojidir. Bileşenlerinin yoğun entegrasyonu sağlamak amacıyla ince adımlı bağlama gereklidir. Ince bacaklı yapıştırma standart tekniklerle bazı gösterdiği ancak esneklik, maliyet-etkililik, hız, doğruluk ve düşük işlem sıcaklığı gibi diğer önemli özellikleri biraraya açısından bir boşluk var olmasına rağmen. Bu gereksinimleri karşılamak için biz OE bileşenleri ince ziftinin için LIFT-destekli termo-sıkıştırma yapıştırma yöntemi göstermektedir. L iseIFT (verici olarak da adlandırılır) basılacak malzemenin ince bir film (taşıyıcı madde olarak da adlandırılır), bir lazer şeffaf destek alt-tabakanın bir yüzeyi üzerine tatbik edilir. 1 Bu tekniğin temel prensibini gösterir, Şekil. Yetecek bir şiddete sahip bir olay Lazer darbesinin ardından yakın yerleştirilir (alıcısı olarak da adlandırılır) bir alt-tabaka üzerine ışınlanmış bölgeden verici piksel transferi iletmek için gerekli olan tahrik kuvveti sağlar taşıyıcı verici arayüzünde odaklanmıştır. ASANSÖR ilk hasarlı fotoğraf maskeler 3 onarımı için mikron büyüklüğünde bakır hatları yazdırmak için bir teknik olarak Bohandy tarafından 1986 yılında rapor edilmiştir. Ilk gösteri yana bu teknik seramik 4 CNTs 5, QDS 6 gibi malzemelerin geniş bir kontrol desen ve baskı, canlı hücreler 7, grafik boyunca bir mikro nano üretim teknolojisi gibi önemli ilgi görürene 8 gibi biyo-sensörler 9, OLEDler 10, optoelektronik bileşenlerin 11, plasmonik sensörler 12, organik-elektronik 13 ve flip-chip yapıştırma 14,15 gibi çeşitli uygulamalar için. ASANSÖR gibi OE bileşenleri flip-çip paketleme için sadelik, hız, esneklik, maliyet-etkililik, yüksek çözünürlük ve doğruluk gibi mevcut Flip-çip sarsıntı ve yapıştırma teknikleri üzerinde çeşitli avantajlar sunuyor.

<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

Flip-çip (FC) ambalaj mikro-elektronik sektöründe yüksek performans, minyatür ultra yüksek yoğunluklu devreleri gerçekleştirmek için bir anahtar teknolojidir. Bu teknikte çipi ve / veya alt-tabaka bombelidir ve iki bu iletken darbe ile bağlanır. Birçok çarpma teknikleri geliştirilmiş ve yoğun 1960 1 gibi şablon baskı, damızlık darbeleme, buharlaşma ve elektriksiz olarak / 2 galvanik FC teknolojisinin girmesiyle incelenmiştir. Bu yöntemler hepsi birinden muzdarip ya da maliyet karmaşık işlem adımları, yüksek işlem sıcaklıkları, imalat süresi ve esneklik en önemlisi eksikliği gibi ele alınması gereken birden fazla dezavantajları yapmış olduğu ilerlemeye rağmen. Bu yazıda Lazer kaynaklı İleri Transferi (ASANSÖR) olarak bilinen basit ve maliyet-etkin bir lazer tabanlı yumru oluşturan tekniği 3 göstermektedir. ASANSÖR tekniktir çarpmak malzemeleri geniş bir yelpazede kullanarak olabilir bOda sıcaklığında büyük esneklik, yüksek hız ve doğruluk ile tek aşamada basılabilir ör. Buna ek olarak, ASANSÖR ultra minyatür devreyi imalatı için kritik çip ölçekli, aşağı darbeleme ve yapıştırma sağlar.

Şekil 7, birçok flip-çip bağlı VCSEL cips birinden kaydedildi tipik bir LIV eğrisini göstermektedir. Tedarikçiye ölçülen optik güç arasında bir iyi bir maç değerleri bağlı cihazlar sonrası bağ başarılı işleyişini belirtilen alıntı. Eğimler aynı zamanda, prior- ve post-kapsülleme kaydedildi ve karşılaştırma üzerine, bunun (Şekil 7 &#39;de gösterildiği gibi) kapsülleyici talaş işlevselliği etkisi olduğunu teyit edilmiştir. Ayrıca, Flip-çip ba?...

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

Biz optoelektronik bileşenlerin flip-çip montaj Lazer kaynaklı İleri Transferi (LIFT) tekniğinin kullanımını göstermektedir. Bu yaklaşım, basit, maliyet-etkin, düşük-sıcaklık, optoelektronik uygulamalar için yüksek yoğunluklu devreleri ulaşmak için çip-ölçekte darbeleme ince perde ve yapıştırılması için hızlı ve esnek bir çözüm sağlar.

Tek Dies Flip-çip Ambalaj Lazer kaynaklı İleri Transferi

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

12.3K Görüntüleme.  Ghent University-imec.  Biz optoelektronik bileşenlerin flip-çip montaj Lazer kaynaklı İleri Transferi (LIFT) tekniğinin kullanımını göstermektedir. Bu yaklaşım, basit, maliyet-etkin, düşük-sıcaklık, optoelektronik uygulamalar için yüksek yoğunluklu devreleri ulaşmak için çip-ölçekte darbeleme ince perde ve yapıştırılması için hızlı ve esnek bir çözüm sağlar. 

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

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.

Bir Chip Lensless Floresan Mikroskopi

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

Biyomühendislik

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.

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

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

Mühendislik

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.

Çok ölçekli Üç boyutlu Mikroelektronik paketleri Soruşturma Sinkrotron Radyasyon Microtomography kullanma

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.

Ag Nanopaste lazer kaynaklı İleri Transferi

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.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

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.

Damlacık Mikroakiskan için renkli Floresan Algılama Optik Elyaf kullanma

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.

Yoğun Lazer Işınlama Deneyleri için Mikrofabrikasi Hedeflerin Otomatik Teslimi

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.

Ventilli Katmanlı mikroakışkan Cihazlar için çok adımlı Değişken Yükseklik Fotolitografi

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.

Yüksek çözünürlüklü ses görüntüleme, nöronlar Floresans kullanım dışlama yöntemi tarafından ve adanmış mikrosıvısal aygıtları

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

Nörobilim

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.