माइक्रोस्केल निर्माण / माइक्रो निर्माण / माइक्रोमेसिनिंग / 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. कहिलेकाहीँ माइक्रोन्युफ्याक्चर गरिएको उत्पादनको समग्र आयामहरू ठूला हुन सक्छन्, तर हामी अझै पनि यसमा संलग्न सिद्धान्तहरू र प्रक्रियाहरूलाई सन्दर्भ गर्न यो शब्द प्रयोग गर्छौं। हामी निम्न प्रकारका यन्त्रहरू बनाउनको लागि micromanufacturing दृष्टिकोण प्रयोग गर्छौं:

 

 

 

माइक्रोइलेक्ट्रोनिक यन्त्रहरू: विशिष्ट उदाहरणहरू अर्धचालक चिपहरू हुन् जुन विद्युतीय र इलेक्ट्रोनिक सिद्धान्तहरूमा आधारित हुन्छन्।

 

माइक्रोमेकानिकल यन्त्रहरू: यी उत्पादनहरू हुन् जुन प्रकृतिमा विशुद्ध मेकानिकल हुन्छन् जस्तै धेरै साना गियरहरू र टिकाहरू।

 

माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल यन्त्रहरू: हामी मेकानिकल, इलेक्ट्रिकल र इलेक्ट्रोनिक तत्वहरूलाई धेरै सानो लम्बाइको स्केलमा संयोजन गर्न माइक्रो निर्माण प्रविधिहरू प्रयोग गर्छौं। हाम्रा अधिकांश सेन्सरहरू यस श्रेणीमा छन्।

 

Microelectromechanical Systems (MEMS): यी माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल उपकरणहरूले एउटा उत्पादनमा एकीकृत विद्युतीय प्रणाली पनि समावेश गर्दछ। यस श्रेणीमा हाम्रा लोकप्रिय व्यावसायिक उत्पादनहरू MEMS एक्सेलेरोमिटरहरू, एयर-ब्याग सेन्सरहरू र डिजिटल माइक्रोमिरर उपकरणहरू हुन्।

 

 

 

उत्पादन गर्न को लागी निर्भर गर्दछ, हामी निम्न मध्ये एक प्रमुख micromanufacturing विधिहरू प्रयोग गर्दछौं:

 

BULK MICROMACHINING: यो एक अपेक्षाकृत पुरानो विधि हो जसले एकल-क्रिस्टल सिलिकनमा अभिमुखीकरण-निर्भर इचहरू प्रयोग गर्दछ। बल्क माइक्रोमेसिनिङ दृष्टिकोण सतहमा नक्काशीमा आधारित छ, र आवश्यक संरचना बनाउन निश्चित क्रिस्टल अनुहारहरू, डोप गरिएको क्षेत्रहरू, र नक्काशीयोग्य फिल्महरूमा रोकिन्छ। बल्क माइक्रोमेसिनिङ प्रविधि प्रयोग गरेर हामी माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ गर्न सक्षम हुने विशिष्ट उत्पादनहरू हुन्:

 

- साना क्यान्टिलिभरहरू

 

- अप्टिकल फाइबरको पङ्क्तिबद्धता र फिक्सेसनको लागि सिलिकनमा V-ग्रोभहरू।

 

सर्फेस माइक्रोमेसिनिङ: दुर्भाग्यवश बल्क माइक्रोमेसिनिङ एकल-क्रिस्टल सामग्रीहरूमा प्रतिबन्धित छ, किनकि पोलिक्रिस्टलाइन सामग्रीहरू भिजेको ईचेन्टहरू प्रयोग गरेर विभिन्न दिशाहरूमा विभिन्न दरहरूमा मेसिन हुँदैन। त्यसैले सतह माइक्रोमेसिनिङ बल्क माइक्रोमेसिनिङको विकल्पको रूपमा खडा हुन्छ। स्पेसर वा बलिदान तह जस्तै फस्फोसिलिकेट गिलास सिलिकन सब्सट्रेटमा CVD प्रक्रिया प्रयोग गरेर जम्मा गरिन्छ। सामान्यतया, पोलिसिलिकन, धातु, धातु मिश्र, डाइलेक्ट्रिक्सको संरचनात्मक पातलो फिल्म तहहरू स्पेसर तहमा जम्मा हुन्छन्। सुक्खा नक्काशी प्रविधिको प्रयोग गरेर, संरचनात्मक पातलो फिलिम तहहरू ढाँचामा बनाइन्छ र बलिदान तह हटाउन भिजेको नक्काशीको प्रयोग गरिन्छ, जसले गर्दा क्यान्टिलिभरहरू जस्ता फ्रि-स्ट्यान्डिङ संरचनाहरू हुन्छन्। केही डिजाइनहरूलाई उत्पादनहरूमा परिणत गर्नको लागि बल्क र सतह माइक्रोमेसिनिङ प्रविधिहरूको संयोजन प्रयोग गर्नु पनि सम्भव छ। माथिका दुई प्रविधिहरूको संयोजन प्रयोग गरेर माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङका लागि उपयुक्त विशिष्ट उत्पादनहरू:

