الصغرى البناء ل 3D المضافة Micromanufacturing

الهدف من هذا الإجراء هو إظهار مجموعة صغيرة قائمة على طباعة النقل تسمى البناء الصغير للتصنيع الجزئي للمواد المضافة ثلاثية الأبعاد. يتم تحقيق ذلك عن طريق إعداد أجسام صغيرة من السيليكون أو الذهب تسمى الأحبار على ركائز المانحين ، بحيث يتم تعليقها على مؤيدي مقاومة الصور المزخرفة. تتمثل الخطوة الثانية في محاذاة ختم طرف صغير مرن بدقة على الحبر وتطبيق حمولة مسبقة من القوة المحددة مسبقا على الختم لتشكيل منطقة تلامس لاصقة.

بينهما ، تراجع الختم بسرعة لاسترداد الحبر. بعد ذلك ، يتم نقل الختم والحبر المسترجع إلى ركيزة جهاز الاستقبال حيث تتم طباعة الحبر برفق على المنطقة المستهدفة. مع التحميل المسبق الصغير ، يتم سحب الختم ببطء ، تاركا الحبر على ركيزة جهاز الاستقبال.

الخطوة الأخيرة هي التشكيل الحراري السريع لركيزة جهاز الاستقبال لربط الحبر المطبوع والركيزة بشكل دائم. في النهاية ، يتم تكرار إجراء طباعة النقل هذا حتى يتم الانتهاء من البنية المجهرية ثلاثية الأبعاد المطلوبة. في هذه الحالة ، يتم تصنيع إبريق الشاي الصغير فقط من خلال البناء الصغير لإثبات قدرته.

الميزة الرئيسية لتقنية البناء الدقيقة هذه على التصنيع الدقيق التقليدية المتجانسة هي أنها يمكن أن تخلق هياكل مجهرية ثلاثية الأبعاد غير متجانسة بطريقة بسيطة للغاية حيث يلعب الأطفال مع Legos ، والتي سيكون من الصعب جدا تحقيقها. يعد العرض المرئي للطريقة أمرا بالغ الأهمية نظرا لخطواته المتوازية. يجب أن توضح المراقبة البصرية لهذه التقنية أي غموض قد يكون لدى المشاهدين لبدء هذا الإجراء.

تصميم ثلاثة أقنعة لتصنيع الأحبار على الركيزة المانحة. كما هو مفصل في بروتوكول النص ، على رقاقة SOI بطبقة جهاز بثلاثة ميكرون وطبقة أكسيد صندوق ميكرون واحد ، تقاوم الصورة AZ 5 2 14 عند 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. لتحقيق سمك 1.5 ميكرون من الصورة مقاومة ، قم بتسخين الرقاقة على لوح تسخين 110 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة ، وباستخدام محاذاة القناع ، قم بتعريضها باستخدام قناع واحد وتطويرها باستخدام مطور MIF 3 2 7 باستخدام نمط أداة النقش IN التفاعلي.

طبقة الجهاز من رقاقة SOI وإزالة قناع مقاومة الصورة. بعد هذه الخطوة ، كشفت المنطقة المحفورة عن طبقة أكسيد الصندوق. بعد ذلك ، قم بتدوير مقاومات الصور من قبل والنمط مع القناع الثاني.

ثم سخني الرقاقة على حرارة 125 درجة مئوية لمدة 90 ثانية على طبق ساخن ، اغمر الرقاقة في 49٪ من فلوريد الهيدروجين لمدة 50 ثانية لحفر طبقة أكسيد الصندوق المكشوفة. بعد التجفيف الكامل ، قم بإزالة صورة الإخفاء ، وقاوم معطف الدوران مرة أخرى والنمط بقناع ثلاثة. ثم سخني الرقاقة على حرارة 125 درجة مئوية على طبق ساخن.

بعد 90 ثانية ، اغمر الرقاقة في 49٪ من فلوريد الهيدروجين لمدة 50 دقيقة. تعمل هذه الخطوة على حفر طبقة أكسيد الصندوق المتبقية أسفل طبقة جهاز النمط من السيليكون مما يؤدي إلى تعليق السيليكون. الوحدات الفردية على مقاومة الصورة.

الخطوة التالية هي عمل قالب لختم طرف صغير وتكرار ختم طرف صغير كما هو موضح في بروتوكول النص. لبدء عملية الطباعة ، ضع الركيزة المانحة على مراحل الترجمة الآلية والدورانية و XY المجهزة بالمجهر. ثم قم بإرفاق الختم microtip بمرحلة انتقالية رأسية مستقلة.

