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. Máscaras de projeto para fabricação de substrato Donor <ol><li> Projete uma máscara com geometria desejada. Para fabricar 100 mm x 100 mm unidades individuais de silício quadrados, desenhe uma matriz de 100 mm x 100 mm quadrados. </li><li> Projetar uma segunda máscara com uma geometria idêntica, com cada lado que se estende um adicional de 15 mm. Para a matriz de 100 mm x 100 mm quadrados, desenhe uma matriz de 130 um x 130 mM quadrados que podem cobrir os quadrados no passo 1.1. </li><li> Projete a 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>

Micro-alvenaria, apresentado na Figura 4, envolve a ligação de fusão de silício em um passo de ligação de material. Ligação de fusão de silício é obtido por colocação da amostra num forno de recozimento térmico rápido (forno RTA) e aquecer a amostra a 950 ° C durante 10 min. Esta condição de recozimento é tanto adotáveis ​​entre Si - Si e Si - SiO2 ligação 10,11. Alternativamente, o Au ligado com uma tira de Si, como visto na Figura 5C ado...

Sistemas microeletromecânicos (MEMS), como a miniaturização das máquinas 3D comuns em grande escala, são indispensáveis ​​para o avanço de tecnologias modernas, proporcionando melhorias de desempenho e redução de 1,2 custo de fabricação. No entanto, o ritmo atual de avanço tecnológico em MEMS não pode ser mantida sem inovações contínuas das tecnologias de fabrico 3-6. Microfabricação monolítico comum baseia-se principalmente em processos de camada-a-camada desenvolvidas para a fabricação de circuitos integrados (CI). Este método tem sido bastante bem sucedido a permitir a produção em massa de dispositivos MEMS de alto desempenho. No entanto, devido à sua complexa camada por camada e natureza eletroquimicamente subtrativo, fabricação de forma de diversamente estruturas e dispositivos de MEMS em 3D, enquanto fácil no mundo macro, é muito difícil de conseguir usar este microfabricação monolítico. Para habilitar mais flexível microfabricação 3D com menos complexidade do processo, que desenvolvido uma estratégia micromanufactura aditivo 3D (chamado de &quot;micro / nano-alvenaria&quot;), que envolve um conjunto baseado em impressão de transferência de materiais micro / nanoescala em conjunto com técnicas de colagem de material compatível com o tratamento térmico rápidos. De impressão por transferência é um método para transferir material em microescala sólidos (isto é, «tintas sólidas &#39;) a partir de um substrato, onde elas são geradas ou crescido para um substrato diferente, utilizando adesão seca controlada de carimbos elastoméricos. O procedimento típico de micro-alvenaria começa com a impressão de transferência. Tintas sólidas pré-fabricadas são transferência impresso usando um selo microtip que é uma forma avançada de carimbos elastoméricos e as estruturas impressas são posteriormente recozido com tratamento térmico rápido (RTA) para melhorar a tinta de tinta e aderência da tinta-substrato. Esta abordagem permite a produção da construção de estruturas em microescala incomuns e dispositivos que não podem ser acomodados utilizando outro metodo existenteds 7. Micro-alvenaria proporciona várias características atraentes que não estão presentes em outros métodos: (a) a capacidade de integrar tintas sólidas funcionais e estruturais de materiais diferentes para montar os sensores MEMS e atuadores todos integrados dentro da estrutura 3D; (B) as interfaces de tintas sólidas montados pode funcionar como contatos elétricos e térmicos 9,10; (C) a resolução espacial de montagem pode ser alto (~ 1 mm), utilizando processos litográficos altamente escaláveis ​​e bem compreendidas para a geração de tintas sólidas e estágios mecânicos altamente precisos para a transferência de impressão 7; e (d) as tintas sólidas funcionais e estruturais podem ser integrados em ambos os substratos rígidos e flexíveis no plano ou geometrias curvilíneas.

<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

De impressão por transferência é um método para transferir materiais micro / nanoescala sólidos (aqui chamado &quot;tintas&quot;) a partir de um substrato, onde elas são geradas para um substrato diferente, utilizando carimbos elastoméricos. Impressão de transferência permite a integração de materiais heterogêneos para o fabrico de estruturas ou sistemas funcionais sem exemplo, que são encontrados nos últimos dispositivos avançados, tais como células solares flexíveis e elásticos e matrizes de LED. Durante a impressão de transferência apresenta características únicas na capacidade de montagem de materiais, a utilização de camadas adesivas ou a modificação da superfície, tais como a deposição de auto-montagem em monocamada (SAM) em substratos para melhorar os processos de impressão dificulta a sua adaptação em larga micromontagem do sistema microeletromecânico (MEMS) estruturas e dispositivos. Para superar esta lacuna, foi desenvolvido um modo avançado de impressão de transferência que deterministically reúne objetos em microescala individuais unicamente através controlar a área de contato da superfície, sem qualquer alteração na superfície. A ausência de uma camada adesiva ou outra modificação e os processos de ligação de material subseqüentes garantir não só a fixação mecânica, mas também conexão térmica e elétrica entre os materiais reunidos, o que abre mais diversas aplicações em adaptação na construção de dispositivos MEMS incomuns.

Micro-alvenaria permite a integração material heterogêneo para gerar estruturas MEMS que são muito desafiador ou impossível de alcançar por meio de processos de microfabricação monolíticas. De modo a demonstrar a sua capacidade de, uma estrutura (chamado um &quot;micro bule &#39;) é fabricada exclusivamente por meio de micro-alvenaria. Figura 4A é uma imagem de microscópio óptico de tintas fabricadas de Si sobre um substrato de dador. As tintas são projetadas discos com diferentes dimensõ...

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

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Micro-alvenaria para Aditivo 3D Microfabricação

Este artigo apresenta uma estratégia micromanufactura aditivo 3D (chamado de &quot;micro-alvenaria &#39;) para a fabricação flexível de sistema microeletromecânicos (MEMS) estruturas e dispositivos. Esta abordagem envolve a montagem de base de impressão por transferência de materiais micro / nanoescala em conjunção com as técnicas de ligação de material compatível com o tratamento térmico rápido.

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

De alta resolução, de alta velocidade, de imagens de vídeo tridimensional com Franja Digital Técnicas de Projeção

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

Engenharia

Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization

Nanoespirais escaláveis ​​para estudos de previsão e melhor visualização 3D

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 ambiente interativo para MD Simulações, visualização e análise

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

Tomografia de raios-X de energia dispersiva para 3D Elemental Mapeamento de nanopartículas individuais

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

Métodos para medir a orientação e rotação Taxa de partículas em Turbulência 3D-impressos

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

Impressão 3D de biomoleculares Modelos de Investigação e Pedagogia

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

Uma câmara 3D-impresso para orgânicos dispositivo optoeletrônico testes de degradação

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

Uma cadeia de processo de ferramental macio para moldagem por injeção de um componente 3D com Micro pilares

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

Componentes baseados em cerâmica multi materiais – aditivo de fabricação de componentes de zircônia em preto e branco por impressão 3D termoplástica (CerAM - T3DP)

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