 

- सबमिलिमेट्रिक साइज माइक्रोल्याम्पहरू (०.१ मिमी साइजको क्रममा)

 

- दबाव सेन्सरहरू

 

- माइक्रोपम्पहरू

 

- माइक्रोमोटरहरू

 

- एक्चुएटरहरू

 

- सूक्ष्म तरल पदार्थ प्रवाह यन्त्रहरू

 

कहिलेकाहीँ, उच्च ठाडो संरचनाहरू प्राप्त गर्न, माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ ठूला समतल संरचनाहरूमा तेर्सो रूपमा प्रदर्शन गरिन्छ र त्यसपछि संरचनाहरूलाई सेन्ट्रीफ्यूजिङ वा प्रोबहरू सहितको माइक्रोएसेम्बली जस्ता प्रविधिहरू प्रयोग गरेर एक ठाडो स्थितिमा घुमाइन्छ वा फोल्ड गरिन्छ। यद्यपि धेरै अग्लो संरचनाहरू सिलिकन फ्यूजन बन्धन र गहिरो प्रतिक्रियात्मक आयन एचिंग प्रयोग गरेर एकल क्रिस्टल सिलिकनमा प्राप्त गर्न सकिन्छ। डीप रिएक्टिभ आयन इचिङ (DRIE) माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ प्रक्रिया दुई छुट्टाछुट्टै वेफरहरूमा गरिन्छ, त्यसपछि पङ्क्तिबद्ध र फ्युजन बन्डेड गरी धेरै अग्लो संरचनाहरू उत्पादन गर्न सकिन्छ जुन अन्यथा असम्भव हुनेछ।

 

 

 

LIGA माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ प्रक्रियाहरू: LIGA प्रक्रियाले एक्स-रे लिथोग्राफी, इलेक्ट्रोडपोजिसन, मोल्डिङ संयोजन गर्दछ र सामान्यतया निम्न चरणहरू समावेश गर्दछ:

 

 

 

1. केही सयौं माइक्रोन बाक्लो पोलिमेथाइलमेटाक्रिलेट (PMMA) प्रतिरोध तह प्राथमिक सब्सट्रेटमा जम्मा गरिन्छ।

 

2. PMMA कोलिमेटेड एक्स-रे प्रयोग गरेर विकसित गरिएको छ।

 

3. धातु प्राथमिक सब्सट्रेट मा इलेक्ट्रोड जमा गरिएको छ।

 

4. PMMA हटाइयो र एक फ्रीस्ट्यान्डिङ धातु संरचना बाँकी छ।

 

5. हामी बाँकी धातु संरचनालाई मोल्डको रूपमा प्रयोग गर्छौं र प्लास्टिकको इंजेक्शन मोल्डिङ गर्छौं।

 

 

 

यदि तपाइँ माथिको आधारभूत पाँच चरणहरू विश्लेषण गर्नुहुन्छ भने, LIGA micromanufacturing / micromachining प्रविधिहरू प्रयोग गरेर हामीले प्राप्त गर्न सक्छौं:

 

 

 

- फ्रीस्ट्यान्डिङ धातु संरचनाहरू

 

- इंजेक्शन मोल्ड प्लास्टिक संरचना

 

- खाली रूपमा इंजेक्शन मोल्डेड संरचना प्रयोग गरेर हामी कास्ट मेटल पार्ट्स वा स्लिप-कास्ट सिरेमिक भागहरू लगानी गर्न सक्छौं।

 

 

 