بمجرد تحميل الركيزة المانحة وختم الطرف الصغير ، قم بتشغيل مراحل الترجمة الآلية تحت المجهر. قم بمحاذاة ختم الطرف الصغير مع حبر السيليكون على الركيزة المانحة باستخدام مراحل التحويل والدوران. بعد ذلك ، قم بإزالة ختم microtip لأسفل لإجراء اتصال.

قم ببطء بإزالة ختم الطرف الصغير لأسفل بعد التلامس الأولي بحيث تنهار الأطراف الصغيرة بالكامل ويكون السطح بأكمله ملامسا لحبر السيليكون الموجود على الركيزة المانحة. بعد ذلك ، ارفع مرحلة Z بسرعة ، وكسر المراسي بسبب مساحة التلامس الكبيرة بين ختم الرقاقة وحبر السيليكون. لاسترداد حبر السيليكون من الركيزة المانحة وإرفاقه بختم الطرف الصغير ، ضع ركيزة جهاز الاستقبال على مرحلة ترجمة XY وقم بمحاذاة حبر السيليكون المستخرج أسفل ختم الطرف الصغير في الموقع المطلوب لإرسال المرحلة Z حتى يلامس حبر السيليكون المسترجع بالكاد ركيزة المستقبل.

بعد إجراء الاتصال ، ارفع المرحلة Z ببطء لتحرير حبر السيليكون ، وطباعته في الموقع المطلوب. البرنامج التالي ، حراري سريع ، فرن راكع للدوران من درجة حرارة الغرفة حتى 950 درجة مئوية في 90 ثانية. ابق في 950 درجة مئوية لمدة 10 دقائق ، ثم يبرد إلى درجة حرارة الغرفة.

ضع ركيزة جهاز الاستقبال المطبوعة في الفرن في بيئة هواء محيطة وركع عند 950 درجة مئوية لمدة 10 دقائق لربط سيليكون السيليكون. لإثبات قدرته ، يتم تصنيع إبريق الشاي الصغير فقط من خلال البناء الصغير. تكشف هذه الصورة المجهرية البصرية عن أحبار السيليكون المصنعة على ركيزة مانحة.

الأحبار المصممة عبارة عن أقراص ذات أبعاد مختلفة مصنوعة من السيليكون البلوري الفردي ، والتي تعد اللبنات الأساسية لإبريق الشاي الصغير. بمجرد تحضير ركيزة مانحة بشكل مستقل ، يتم نقل الأقراص المطبوعة على ركيزة الاستقبال وطبقة راكبة تلو الأخرى باستخدام ختم طرف صغير. المنطقة الداخلية لإبريق الشاي الصغير مجوفة كما يمكن رؤيتها من كل قرص مجمع.

يتم أيضا اختبار دقة إعادة معالجة البناء الجزئي عن طريق طباعة النقل والركوع ، وهي أسطح فوتونية من الصفائح الدموية البلورية الضوئية الرائعة إلى حد ما مزخرفة بالطباعة الحجرية النانوية ومصنوعة كأحبار قابلة للتحويل على ركيزة مانحة. بمجرد تحضير الحبر بالكامل ، يتم نقل الصفائح الدموية البلورية الضوئية إلى أربع حلقات سيليكون بسماكة 50 ميكرون لتشكيل جدول مثل التكوين الموضح. فيما يلي أمثلة على البناء الصغير المعتمد لتجميع أغشية الذهب الرقيقة.

تكشف هذه الصورة المجهرية البصرية عن أغشية ذهبية محضرة بسمك 400 نانومتر على ركيزة مانحة. تتم معالجة هذه الأحبار واختبارها بشكل أكبر لنقل الطباعة على سطح ذهبي وكذلك على سطح من السيليكون. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تجميع الهياكل المجهرية باستخدام micro mason D ويجب أن تكون قادرا على تطبيق هذه التقنية على بناء هياكل أجهزة صغيرة ثلاثية الأبعاد أكثر جاذبية.

بمجرد إتقانها ، يجب أن تقلل هذه التقنية من وقت التصنيع الإجمالي من خلال طابع العملية المتوازية مقارنة بعمليات التصنيع الدقيقة المتسلسلة الأخرى. نود أن نشكر New Mattered والبروفيسور Ferreira على مساعدتهم في عمليات طباعة النقل الآلي وMickey Dki للمساعدة في غرفة MNMS النظيفة في UIUC.