곡면에 마이크로칩 패턴을 인쇄하는 새롭고 멋진 방법

[아름이]

곡면에 마이크로칩 패턴을 인쇄하는 새롭고 멋진 방법
날짜:
2022년 11월 25일
원천:
국립 표준 기술 연구소(NIST)
요약:
일반 테이블 설탕은 새롭고 비전통적인 표면에 마이크로칩을 증착하는 데 도움이 될 수 있다고 한 연구원이 새 기사에서 밝혔습니다.

NIST 과학자 Gary Zabow는 자신의 연구실에서 사탕을 사용할 생각이 전혀 없었습니다. 그가 굳은 설탕 덩어리(기본적으로 딱딱한 사탕)에 미세한 자성점을 묻고 이 달콤한 패키지를 생의학 연구실의 동료들에게 보낸 것은 최후의 수단이었습니다. 설탕은 물에 쉽게 용해되어 유해한 플라스틱이나 화학 물질을 남기지 않고 자기 점을 자유롭게 연구할 수 있습니다.

우연히 Zabow는 비이커에 미세 자기 점 배열이 박힌 이 설탕 조각 중 하나를 남겨두고 시간과 열에 따라 설탕이 하는 일을 했습니다.

"문제 없어." 그는 생각했다. 그는 평소처럼 설탕을 녹일 것입니다. 이번에 그가 비커를 헹구었을 때를 제외하고는 마이크로도트가 사라졌습니다. 그러나 그들은 실제로 누락되지 않았습니다. 물 속으로 방출하는 대신 무지개 반사를 던지고 있는 유리 바닥으로 옮겨졌습니다.

"저를 정말 놀라게 한 것은 바로 그 무지개 색깔이었습니다."라고 Zabow는 회상합니다. 색상은 마이크로도트 배열이 고유한 패턴을 유지했음을 나타냅니다.

이 달콤한 혼란은 그에게 아이디어를 주었습니다. 일반 테이블 설탕을 사용하여 새롭고 색다른 표면에 마이크로칩의 힘을 가져올 수 있습니까? 이 잠재적 전사 인쇄 공정에 대한 Zabow의 연구 결과는 11월 25일 Science 에 발표되었습니다.

반도체 칩, 미세 패턴이 있는 표면 및 전자 제품은 모두 표면에 백만분의 일에서 수십억 분의 1미터 폭의 정밀하지만 미세한 패턴을 적용하여 새로운 특성을 부여하는 프로세스인 미세 인쇄에 의존합니다. 전통적으로 이러한 금속 및 기타 재료의 작은 미로는 평평한 실리콘 웨이퍼에 인쇄됩니다. 그러나 반도체 칩과 스마트 재료의 가능성이 확장됨에 따라 이러한 복잡하고 작은 패턴을 새롭고 비통상적이며 평평하지 않은 표면에 인쇄해야 합니다.

그러한 표면에 이러한 패턴을 직접 인쇄하는 것은 까다롭기 때문에 과학자들은 인쇄물을 전사합니다. 퍼티를 사용하여 신문 용지를 집는 것과 같은 작업을 수행할 수 있는 유연한 테이프와 플라스틱이 있지만 이러한 고체는 인쇄물을 다시 눕힐 때 날카로운 곡선과 모서리를 준수하는 데 여전히 문제가 있을 수 있습니다. 또한 제거하기 어렵거나 생의학 용도로 안전하지 않을 수 있는 플라스틱 또는 기타 화학 물질을 남길 수 있습니다.

전사 물질을 물 표면에 띄우고 대상 표면을 밀어내는 액체 기술이 있습니다. 하지만 그것도 까다로울 수 있습니다. 자유롭게 흐르는 액체를 사용하면 새 표면의 원하는 위치에 인쇄물을 정확하게 배치하기 어려울 수 있습니다.

그러나 Zabow가 놀랍게도 발견한 것처럼 캐러멜화된 설탕과 옥수수 시럽의 간단한 조합이 트릭을 수행할 수 있습니다.

소량의 물에 녹이면 이 설탕 혼합물을 평평한 표면의 미세 패턴 위에 부을 수 있습니다. 물이 증발하면 사탕이 굳어 패턴이 박힌 상태로 들어올릴 수 있습니다. 그런 다음 인쇄된 사탕을 새 표면 위에 놓고 녹입니다. 설탕/옥수수 시럽 조합은 녹을 때 높은 점도를 유지하여 패턴이 곡선과 가장자리를 따라 흐를 때 배열을 유지하도록 합니다. 그런 다음 물을 사용하여 설탕을 씻어내고 패턴만 남길 수 있습니다.

REFLEX(REflow-driven FLExible Xfer)라고 하는 이 기술을 사용하면 미세 회로 패턴을 스텐실처럼 전송하여 과학자나 제조업체가 올바른 위치에 필요한 재료를 에칭하고 채울 수 있습니다. 또는 패턴이 있는 재료를 원래 칩에서 잠재적인 생의학 또는 마이크로로보틱스 연구를 위해 섬유나 마이크로비드로 옮기거나 새 장치 내의 날카롭거나 구부러진 표면 위에 옮길 수 있습니다.

이 기술은 핀의 뾰족한 부분에 인쇄하고 사람의 머리카락 한 가닥에 미세한 금색 글자로 "NIST"라는 단어를 쓰는 등 다양한 표면에서 성공적으로 입증되었습니다. 또 다른 예에서는 직경 1마이크로미터의 자기 디스크를 유즙 종자의 치실 섬유에 성공적으로 옮겼습니다. 자석이 있으면 자기적으로 인쇄된 섬유가 반응하여 전사가 작동했음을 보여줍니다.

REFLEX로 아직 탐구할 것이 더 많지만 이 프로세스는 전자에서 광학, 생물 의학 공학에 이르는 분야에 걸쳐 새로운 재료와 미세 구조에 대한 새로운 가능성을 열 수 있습니다.

"반도체 산업은 우리가 의존하는 칩을 만들기 위해 인쇄 기술을 완성하는 데 수십억 달러를 소비했습니다."라고 Zabow는 말합니다. "우리가 그러한 기술 중 일부를 활용하여 사탕처럼 간단하고 저렴한 것으로 인쇄물의 범위를 확장할 수 있다면 좋지 않을까요?"

출처 : https://www.sciencedaily.com/