Microscale Manufacturing / Micromanufacturing / Micromachining / MEMS

MICROMANUFACTURING, MICROSCALE MANUFACTURING, MICROFABRICATION or MICROMACHINING refers to our processes suitable for making tiny devices and products in the micron or microns of dimensions. কখনও কখনও একটি মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারড পণ্যের সামগ্রিক মাত্রা বড় হতে পারে, কিন্তু আমরা এখনও এই শব্দটি ব্যবহার করি যে নীতিগুলি এবং প্রক্রিয়াগুলি জড়িত তা উল্লেখ করতে। নিম্নলিখিত ধরণের ডিভাইসগুলি তৈরি করতে আমরা মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং পদ্ধতি ব্যবহার করি:

 

 

 

মাইক্রোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস: সাধারণ উদাহরণ হল সেমিকন্ডাক্টর চিপ যা বৈদ্যুতিক এবং ইলেকট্রনিক নীতির উপর ভিত্তি করে কাজ করে।

 

মাইক্রোমেকানিক্যাল ডিভাইস: এগুলি এমন পণ্য যা সম্পূর্ণরূপে যান্ত্রিক প্রকৃতির যেমন খুব ছোট গিয়ার এবং কব্জা।

 

মাইক্রোইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ডিভাইস: আমরা খুব ছোট দৈর্ঘ্যের স্কেলে যান্ত্রিক, বৈদ্যুতিক এবং ইলেকট্রনিক উপাদানগুলিকে একত্রিত করার জন্য মাইক্রো উত্পাদন কৌশল ব্যবহার করি। আমাদের বেশিরভাগ সেন্সর এই শ্রেণীতে আছে।

 

মাইক্রোইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল সিস্টেম (MEMS): এই মাইক্রোইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ডিভাইসগুলি একটি পণ্যে একটি সমন্বিত বৈদ্যুতিক সিস্টেমকে অন্তর্ভুক্ত করে। এই বিভাগে আমাদের জনপ্রিয় বাণিজ্যিক পণ্য হল MEMS অ্যাক্সিলোমিটার, এয়ার-ব্যাগ সেন্সর এবং ডিজিটাল মাইক্রোমিরর ডিভাইস।

 

 

 

বানোয়াট পণ্যের উপর নির্ভর করে, আমরা নিম্নলিখিত প্রধান মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি স্থাপন করি:

 

বাল্ক মাইক্রোমেশিনিং: এটি একটি অপেক্ষাকৃত পুরানো পদ্ধতি যা একক-ক্রিস্টাল সিলিকনের উপর ওরিয়েন্টেশন-নির্ভর ইচ ব্যবহার করে। বাল্ক মাইক্রোমেশিনিং পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে একটি পৃষ্ঠের নিচে খোদাই করা, এবং নির্দিষ্ট স্ফটিক মুখ, ডোপড অঞ্চল এবং খোদাইযোগ্য ফিল্মের উপর থেমে প্রয়োজনীয় কাঠামো তৈরি করা। বাল্ক মাইক্রোমেশিনিং কৌশল ব্যবহার করে আমরা যে সাধারণ পণ্যগুলি মাইক্রোমেন্যুফ্যাকচারিং করতে সক্ষম তা হল:

 

- ক্ষুদ্র ক্যান্টিলিভার

 

- অপটিক্যাল ফাইবারগুলির প্রান্তিককরণ এবং স্থিরকরণের জন্য সিলিকনে ভি-গ্রোভস।

 

সারফেস মাইক্রোমেশিনিং: দুর্ভাগ্যবশত বাল্ক মাইক্রোমেশিনিং একক-ক্রিস্টাল উপকরণের মধ্যে সীমাবদ্ধ, যেহেতু পলিক্রিস্টালাইন উপকরণগুলি ভেজা এচ্যান্ট ব্যবহার করে বিভিন্ন দিকে বিভিন্ন হারে মেশিন করবে না। তাই সারফেস মাইক্রোমেশিনিং বাল্ক মাইক্রোমেশিনিংয়ের বিকল্প হিসাবে দাঁড়িয়েছে। একটি স্পেসার বা বলি স্তর যেমন ফসফোসিলিকেট গ্লাস সিভিডি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সিলিকন সাবস্ট্রেটে জমা করা হয়। সাধারণভাবে বলতে গেলে, পলিসিলিকন, ধাতু, ধাতব অ্যালয়, ডাইলেক্ট্রিকের কাঠামোগত পাতলা ফিল্ম স্তরগুলি স্পেসার স্তরে জমা হয়। শুষ্ক এচিং কৌশল ব্যবহার করে, স্ট্রাকচারাল পাতলা ফিল্ম স্তরগুলিকে প্যাটার্ন করা হয় এবং ভেজা এচিং ব্যবহার করা হয় বলির স্তর অপসারণের জন্য, যার ফলে ক্যান্টিলিভারের মতো মুক্ত-স্থায়ী কাঠামো তৈরি হয়। কিছু ডিজাইনকে পণ্যে পরিণত করার জন্য বাল্ক এবং সারফেস মাইক্রোমেশিনিং কৌশলগুলির সমন্বয় ব্যবহার করাও সম্ভব। উপরের দুটি কৌশলের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিংয়ের জন্য উপযুক্ত সাধারণ পণ্য:

 

- সাবমিলিমেট্রিক সাইজের মাইক্রোল্যাম্প (0.1 মিমি সাইজের ক্রমে)

 

- প্রেসার সেন্সর

 

- মাইক্রোপাম্প

 

- মাইক্রোমোটর

 

- অ্যাকচুয়েটর

 

- মাইক্রো-ফ্লুইড-ফ্লো ডিভাইস

 

কখনও কখনও, উচ্চ উল্লম্ব কাঠামো প্রাপ্ত করার জন্য, অনুভূমিকভাবে বড় সমতল কাঠামোর উপর মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং সঞ্চালিত হয় এবং তারপরে প্রোবের সাহায্যে সেন্ট্রিফিউজিং বা মাইক্রোস্যাসেম্বলির মতো কৌশলগুলি ব্যবহার করে কাঠামোগুলিকে একটি খাড়া অবস্থানে ঘোরানো বা ভাঁজ করা হয়। তবুও সিলিকন ফিউশন বন্ধন এবং গভীর প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন এচিং ব্যবহার করে একক স্ফটিক সিলিকনে খুব লম্বা কাঠামো পাওয়া যেতে পারে। ডিপ রিঅ্যাকটিভ আয়ন এচিং (DRIE) মাইক্রো ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়াটি দুটি পৃথক ওয়েফারের উপর সঞ্চালিত হয়, তারপরে সারিবদ্ধ এবং খুব লম্বা কাঠামো তৈরি করতে ফিউশন বন্ধন করা হয় যা অন্যথায় অসম্ভব হবে।

 

 

 

LIGA মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়া: LIGA প্রক্রিয়া এক্স-রে লিথোগ্রাফি, ইলেক্ট্রোডিপোজিশন, ছাঁচনির্মাণকে একত্রিত করে এবং সাধারণত নিম্নলিখিত ধাপগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে:

 

 

 

1. কয়েক শত মাইক্রন পুরু পলিমিথাইলমেটাক্রিলেট (PMMA) রেজিস্ট লেয়ার প্রাথমিক সাবস্ট্রেটে জমা হয়।

 

2. PMMA কোলিমেটেড এক্স-রে ব্যবহার করে বিকশিত হয়।

 

3. ধাতু প্রাথমিক স্তরের উপর ইলেক্ট্রোডিপোজিট করা হয়।

 

4. PMMA ছিনতাই করা হয়েছে এবং একটি ফ্রিস্ট্যান্ডিং ধাতব কাঠামো অবশিষ্ট রয়েছে।

 

5. আমরা একটি ছাঁচ হিসাবে অবশিষ্ট ধাতব কাঠামো ব্যবহার করি এবং প্লাস্টিকের ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ করি।

 

 

 

আপনি যদি উপরের মৌলিক পাঁচটি ধাপ বিশ্লেষণ করেন, LIGA মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং/মাইক্রোমেশিনিং কৌশল ব্যবহার করে আমরা পেতে পারি:

 

 

 

- ফ্রিস্ট্যান্ডিং ধাতব কাঠামো

 

- ইনজেকশন ঢালাই প্লাস্টিক কাঠামো

 

- একটি ফাঁকা হিসাবে ইনজেকশন ঢালাই কাঠামো ব্যবহার করে আমরা ধাতু অংশ বা স্লিপ-কাস্ট সিরামিক অংশ বিনিয়োগ করতে পারেন.

