Name: micro-masonry for 3d additive micromanufacturing
Uploaded: 2014-08-01T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing at JoVE.com

This work was supported by the NSF (CMMI-1351370).

1.. Design Masker til Fabrikation af donorsubstrat <ol><li> Design en maske med ønskede geometri. At fabrikere 100 mM x 100 mM kvadrat silicium enkelte enheder, tegne en vifte af 100 mM x 100 mM firkanter. </li><li> Design en anden maske med en identisk geometri, med hver side strækker sig ud en ekstra 15 pm. For den vifte af 100 mM x 100 mM pladser, tegne en vifte af 130 um x 130 um firkanter, der kan dække de pladser i trin 1.1. </li><li> Design anker geometri. Tegn fire 20 um x 40 um rektangler, hver centreret l...

<ol>
	<li>Stix, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+&#8220;Point+one.">Toward &#8220;Point one.</a> Sci Am. Feb. , 90-95 (1995).</li><li>Appenzeler, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Man+Who+Dared+to+Think+Small.">The Man Who Dared to Think Small.</a> Science. 254, 1300-1301 (1991).</li><li>Madou, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals+of+Microfabrications+The+Science+of+Miniaturization.">Fundamentals of Microfabrications The Science of Miniaturization.</a> , (2002).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Angew Chem Int Ed. 38, 551-575 (1998).</li><li>Judy, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microelectromechanical+systems+(MEMS)+fabrication,+design+and+applications.">Microelectromechanical systems (MEMS) fabrication, design and applications.</a> Smart Mater Struct. 10, 1134-1154 (2001).</li><li>Jain, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Micromanufacturing Process. , (2012).</li><li>Keum, H., 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=Silicon+micro-masonry+using+elastomeric+stamps+for+three-dimensional+microfabrication.">Silicon micro-masonry using elastomeric stamps for three-dimensional microfabrication.</a> J Micromech Microeng. 22, 55018 (2012).</li><li>Keum, H., Chung, H., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Contact+at+The+Interface+between+Silicon+and+Transfer-Printed+Gold+Films+by+Eutectic+Joining.">Electrical Contact at The Interface between Silicon and Transfer-Printed Gold Films by Eutectic Joining.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5, 6061 (2013).</li><li>Keum, H., Seong, M., Sinha, S., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatically+Driven+Collapsible+Au+Thin+Films+Assembled+Using+Transfer+Printing+for+Thermal+Switching.">Electrostatically Driven Collapsible Au Thin Films Assembled Using Transfer Printing for Thermal Switching.</a> Appl Phys Lett. 100, 211904 (2012).</li><li>Klaassen, E. H., 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=Silicon+fusion+bonding+and+deep+reactive+ion+etching:+a+new+technology+for+microstructures.">Silicon fusion bonding and deep reactive ion etching: a new technology for microstructures.</a> Sens Actuators A. 52, 132-139 (1996).</li><li>Barth, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+fusion+bonding+for+fabrication+of+sensors+actuators+and+microstructures.">Silicon fusion bonding for fabrication of sensors actuators and microstructures.</a> Sens Actuators. A21 - A23, 919-926 (1990).</li></ol>

Micro-murværk, præsenteret i figur 4, indebærer silicium smeltebinding i et materiale bonding skridt. Silicon smeltebinding opnås ved at anbringe prøven i en hurtig termisk annealing ovn (RTA ovnen), og opvarmning af prøven ved 950 ° C i 10 min. Denne udglødning betingelse er både adoptable mellem Si - Si og Si - SiO2 bonding 10,11. Alternativt Au fastgjort med et Si bånd, som findes i figur 5C vedtager eutektisk limning, og derfor limning temperatur er o...

