В связи с развитием современной микро- и наноэлектроники, оптоэлектроники и биоэлектроники традиционные технологии создания контактов между теми или иными частями интегральных микросхем, MEMS систем и т.д. требуют минимизации масштабов контактов. Авторы работы, опубликованной недавно в журнале Advanced Materials, предложили использовать трёхмерную печать микроконтактов из серебряной нанопасты с помощью лазерной печати.

В связи с развитием современной микро- и наноэлектроники, оптоэлектроники и биоэлектроники традиционные технологии создания контактов между теми или иными частями интегральных микросхем, MEMS систем и т.д. сталкиваются лицом к лицу с новыми сложными задачами. Например, уменьшение линейного размера площади контакта до 50 мкм и менее и высоты – до 60 мкм и менее, при сохранении проводящих свойств; или использование низкотемпературных методов обработки, что требуется при работе с нежными LED панелями и биоустройствами. Решение целого комплекса таких проблем и задач может привести в будущем к качественному скачку в развитии указанных областей науки и промышленности.

Авторы работы, опубликованной недавно в журнале Advanced Materials, предложили использовать трёхмерную печать микроконтактов из серебряной нанопасты с помощью лазерной печати (Рисунок 1, 2).

Рис. 1. а) Схема установки для трёхмерной лазерной печати микроконтактов. b-f) Выбор оптимальных условий формирования микроконтактов.

Рис. 2. Схематическое представления процесса трёхмерной лазерной печати.

Сама технология довольно проста и состоит из трёх стадий:

• 1) формирования определённого рисунка микроконтакта на поверхности подложки,
• 2) отслаивание с помощью лазерного излучения вокселов (объёмных пискелов) с носителя нанопасты – стекла,
• 3) отжиг при умеренных температурах (70, 150 или 250oC в течение примерно получаса) для придания определённых механических свойств сформированным микроконтактам.

При этом линейные размеры микроконтактов задаются апертурой лазера и, соответственно, могут быть существенно меньше по сравнению с традиционной технологией (см. рис. 3).

Рис. 3. Сравнение обычных методов создания контактов и трёхмерной лазерной печати микроконтактов.

На рис. 4 приведены микрофотографии различных структур, которые могут быть сформированы с использование данной технологии.

Рис. 4. Объёмные пикселы (вокселы) и различные структуры на их основе, полученные методом трёхмерной лазерной микропечати.

Затем группа учёных продемонстрировала работу трёхмерной лазерной печати на реальных объектах: микроконтактах интегральных микросхем и LED (Рисунок 5, 6).

Рис. 5. a-f) Различные мостиковые контакты, созданные с помощью технологии трёхмерной лазерной печати и обеспечивающие зазор между двумя проводниками, g-k) LED устройство, подключённое с помощью микроконтактов.

Рис. 6. Обычная фотография LED с контактами, созданными с помощью технологии трёхмерной лазерной микропечати непосредственно на стеклянном цилиндре.

Оказалось, что нанесённые таким образом микроконтакты не деформируются, не подвержены прогибу (Рисунок 5 a-f), а также могут быть нанесены на объекты, высота которых существенно отличается друг от друга (Рисунок 5 j), или которые изготовлены из разных материалов (Рисунок 5 i-j).

Как отмечают учёные, с помощью трёхмерной лазерной печати можно создавать микроконтакты практически любых латеральных размеров (от единиц до сотен микрон) при высоте в единицы микрон на любой поверхности, которые позволят уменьшить стоимость и трудозатраты в огромном числе практических применений от электроники до MEMS-систем.

По материалам: