Нелитографические методы получения рисунка

Nonlithographic микротехнологий технологии

Несколько обычные, не-ИК-технологии, связанные, которые не используют фотолитографии также способны образовывать особенности относительно небольших размеров. Они включают в себя обработку, механическую обработку, ультразвуковой обработки, электроразряда и лазерной обработки. Только некоторые из них могут считаться партия изготовления. Поскольку эти методы изготовления используются уже в течение многих десятилетий, они имели время, чтобы развиваться, получая либо низкую стоимость и тоньше контроль размеров. В некоторых приложениях, таких как струйных сопел принтера и автомобильных форсунок впрыска топлива, фотолитографии методы получения были использованы, но оказались менее экономичными, чем более традиционные методы. В дополнение к конкуренции с литографических технологий, не ИК-технологий изготовления часто используют в сочетании с ними в производстве конечного продукта; примеры включают неполным микромеханический датчики давления с помощью ультразвука, пробуренной стекла, соединенного с задней стороны и струйных головок с поверхностно-микромеханический нагревателей и лазерных просверленные порты. Два новые методы для создания моделей субмикронные также обсуждаются в этом разделе.

Технологии:

1. Ультра прецизионная механическая обработка

2. Лазерная обработка

3. электрическое обработки разряда

4. Технология трафаретной печати

5. Технология микроконтактной печати.

6. Технология нано-импринт литографии.

7. Технология горячей чеканки

8. Ультразвуковой обработки

Ультра прецизионная механическая обработка

Режущий инструмент, такие как мельницы, токарные станки, дрели и с использованием специально закаленной режущей кромки были в использовании для производства макроскопических частей для более века. Используя современные компьютерные численное управлением (ЧПУ) машины с резко наконечниками алмазов Станки, многих металлов и даже кремнии измельчают до нужной формы, с некоторыми особенностями, меньших 10 мкм. Многие из этих форм, таких как подрезы ретроградных плоских боковых стенок с, не может быть сформирован с использованием литографических способов. Разрешение приблизительно 0,5 мкм может быть достигнуто, с поверхностными неровностями порядка 10 нм [28]. Пример приложения включают в себя оптические зеркала и компьютерные диски Жёсткий диск.

Лазерная обработка

Целевые импульсы излучения, как правило, 0,1-100 нс длительности, от лазера высокой мощности могут удалять материал (взрываясь удалить его в виде мелких частиц и паров) из субстрата. Включение такой лазер в системе ЧПУ позволяет высокоточную лазерную обработку. Металлов, керамики, кремний, пластмассы могут быть обработаны лазера. Отверстия в виде небольших, как десятков микрон в диаметре, с соотношением сторон более 10: 1, могут быть получены. Произвольные формы разной глубины лазером обрабатывается путем сканирования луча, чтобы удалить мелкий слой материала, потом опять сканирования до требуемой глубины не добраться (рис 3.24). Лазерная обработка может быть использована для создания перфорационных отверстий в кремниевых пластинах для последующего раскалывания, чтобы сформировать отдельные микросхемы, а также просто сокращение, хотя на всю толщину пластин.

Лазерная обработка наиболее часто серийный процесс, но с методами маска-проекционных, она становится параллельным процессом. Он успешно конкурировали с КОН травления и гальваники в производстве струйных сопел. Из-за его скорости, низкой стоимости и быстрого поворота вокруг времени, лазерная обработка является одним из предпочтительных способов создания траншей и сокращений в пластмассах.

Электрическое обработки разряда

Электроразряда обработки, которая также называется электрическим разр обработки или обработки sparkerosion (EDM), использует ряд электрических разрядов (искр), чтобы подорвать материал из проводящего заготовки. Высоковольтных импульсов, повторяющиеся при 50 кГц до 500 кГц, применяются к проводящему электроду, как правило, изготовлены из графита, латунь, медь или вольфрам. Электроды, как были использованы малые, как 40 мкм в диаметре, ограничивающие возможности для примерно такого же размера. Особенности с соотношением сторон более 10 могут быть изготовлены, с шероховатостью поверхности порядка 100 нм. Каждая газоразрядная удаляет небольшой объем материала, как правило, в диапазоне от 103 до 105 мкм3, от заготовки [29]. EDM выполняется в диэлектрической жидкости, такой как минеральное масло. Вследствие нагрева, пузырек газа образуется во время каждого импульса напряжения. После импульса, пузырь разрушается, промывка от мусора из заготовки и электрода.

EDM был использован для создания инструментов для пресс-форм и штампов, а также конечные продукты, такие как сопла и отверстия в микроиглы.

Технология горячей чеканки

В процессе горячего тиснения, шаблон в мастера передается термопластичного материала. Если размеры относительно большие (> 100 мкм), мастер может быть сделано с обычной механической обработки. Меньшие размеры могут быть получены с использованием никель гальваническим путем рисунком фоторезиста. Мастер вдавливается в термопластика (например, полиметилметакрилат, поликарбонат, полипропилен) чуть выше температуры стеклования материала. Хозяин и пластик охлаждают при контакте, а затем отделяют, оставляя шаблон в пластик.

Горячее тиснение используется в микрофлюидики для создания траншеи в субстратах из термопластика. Несколько субстратов могут быть связаны вместе с образованием каналов для микрожидком системы. Пропорции более 10 может быть достигнуто, с минимальным размером ограниченной мастера.

Ультразвуковой обработки

В ультразвуковой обработке, также известный как ультразвуковой дроблением, датчик вибрации инструмента при высокой частоте (20-100 кГц). Кончик инструмента прижат к заготовке в виде суспензии в воде или масле и абразивных частиц, таких как карбид бора, оксид алюминия, карбид кремния или, продувают через поверхность. Есть несколько механизмов для удаления материала: Вибрация инструмента непосредственно молотки частиц в поверхность, а также придание высокой скоростью других частиц, каждая из которых урезать заготовки. Кавитационной эрозии и химического воздействия могут также способствовать. Микроскопические чипы увлекся суспензии. Как инструмент перемещается медленно в заготовку, отверстие с вертикальным боковым стенкам создается. Массив советы могут сверлить много отверстий в то же время; Рисунок 3.28 показывает примеры в нескольких материалов. Форма отверстия совпадает с инструмента и может быть круглой, квадратной или другой.

Ультразвуковой обработки может быть выполнена на твердых, хрупких материалов (с твердостью Кнупа выше примерно 400), такие как очки, керамики, алмаза и кремния. Диаметр минимальной отверстие 150 мкм. На другом полюсе, отверстия более 100 мм были обработаны. Для небольших отверстий, максимальный коэффициент аспект около пяти, с увеличением до более 15 дыр нескольких миллиметров в диаметре. С допусков, точность размера 1 мм отверстия, как правило, ± 50 мкм, повышение до ± 25 мкм для больших отверстий. Глубина отверстия может быть более 10 мм.