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. Ba'zida mikro-ishlab chiqarilgan mahsulotning umumiy o'lchamlari kattaroq bo'lishi mumkin, ammo biz hali ham bu atama bilan bog'liq bo'lgan tamoyillar va jarayonlarga murojaat qilish uchun foydalanamiz. Biz quyidagi turdagi qurilmalarni ishlab chiqarish uchun mikro ishlab chiqarish usulidan foydalanamiz:

 

 

 

Mikroelektron qurilmalar: Oddiy misollar elektr va elektron printsiplarga asoslangan yarimo'tkazgich chiplaridir.

 

Mikromexanik qurilmalar: Bu juda kichik tishli uzatmalar va ilgaklar kabi tabiatan sof mexanik bo'lgan mahsulotlar.

 

Mikroelektromexanik qurilmalar: Biz mexanik, elektr va elektron elementlarni juda kichik uzunlikdagi shkalalarda birlashtirish uchun mikro ishlab chiqarish usullaridan foydalanamiz. Bizning sensorlarimizning aksariyati ushbu toifaga kiradi.

 

Mikroelektromexanik tizimlar (MEMS): Ushbu mikroelektromexanik qurilmalar, shuningdek, bitta mahsulotga o'rnatilgan elektr tizimini o'z ichiga oladi. Ushbu turkumdagi mashhur savdo mahsulotlarimiz MEMS akselerometrlari, havo yostig'i sensorlari va raqamli mikroko'zgu qurilmalaridir.

 

 

 

Ishlab chiqariladigan mahsulotga qarab, biz quyidagi asosiy mikroishlab chiqarish usullaridan birini qo'llaymiz:

 

BULK MICROMMACHINING: Bu nisbatan eskiroq usul bo'lib, u bitta kristalli kremniyda orientatsiyaga bog'liq bo'lgan o'qlardan foydalanadi. Ommaviy mikro ishlov berish yondashuvi sirtga yotqizish va kerakli strukturani shakllantirish uchun ma'lum kristall yuzlar, qo'shilgan hududlar va etchable plyonkalarda to'xtashga asoslangan. Ommaviy mikro ishlov berish texnikasidan foydalangan holda biz mikroishlab chiqarishga qodir bo'lgan odatiy mahsulotlar:

 

- Kichkina konsollar

 

- Optik tolalarni tekislash va mahkamlash uchun kremniydagi V-groves.

 

Yuzaki mikro ishlov berish: Afsuski, ommaviy mikro ishlov berish faqat bitta kristalli materiallar bilan cheklangan, chunki polikristalli materiallar ho'l o'tkazgichlar yordamida turli yo'nalishlarda turli tezliklarda ishlamaydi. Shuning uchun sirt mikro ishlov berish ommaviy mikro ishlov berishga muqobil sifatida ajralib turadi. Fosfosilikat oynasi kabi bo'shliq yoki qurbonlik qatlami CVD jarayoni yordamida kremniy substratga yotqiziladi. Umuman olganda, polisilikon, metall, metall qotishmalari, dielektriklarning strukturaviy yupqa qatlamlari ajratuvchi qatlamga yotqiziladi. Quruq ishlov berish usullaridan foydalangan holda, strukturaviy yupqa plyonka qatlamlari naqshli bo'lib, qurbonlik qatlamini olib tashlash uchun nam etching qo'llaniladi, buning natijasida kantileverlar kabi mustaqil tuzilmalar paydo bo'ladi. Bundan tashqari, ba'zi dizaynlarni mahsulotga aylantirish uchun ommaviy va sirt mikro ishlov berish texnikasining kombinatsiyasidan foydalanish mumkin. Yuqoridagi ikkita texnikaning kombinatsiyasidan foydalangan holda mikro ishlab chiqarish uchun mos bo'lgan odatiy mahsulotlar:

 

- Submilimetrik o'lchamdagi mikrolampalar (0,1 mm o'lchamdagi tartibda)

 

- bosim sensorlari

 

- Mikronasoslar

 

- Mikromotorlar

 

- Aktuatorlar

 

- mikro-suyuqlik oqimi qurilmalari

 

Ba'zan, yuqori vertikal tuzilmalarni olish uchun, mikro ishlab chiqarish gorizontal ravishda katta tekis tuzilmalarda amalga oshiriladi, so'ngra konstruktsiyalar santrifüj yoki problar bilan mikro yig'ish kabi usullardan foydalangan holda aylantiriladi yoki tik holatiga o'tkaziladi. Shunga qaramay, kremniy termoyadroviy bog'lash va chuqur reaktiv ionlarni kesish yordamida bitta kristalli kremniyda juda baland tuzilmalarni olish mumkin. Chuqur reaktiv ion bilan ishlov berish (DRIE) mikro ishlab chiqarish jarayoni ikkita alohida gofretda amalga oshiriladi, so'ngra hizalanadi va sintezlanadi, aks holda imkonsiz bo'lgan juda baland tuzilmalarni hosil qiladi.

