Inkjet printing of MEMS

The aim of this thesis is to study the feasibility of the direct manufacturing of MEMS through inkjet printing using polymeric materials. Maximum achievable resolution, reproducibility and potential functionality of MEMS printing are deeply investigated. To accomplish these tasks, simple mass-spring MEMS accelerometers and cantilevers are manufactured as prototypical devices. The material employed for the purpose is SU-8, adequately mixed with cyclopentanone to make it printable, which constitute the structural part (the anchor, the spring and the central mass) of inkjet printed accelerometers. Obtained devices are deeply characterized from the morphological point of view and actuated to investigate their performances. Optical signal readout performed on the accelerometers shows a predictable response in terms of mass displacement vs. applied acceleration, demonstrating their potential future applicability to real sensing applications.

L'obiettivo di questa tesi è di studiare la fattibilità della produzione diretta di MEMS attraverso la stampa a getto d'inchiostro usando materiali polimerici. La massima risoluzione raggiungibile, la riproducibilità e la potenziale funzionalità della stampa MEMS sono studiate in modo approfondito. Per raggiungere gli obiettivi preposti sono stati fabbricati, come dispositivi prototipici, semplici MEMS molla-massa, accelerometri e cantilever. Il materiale impiegato a tale scopo è SU-8, adeguatamente miscelato con ciclopentanone per renderlo stampabile, il quale costituirà la parte strutturale (l'ancoraggio, la molla e la massa centrale) degli accelerometri stampati attraverso inkjet. I dispositivi ottenuti sono approfonditamente caratterizzati dal punto di vista morfologico e attuati per indagare sulle loro prestazioni. La lettura del segnale ottico eseguita sugli accelerometri mostra una risposta prevedibile in termini di spostamento di massa rispetto all'accelerazione applicata, dimostrando la loro potenziale futura applicabilità a situazioni di rilevamento reali.