LIGA micromanufacturing / micromachining प्रक्रियाहरू समय खपत र महँगो छन्। यद्यपि LIGA micromachining ले यी सबमाइक्रोन सटीक मोल्डहरू उत्पादन गर्दछ जुन फरक फाइदाहरूका साथ इच्छित संरचनाहरू प्रतिकृति गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। LIGA micromanufacturing उदाहरणका लागि दुर्लभ-पृथ्वी पाउडरहरूबाट धेरै बलियो लघु म्याग्नेटहरू बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। दुर्लभ-पृथ्वी पाउडरहरू इपोक्सी बाइन्डरसँग मिसाइन्छ र PMMA मोल्डमा थिचिन्छ, उच्च दबाबमा निको हुन्छ, बलियो चुम्बकीय क्षेत्रहरू अन्तर्गत चुम्बकीकृत गरिन्छ र अन्तमा PMMA स-साना बलियो दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बकहरू पछाडि छोडिन्छ जुन चमत्कारहरू मध्ये एक हो। micromanufacturing / micromachining। हामी वेफर-स्केल डिफ्यूजन बन्डिङ मार्फत बहुस्तरीय MEMS माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ / माइक्रोमेसिनिङ प्रविधिहरू विकास गर्न पनि सक्षम छौं। साधारणतया हामीले ब्याच डिफ्युजन बन्डिङ र रिलिज प्रक्रिया प्रयोग गरेर MEMS यन्त्रहरू भित्र ज्यामितिहरू ओभरह्याङ्ग गर्न सक्छौं। उदाहरण को लागी हामी PMMA पछि जारी गरिएको PMMA ढाँचा र इलेक्ट्रोफॉर्म्ड तहहरू तयार गर्छौं। त्यसपछि, वेफर्सहरू गाईड पिनहरूसँग आमनेसामने पङ्क्तिबद्ध हुन्छन् र तातो प्रेसमा सँगै थिच्नुहोस्। सब्सट्रेटहरू मध्ये एउटामा बलिदानको तह खोकिएको छ जसको परिणाम स्वरूप एउटा तह अर्कोसँग जोडिएको हुन्छ। अन्य गैर-LIGA आधारित माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ प्रविधिहरू पनि हामीलाई विभिन्न जटिल बहु-तह संरचनाहरूको निर्माणको लागि उपलब्ध छन्।

 

 

 

ठोस फ्रीफार्म माइक्रोफेब्रिकेशन प्रक्रियाहरू: द्रुत प्रोटोटाइपिङको लागि थप माइक्रो निर्माण प्रयोग गरिन्छ। जटिल 3D संरचनाहरू यस माइक्रोमेसिनिङ विधिद्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ र कुनै सामग्री हटाउने ठाउँ हुँदैन। माइक्रोस्टेरियोलिथोग्राफी प्रक्रियाले तरल थर्मोसेटिंग पोलिमर, फोटोइनिटिएटर र उच्च फोकस गरिएको लेजर स्रोत प्रयोग गर्दछ जसको व्यास 1 माइक्रोन जति सानो हुन्छ र लगभग 10 माइक्रोनको तह मोटाई हुन्छ। यद्यपि यो माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ प्रविधि गैर-कंडक्टिङ पोलिमर संरचनाहरूको उत्पादनमा सीमित छ। अर्को माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ विधि, अर्थात् "इन्स्ट्यान्ट मास्किङ" वा "इलेक्ट्रोकेमिकल फेब्रिकेसन" वा EFAB भनेर पनि चिनिन्छ जसमा फोटोलिथोग्राफी प्रयोग गरेर इलास्टोमेरिक मास्कको उत्पादन समावेश हुन्छ। त्यसपछि मास्कलाई इलेक्ट्रोडपोजिसन बाथमा सब्सट्रेटको विरुद्धमा थिचिन्छ ताकि इलास्टोमर सब्सट्रेटसँग मिल्दोजुल्दो हुन्छ र सम्पर्क क्षेत्रहरूमा प्लेटिङ समाधानलाई समावेश गर्दैन। मास्क नगरिएका क्षेत्रहरू मास्कको मिरर छविको रूपमा इलेक्ट्रोडपोजिट गरिन्छ। एक बलिदान फिलर प्रयोग गरेर, जटिल 3D आकारहरू माइक्रोफेब्रिकेटेड छन्। यो "तत्काल मास्किङ" माइक्रोमैन्युफ्याक्चरिङ / माइक्रोमेसिनिङ विधिले ओभरह्याङ्ग, आर्च... आदि उत्पादन गर्न पनि सम्भव बनाउँछ।