 

 

 

LIGA MIKROIShLASH JARAYONLARI: LIGA jarayoni rentgen litografiyasi, elektrodepozitsiya, qoliplashni birlashtiradi va odatda quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

 

 

 

1. Bir necha yuz mikron qalinlikdagi polimetilmetakrilat (PMMA) qarshilik qatlami birlamchi substratga yotqiziladi.

 

2. PMMA kollimatsiyalangan rentgen nurlari yordamida ishlab chiqilgan.

 

3. Metall birlamchi substratga elektrodozlangan.

 

4. PMMA tozalanadi va mustaqil metall konstruksiya qoladi.

 

5. Qolgan metall konstruksiyani qolip sifatida ishlatamiz va plastmassalarni quyish bilan ishlov beramiz.

 

 

 

Yuqoridagi asosiy besh bosqichni tahlil qilsangiz, LIGA mikro ishlab chiqarish / mikro ishlov berish usullaridan foydalanib, biz quyidagilarni olishimiz mumkin:

 

 

 

- mustaqil metall konstruktsiyalar

 

- Inyeksion kalıplanmış plastik konstruktsiyalar

 

- Inyeksion kalıplanmış strukturani bo'sh joy sifatida ishlatib, biz quyma metall qismlar yoki slip-quyma keramik qismlarga investitsiya qilishimiz mumkin.

 

 

 

LIGA mikro-ishlab chiqarish / mikro ishlov berish jarayonlari ko'p vaqt talab etadi va qimmat. Biroq, LIGA mikro ishlov berish ushbu submikron nozik qoliplarni ishlab chiqaradi, ular istalgan tuzilmalarni aniq afzalliklarga ega bo'lish uchun ishlatilishi mumkin. LIGA mikro ishlab chiqarish, masalan, noyob tuproq kukunlaridan juda kuchli miniatyura magnitlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Noyob tuproq kukunlari epoksi bog'lovchi bilan aralashtiriladi va PMMA qolipiga bosiladi, yuqori bosim ostida davolanadi, kuchli magnit maydonlar ostida magnitlanadi va nihoyat PMMA eriydi, ular ortda kichik kuchli noyob er magnitlarini qoldirib, ajoyibotlardan biridir. mikro ishlab chiqarish / mikromashinalar. Biz, shuningdek, gofret miqyosidagi diffuziya bog'lash orqali ko'p darajali MEMS mikro ishlab chiqarish / mikro ishlov berish texnikasini ishlab chiqishga qodirmiz. Asosan biz MEMS qurilmalarida to'plamli diffuziya bilan bog'lash va bo'shatish protsedurasidan foydalangan holda haddan tashqari geometriyaga ega bo'lishimiz mumkin. Masalan, biz ikkita PMMA naqshli va elektroformatsiyalangan qatlamlarni tayyorlaymiz, keyin PMMA chiqariladi. Keyinchalik, gofretlar hidoyat pinlari bilan yuzma-yuz hizalanadi va issiq pressda bir-biriga mahkamlanadi. Substratlardan biridagi qurbonlik qatlami o'chiriladi, natijada qatlamlardan biri boshqasiga yopishadi. Turli xil murakkab ko'p qatlamli tuzilmalarni ishlab chiqarish uchun LIGA asosidagi boshqa mikro ishlab chiqarish usullari ham mavjud.

 

 

 

SOLID FREEFORM MICROFABRICATION JARAYONLARI: Tez prototiplash uchun qo'shimcha mikroishlab chiqarish qo'llaniladi. Ushbu mikro ishlov berish usuli bilan murakkab 3D tuzilmalarni olish mumkin va hech qanday material olib tashlanmaydi. Mikrostereolitografiya jarayonida suyuq termoset polimerlari, fotoinitiator va diametri 1 mikrongacha bo'lgan yuqori darajada yo'naltirilgan lazer manbasi va taxminan 10 mikron qatlam qalinligidan foydalaniladi. Biroq, bu mikro ishlab chiqarish texnikasi o'tkazmaydigan polimer konstruktsiyalarini ishlab chiqarish bilan cheklangan. Boshqa mikro ishlab chiqarish usuli, ya'ni "tez maskalash" yoki "elektrokimyoviy ishlab chiqarish" yoki EFAB sifatida ham tanilgan, fotolitografiya yordamida elastomerik niqob ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi. Niqob keyin elektrodepozit vannasida substratga bosiladi, shunda elastomer substratga mos keladi va aloqa joylarida qoplama eritmasini istisno qiladi. Niqoblanmagan joylar niqobning oyna tasviri sifatida elektrodepozit qilinadi. Qurbonlik qiluvchi plomba yordamida murakkab 3D shakllar mikrofabrikatsiya qilinadi. Ushbu "tezkor niqoblash" mikro ishlab chiqarish / mikro ishlov berish usuli, shuningdek, o'simtalar, kamarlar va boshqalarni ishlab chiqarishga imkon beradi.