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. Ontwerp Maskers voor Fabricage van donorsubstraat <ol><li> Ontwerp een masker met de gewenste geometrie. Te fabriceren 100 micrometer x 100 micrometer vierkante silicium afzonderlijke eenheden, trekken een reeks van 100 micrometer x 100 micrometer pleinen. </li><li> Ontwerp een tweede masker met een identieke geometrie, waarbij elk der partijen de uitbreiding van een aanvullende 15 micrometer. Voor de serie van 100 micrometer x 100 micrometer pleinen, trekken een reeks van 130 micrometer x 130 micrometer vierkantje...

<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-metselwerk, weergegeven in figuur 4, omvat silicium smeltlassen in een materiaal hechtingsstap. Silicium smelthechting wordt bereikt door het monster in een snelle thermische gloeioven (RTA oven) en verwarmen van het monster bij 950 ° C gedurende 10 minuten. Dit gloeien voorwaarde is zowel adoptable tussen Si - Si en Si - SiO 2 bonding 10,11. Ook de Au gebonden met een Si strip in figuur 5C neemt eutectische hechting en derhalve de hechting temperatuur rond ...

Micro-elektromechanische systemen (MEMS), zoals de miniaturisatie van grootschalige gewone 3D machines zijn onmisbaar voor de bevordering van moderne technologieën door prestatieverbeteringen en productiekosten verminderen 1,2. Echter, het huidige tempo van de technologische vooruitgang in MEMS niet worden gehandhaafd zonder continue innovaties in productietechnologieën 3-6. Gemeenschappelijk monolithisch microfabricage vooral steunt op laag-voor-laag werkwijzen ontwikkeld voor de vervaardiging van geïntegreerde schakelingen (IC). Deze methode is zeer succesvol op het mogelijk maken massaproductie van hoogwaardige MEMS apparaten. Echter, vanwege de complexe laag-voor-laag en elektrochemisch subtractieve aard, de productie van divers-vormige 3D MEMS-structuren en-apparaten, terwijl gemakkelijk in de macroworld, is zeer uitdagend te bereiken met behulp van deze monolithische microfabrication. Om flexibeler 3D microfabrication stellen met minder complexiteit van het proces, we ontwikkeld een 3D additief micromanufacturing strategie (de zogenaamde &quot;micro / nano-metselwerk &#39;), die een transfer-printing gebaseerd assemblage van micro / nanoschaal materialen gaat in combinatie met een snelle thermische-gloeien ingeschakeld materiaal verbindingstechnieken. Transfer printen is een methode om vaste microschaal (dwz, &quot;vaste inkt &#39;) brengen van een substraat waar zij gegenereerd gekweekt of een ander substraat met gecontroleerde droge hechting van elastomere stempels. De typische werkwijze van micro-metselwerk begint met transfer printen. Geprefabriceerde massieve inkten zijn overdracht afgedrukt met een microtip stempel dat is een geavanceerde vorm van elastomeer postzegels en de gedrukte structuren worden vervolgens gegloeid behulp snel thermisch gloeien (RTA) om inkt-inkt en inkt-substraat adhesie te verbeteren. Deze productie-aanpak maakt de bouw van ongewone microschaal structuren en apparaten die niet kunnen worden ondergebracht gebruik van andere bestaande methodiekds 7. Micro-metselwerk biedt verschillende aantrekkelijke functies niet in andere werkwijzen: (a) het vermogen om functionele en structurele vaste inkten van verschillende materialen integreren MEMS sensoren monteren en alle actuatoren geïntegreerd in de 3D structuur; (B) de interfaces van verzamelde vaste inkten kunnen fungeren als elektrische en thermische contacten 9,10; (C) het verzamelen ruimtelijke resolutie kan hoog (~ 1 micrometer) worden door gebruik te maken van zeer schaalbaar en goed begrepen lithografische processen voor het genereren van vaste inkt en zeer nauwkeurige mechanische podia voor transfer printen 7; en (d) de functionele en structurele vaste inkten kan worden geïntegreerd op zowel harde en flexibele substraten in vlakke of gebogen geometrieën.

<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

Transfer printen is een methode om vast micro / nanoschaal materialen (hierin genoemd &quot;inkten&quot;) vanaf een substraat waar zij gegenereerd een ander substraat door gebruik elastomere stempels. Transferdruk maakt de integratie van heterogene materialen unexampled structuren of functionele systemen die worden gevonden in recente geavanceerde apparaten zoals flexibele en uitrekbare zonnecellen en LED arrays fabriceren. Terwijl transferdruk vertoont unieke eigenschappen materiaal assemblage vermogen, het gebruik van hechtmiddel lagen of oppervlaktemodificatie zoals afzetting van zelf-geassembleerde monolaag (SAM) op substraten voor het verbeteren drukprocessen belemmert zijn brede adaptatie microassemblage van micro-elektromechanische systeem (MEMS) structuren en apparaten. Om deze tekortkoming te overwinnen, ontwikkelden we een geavanceerde manier van overdracht afdrukken die deterministisch assembleert individuele microschaal objecten uitsluitend via het beheersen contactoppervlakzonder enige oppervlakte verandering. Het ontbreken van een kleeflaag of andere aanpassing en de daaropvolgende materiaal verlijmingsprocessen zorgen niet alleen mechanische hechting, maar ook thermische en elektrische verbinding tussen samengestelde materialen, die verder opent diverse toepassingen in aanpassing bouwen ongebruikelijke MEMS.

Micro-metselwerk maakt heterogeen materiaal integratie MEMS structuren die zijn zeer uitdagend of onmogelijk te bereiken door monolithische microfabrication processen te genereren. Om zijn bekwaamheid te bewijzen, is een structuur (een zogenaamde &#39;micro theepot&#39;) vervaardigd uitsluitend door middel van micro-metselwerk. Figuur 4A is een optische microscoop beeld van gefabriceerde Si inkten op een donor substraat. De ontworpen inkten zijn schijven met verschillende afmetingen gemaakt van monokris...

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

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Micro-metselwerk voor 3D Additive micromanufacturing

Dit artikel introduceert een 3D additief micromanufacturing strategie (zogenaamde &quot;micro-metselwerk &#39;) voor de flexibele productie van micro-elektromechanische systeem (MEMS) structuren en apparaten. Deze benadering houdt in transfer-printing gebaseerd assemblage van micro / nanoschaal materialen in combinatie met een snelle thermische-gloeien ingeschakeld materiaal verbindingstechnieken.

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

Schaalbare Nanohelices voor Predictive Studies en Enhanced 3D Visualisatie

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

Nieuw 3D / VR interactieve omgeving voor MD simulaties, visualisatie en 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

Energie-dispersieve X-stralen Tomografie voor 3D Elemental kaart brengen van individuele nanodeeltjes

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

Methoden voor het meten van de oriëntatie en de draaisnelheid van de 3D-gedrukte Deeltjes in 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 Biomoleculaire modellen voor onderzoek en Pedagogiek

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

Een 3D-gedrukte kamer voor organische opto-elektronische apparaat afbraak testen

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

Een zachte Tooling Process Chain voor spuitgieten van een 3D-Component met Micro pijlers

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 materiaal keramiek gebaseerde componenten – Additive Manufacturing van zwart-witte Zirconia componenten door thermoplastische 3D-Printing (CerAM - T3DP)

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