Microelectromechanical systemer (MEMS), såsom miniaturisering af store almindelige 3D-maskiner, er uundværlige for at fremme moderne teknologi ved at give forbedringer af ydeevnen og nedbringelse produktionsomkostningerne 1,2. Dog kan den nuværende sats på teknologiske fremskridt i MEMS ikke opretholdes uden løbende innovationer i produktionsteknologier 3-6. Fælles monolitisk microfabrication primært bygger på lag-for-lag processer er udviklet til fremstilling af integrerede kredsløb (IC). Denne metode har været ret vellykket på at sætte masseproduktion af højtydende MEMS enheder. Men på grund af sin komplekse lag-for-lag og elektrokemisk subtraktiv natur, fremstilling af forskelligt formede 3D MEMS strukturer og enheder, mens let i macroworld, er meget udfordrende at opnå med denne monolitisk mikrofabrikation. At muliggøre en mere fleksibel 3D microfabrication med mindre proces kompleksitet, vi developed en 3D tilsætningsstof micromanufacturing strategi (såkaldt »mikro / nano-murværk«), som indebærer en overførsel trykning baseret samling af mikro / nanoskala materialer i forbindelse med hurtige termiske annealing-aktiveret materiale bonding teknikker. Overførsel trykning er en metode til at overføre faste mikroskala materialer (dvs. »fast blæk &#39;) fra et substrat, hvor de genereres eller vokset til et andet substrat ved hjælp af kontrolleret tør vedhæftning af elastomere stempler. Den typiske procedure af mikro-murværk starter med overførsel trykning. Præfabrikerede massive blæk er overførsel udskrives ved hjælp af en mikrospids stempel, der er en avanceret form for elastomere stempler og de trykte strukturer efterfølgende udglødet hjælp hurtig termisk udglødning (RTA) at øge blæk-blæk og blæk-substrat vedhæftning. Denne fremstillings metode muliggør opførelse af usædvanlige mikroskala strukturer og enheder, der ikke kan rummes hjælp andre eksisterende methods 7. Micro-murværk giver flere attraktive funktioner, der ikke er til stede i andre metoder: (a) evnen til at integrere funktionelle og strukturelle heldækkende blæk af uens materialer at samle MEMS sensorer og aktuatorer alle integreret i 3D-struktur; (B) grænseflader samlet heldækkende blæk kan fungere som elektriske og termiske kontakter 9,10; (C) samling rumlig opløsning kan være høj (~ 1 mM) ved at udnytte højt skalerbare og velforståede litografiske processer til at generere massive blæk og yderst præcise mekaniske trin for overførsel trykning 7; og (d) funktionelle og strukturelle heldækkende blæk kan integreres på begge stive og fleksible substrater i plane eller buede geometrier.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="758">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:217px;">Name of Material / Equipment</td>
			<td style="width:97px;">Company</td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:347px;">Comments / Description</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Az 5214</td>
			<td>Clariant</td>
			<td></td>
			<td>1.5 mm thick photoresist</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Su8-100</td>
			<td>Microchem</td>
			<td></td>
			<td>100 mm Photoresist used in mold</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sylgard 184</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>PDMS mixed to fabricate stamp</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hydrofluoric Acid</td>
			<td>Honeywell</td>
			<td></td>
			<td>Acid to etch silicon oxide layer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Silicon on insulator</td>
			<td>Ultrasil</td>
			<td></td>
			<td>Donor substrate was fabricated</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">trichlorosilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Chemical used to help pealing of PDMS from mold</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micro-masonry for 3d additive micromanufacturing

Overførsel trykning er en metode til at overføre faste mikro / nanoskala materialer (heri kaldet &quot;blæk&quot;) fra et substrat, hvor de er genereret til et andet substrat ved anvendelse af elastomere stempler. Overførsel trykning muliggør integration af heterogene materialer til at fremstille unexampled strukturer eller funktionelle systemer, der findes i de seneste avancerede enheder, såsom fleksible og strækbare solceller og LED-arrays. Mens transfertrykning udviser unikke egenskaber i væsentlig samling kapacitet, anvendelse af klæbemiddellag eller overflademodifikation, såsom aflejring af selv-samlet monolag (SAM) på substrater til forbedring trykprocesser hindrer dens brede tilpasning mikroapplikationer af microelectromechanical system (MEMS) strukturer og enheder. For at overvinde denne mangel, har vi udviklet en avanceret form for overførsel trykning som deterministisk samler individuelle mikroskala objekter udelukkende gennem kontrollerende overfladekontaktarealuden nogen overflade ændring. Fraværet af et klæbelag eller anden ændring og de efterfølgende materiale limning processer sikrer ikke kun mekanisk binding, men også termisk og elektrisk forbindelse mellem forsamlede materialer, hvilket yderligere åbner forskellige applikationer i tilpasning i opbygningen usædvanlige MEMS enheder.

Micro-murværk muliggør heterogent materiale integration at generere MEMS strukturer, der er meget udfordrende eller umuligt at opnå ved monolitiske microfabrication processer. For at demonstrere sin kapacitet, er en struktur (kaldet et &quot;mikro tepotte&quot;) fremstillet udelukkende gennem mikro-murværk. 4A er et optisk mikroskop billede af fabrikerede Si blæk på en donor substrat. De designede blæk er diske med forskellige dimensioner lavet af enkelt krystallinsk silicium, som er byggestenene...

Watch this Scientific Journal Video about Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing at JoVE.com

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Micro-murværk til 3D-Additive Micromanufacturing

Dette papir introducerer et 3D-additiv micromanufacturing strategi (såkaldt »mikro-murværk) for fleksibel fremstilling af microelectromechanical-system (MEMS) strukturer og enheder. Denne tilgang indebærer overførsel trykning-baserede samling af mikro / nanoskala materialer i forbindelse med hurtige termiske annealing-aktiveret materiale bonding teknikker.

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

Research

JoVE Journal

Engineering

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization

Skalerbar Nanohelices for Predictive Studier og Udvidet 3D-visualisering

Spring-like materials are ubiquitous in nature and of interest in nanotechnology for energy harvesting, hydrogen storage, and biological sensing ...

Novel 3D/VR Interactive Environment for MD Simulations, Visualization and Analysis

Novel 3D / VR interaktivt miljø for MD simuleringer, visualisering og analyse

The increasing development of computing (hardware and software) in the last decades has impacted scientific research in many fields including materials ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Kortlægning af Individuelle Nanopartikler

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

Metoder til måling af Orientering og Rotation Sats for 3D-trykte Partikler i Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

3D Printing af biomolekylære modeller for forskning og Pædagogik

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

Et 3D-trykt kammer for økologisk optoelektroniske enhed nedbrydning test

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

En blød Tooling proceskæden for sprøjtestøbning af en 3D komponent med Micro søjler

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

Multi-material Ceramic-Based Components &#8211; Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM - T3DP)

Multi-material Ceramic-Based Components ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP

Multi materielle keramik-baserede komponenter – Additive Manufacturing af sort-hvide Zirconia komponenter af termoplastisk 3D-udskrivning (CerAM - T3DP)

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three ...