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).

En. Design Masker Fabrikasjon av Donor Underlag <ol><li> Design en maske med ønsket geometri. Å dikte 100 mikrometer x 100 mikrometer kvadrat silisium enkelte enheter, tegne en rekke 100 mikrometer x 100 mikrometer firkanter. </li><li> Designe en andre maske med en identisk geometri, og hver strekker seg ut med ytterligere 15 mikrometer. For rekken av 100 mikrometer x 100 mikrometer firkanter, tegne en rekke 130 mikrometer x 130 mikrometer firkanter som kan dekke rutene i trinn 1.1. </li><li> Design anker geometri. ...

<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>

Mikro-mur, presentert i figur 4, omfatter silisium-fusion bonding i et materiale bonding trinn. Silisium fusion bonding oppnås ved å plassere prøven i en hurtig termisk Annealing ovn (RTA ovn) og oppvarming av prøven ved 950 ° C i 10 min. Dette annealing tilstanden er både adoptable mellom Si - Si og Si - SiO 2 bonding 10,11. Alternativt kan den Au limt med en Si strimmel som finnes i figur 5C fatter eutektisk binding, og derfor er den binding temperaturen ru...

Mikroelektromekaniske systemer (MEMS), for eksempel miniatyrisering av storskala vanlige 3D-maskiner, er uunnværlig for å fremme moderne teknologi ved å gi ytelsesforbedringer og produksjons kostnadsreduksjon 1,2. Imidlertid kan dagens sats på teknologisk utvikling i MEMS ikke opprettholdes uten kontinuerlige innovasjoner i produksjonsteknologier 3-6. Vanlige monolittisk microfabrication primært er avhengig av lag-for-lag prosesser som er utviklet for fremstilling av integrerte kretser (IC). Denne metoden har vært ganske vellykket mot slik at masseproduksjon av høy ytelse MEMS-enheter. Men, på grunn av sin komplekse lag-på-lag og elektrokjemisk subtractive natur, produksjon av diversely-formet 3D MEMS strukturer og enheter, mens lett i macroworld, er svært utfordrende å oppnå ved hjelp av dette monolittisk microfabrication. For å muliggjøre mer fleksibel 3D microfabrication med mindre prosess kompleksitet, vi utvikloped en 3D additiv Micromanufacturing strategi (kalt &#39;mikro / nano-mur &quot;) som innebærer en overføring utskrift basert montering av mikro / nanoskala materialer i forbindelse med raske termisk annealing-aktivert materialet bonding teknikker. Overføring utskrift er en metode for å overføre faste mikro materialer (dvs. &#39;fast blekk&#39;) fra et substrat, hvor de er generert, eller dyrket på et annet substrat ved hjelp av kontrollert tørr adhesjon av elastomere stempler. Den vanlige prosedyren av mikro-mur starter med overføring utskrift. Prefabrikkerte solide blekk er overføring skrevet ut på en mikrotip stempel som er en avansert form for elastomer frimerker og de trykte strukturer senere blir glødet bruker rask termisk annealing (RTA) for å forbedre blekk-blekk og blekk-substrat vedheft. Denne produksjons tilnærmingen gjør bygging av uvanlige mikrostrukturer og enheter som ikke kan innkvarteres bruker andre eksisterende methods 7. Micro-mur gir flere attraktive funksjoner som ikke finnes i andre metoder: (a) muligheten til å integrere funksjonelle og strukturelle fast blekk av ulike materialer for å montere MEMS-sensorer og aktuatorer alle integrert i 3D struktur; (B) grensesnittene av sammensatte fast blekk kan fungere som elektriske og termiske kontakter 9,10; (C) sammenstillingen romlig oppløsning kan være høy (~ 1 mm) ved bruk av meget-skalerbare og godt forstått litografiske prosesser for generering av fast blekk og svært nøyaktige mekaniske trinn for overføring teknikker 7; og (d) funksjonelle og strukturelle fast blekk kan integreres både stive og fleksible substrater i plane eller krumlinjet 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

Overføring utskrift er en metode for å overføre faste mikro / nanoskala materiale (heri kalt &quot;blekk&quot;) fra et substrat, hvor de er generert i en forskjellig substrat ved å benytte elastomere stempler. Overfør utskrift muliggjør integrasjon av heterogene materialer for å dikte unexampled strukturer eller funksjonelle systemer som er funnet i de siste avanserte enheter som fleksibel og tøyelig solceller og LED-matriser. Mens overføring utskrift oppviser unike egenskaper i materialet montering evne, anvendelse av selvklebende sjikt eller overflatemodifisering som avsetning av selv-sammensatte monosjikt (SAM) på substrater for å øke trykkprosesser hindrer dens bredeste tilpasning i samensatte i mikroelektromekaniske system (MEMS) strukturer og enheter. For å overvinne denne brist, utviklet vi en avansert modus for overføring utskrift som deter samler individuelle mikroobjekter utelukkende gjennom å kontrollere overflatekontaktområdetuten noen overflate endring. Fraværet av et klebende lag eller en annen modifikasjon, og de etterfølgende materiale bindingsprosesser sikrer ikke bare mekanisk binding, men også termisk og elektrisk forbindelse mellom sammensatte materialer, som videre åpner forskjellige anvendelser i tilpasning i å bygge uvanlige MEMS-enheter.

Micro-mur gjør at heterogene materialet integrering å generere MEMS strukturer som er svært utfordrende eller umulig å oppnå ved monolittisk microfabrication prosesser. For å demonstrere dens evne, er en konstruksjon (kalt en &quot;micro tekanne &#39;) fremstilt utelukkende gjennom mikro murverk. Figur 4A viser et optisk mikroskopbilde av fabrikerte Si blekk på en donor substrat. De designede blekk er plater med ulike dimensjoner laget av single krystallinsk silisium, som er byggesteinene i mikro...

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

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Micro-mur for 3D Additiv Micromanufacturing

Denne artikkelen introduserer en 3D additiv Micromanufacturing strategi (kalt &quot;micro-mur &#39;) for fleksibel produksjon av mikroelektromekaniske system (MEMS) strukturer og enheter. Denne tilnærmingen innebærer overføring utskrift basert montering av mikro / nanoskala materialer i forbindelse med raske termisk annealing-aktivert materialet 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

Skalerbare Nanohelices for prediktiv Studier og forbedret 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

Energi dispersive X-ray Tomografi for 3D Elemental Kartlegging av 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 for Måling Orientering og rotasjonshastigheten til 3D-trykt 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-utskrift av biomolekylære Modeller for forskning og pedagogikk

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

En 3D-trykt kammer for organisk Optoelektronisk enheten fornedrelse Testing

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 myk verktøy prosessen kjede for sprøytestøping av en 3D-komponent med Micro søyler

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-materiale keramiske-baserte komponenter-additiv produksjon av svart-hvitt Zirconia komponenter av termoplastisk 3D-utskrift (CerAM - T3DP)

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