可能有很多人沒有聽過微機電系統(MEMS),不過肯定經常在使用基於MEMS打造的產品,比如手機等電子產品。MEMS是微電路和微機械按功能要求在晶片上的整合,尺寸通常在毫米或微米級,具有體積小、重量輕、功耗低、耐用性好等優點。為了將MEMS做得更小,應用科學與技術系 (DISAT) 和耶路撒冷希伯來大學的研究人員目前正在開展3D列印奈米級諧振器的研究。
諧振器就是指產生諧振頻率的電子元件,廣泛應用於各種電子裝置中,是非常基礎的一個電子元件,MEMS系統中自然也需要用到諧振器。而奈米級的諧振器有助於提升MEMS的整合性。
在電子領域,很多零部件受到矽基製造工藝高製造成本的限制。不過3D列印技術有望改變這種情況。研究表明,3D列印工藝完全可以生產結構類似的諧振器,甚至還能最佳化效能。批次列印的諧振器成本還能低於傳統工藝,其質量靈敏度和強度可與矽諧振器相媲美。
MEMS由1到100微米的極微小元件組成。為了使這些裝置達到奈米級,研究人員使用了樹脂和陶瓷混合材料,透過雙光子聚合的方式構建零件(採用兩束鐳射掃描混合樹脂,單束鐳射不會使樹脂固化,兩束鐳射交匯在一個點時,樹脂才會固化。目前這種工藝可以實現奈米級的複雜結構)。樹脂固化後,再將其加熱,去除其中的樹脂,獲得一個純陶瓷製造的諧振器。“雖然我們製造的是陶瓷諧振器,不過效能和矽諧振器相當。而且我們的工藝更快,成本也更低。” 來自DISAT的研究員Stefano Stassi解釋道。
“諧振器只是一個開始,透過快速簡單的3D列印工藝,用陶瓷製造效能與矽器件相似的複雜和微型裝置的能力,可能會為微電子製造領域帶來了新的視野。”希伯來大學的研究員Shlomo Magdassi解釋說。