 

 

 

LIGA মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং/মাইক্রোমেশিনিং প্রক্রিয়া সময়সাপেক্ষ এবং ব্যয়বহুল। তবে LIGA মাইক্রোমেশিনিং এই সাবমাইক্রন নির্ভুল ছাঁচ তৈরি করে যা স্বতন্ত্র সুবিধার সাথে পছন্দসই কাঠামোর প্রতিলিপি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। LIGA মাইক্রো ম্যানুফ্যাকচারিং ব্যবহার করা যেতে পারে উদাহরণস্বরূপ বিরল-আর্থ পাউডার থেকে খুব শক্তিশালী ক্ষুদ্র চুম্বক তৈরি করতে। বিরল-আর্থ পাউডারগুলিকে একটি ইপোক্সি বাইন্ডারের সাথে মিশ্রিত করা হয় এবং PMMA ছাঁচে চাপ দেওয়া হয়, উচ্চ চাপে নিরাময় করা হয়, শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের অধীনে চুম্বকীয়করণ করা হয় এবং অবশেষে PMMA ক্ষুদ্র শক্তিশালী বিরল-আর্থ চুম্বকগুলিকে পিছনে ফেলে দ্রবীভূত হয় যা বিস্ময়গুলির মধ্যে একটি। micromanufacturing / micromachining. এছাড়াও আমরা ওয়েফার-স্কেল ডিফিউশন বন্ডিংয়ের মাধ্যমে বহুস্তরীয় MEMS মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং/মাইক্রোমেশিনিং কৌশলগুলি বিকাশ করতে সক্ষম। মূলত আমরা একটি ব্যাচ ডিফিউশন বন্ডিং এবং রিলিজ পদ্ধতি ব্যবহার করে MEMS ডিভাইসের মধ্যে ওভারহ্যাং জ্যামিতি থাকতে পারি। উদাহরণস্বরূপ আমরা দুটি পিএমএমএ প্যাটার্নযুক্ত এবং ইলেক্ট্রোফর্মড স্তর প্রস্তুত করি যার সাথে পিএমএমএ পরবর্তীতে প্রকাশিত হয়। এর পরে, ওয়েফারগুলিকে গাইড পিনের সাথে মুখোমুখি সারিবদ্ধ করা হয় এবং একটি গরম প্রেসে একসাথে ফিট করে চাপুন। সাবস্ট্রেটগুলির একটিতে বলির স্তরটি খোদাই করা হয় যার ফলে একটি স্তর অন্যটির সাথে আবদ্ধ হয়। অন্যান্য নন-LIGA ভিত্তিক মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং কৌশলগুলি বিভিন্ন জটিল মাল্টিলেয়ার স্ট্রাকচার তৈরির জন্য আমাদের কাছে উপলব্ধ।

 

 

 

সলিড ফ্রিফর্ম মাইক্রোফ্যাব্রিকেশন প্রসেস: অ্যাডিটিভ মাইক্রো ম্যানুফ্যাকচারিং দ্রুত প্রোটোটাইপিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়। জটিল 3D কাঠামো এই মাইক্রোমেশিনিং পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত করা যেতে পারে এবং কোন উপাদান অপসারণ সঞ্চালিত হয় না। মাইক্রোস্টেরিওলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়া তরল থার্মোসেটিং পলিমার, ফটোইনিশিয়েটর এবং 1 মাইক্রনের মতো ছোট ব্যাস এবং প্রায় 10 মাইক্রনের স্তর পুরুত্বের একটি অত্যন্ত ফোকাসড লেজার উত্স ব্যবহার করে। এই মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং কৌশলটি যদিও ননকন্ডাক্টিং পলিমার স্ট্রাকচারের উৎপাদনের মধ্যে সীমাবদ্ধ। আরেকটি মাইক্রোম্যানুফ্যাকচারিং পদ্ধতি, যেমন "তাত্ক্ষণিক মাস্কিং" বা "ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ফ্যাব্রিকেশন" বা EFAB নামেও পরিচিত ফটোলিথোগ্রাফি ব্যবহার করে একটি ইলাস্টোমেরিক মাস্ক তৈরি করা জড়িত। মুখোশটি তারপরে একটি ইলেক্ট্রোডিপোজিশন বাথের মধ্যে সাবস্ট্রেটের বিরুদ্ধে চাপ দেওয়া হয় যাতে ইলাস্টোমারটি সাবস্ট্রেটের সাথে সামঞ্জস্য করে এবং যোগাযোগের জায়গাগুলিতে প্রলেপ দ্রবণ বাদ দেয়। যে অঞ্চলগুলি মুখোশযুক্ত নয় সেগুলি মুখোশের আয়না চিত্র হিসাবে ইলেক্ট্রোডিপোজিট করা হয়। একটি বলিদানকারী ফিলার ব্যবহার করে, জটিল 3D আকারগুলি মাইক্রোফেব্রিকেটেড। এই "তাত্ক্ষণিক মাস্কিং" মাইক্রো ম্যানুফ্যাকচারিং / মাইক্রোমেশিনিং পদ্ধতিটি ওভারহ্যাং, খিলান ইত্যাদি তৈরি করাও সম্ভব করে তোলে।