Mikromiqyaslı İstehsalat / Mikro İstehsal / Mikroişləmə / 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. Bəzən mikro istehsal olunmuş məhsulun ümumi ölçüləri daha böyük ola bilər, lakin biz hələ də bu termini cəlb olunan prinsip və proseslərə istinad etmək üçün istifadə edirik. Aşağıdakı tip cihazları hazırlamaq üçün mikro istehsal yanaşmasından istifadə edirik:

 

 

 

Mikroelektron Cihazlar: Tipik nümunələr elektrik və elektron prinsiplərə əsaslanan yarımkeçirici çiplərdir.

 

Mikromexaniki Cihazlar: Bunlar çox kiçik dişli çarxlar və menteşələr kimi sırf mexaniki xarakter daşıyan məhsullardır.

 

Mikroelektromexaniki Cihazlar: Biz mexaniki, elektrik və elektron elementləri çox kiçik ölçülərdə birləşdirmək üçün mikro istehsal üsullarından istifadə edirik. Sensorlarımızın əksəriyyəti bu kateqoriyaya aiddir.

 

Mikroelektromexaniki Sistemlər (MEMS): Bu mikroelektromexaniki cihazlar eyni zamanda bir məhsulda inteqrasiya olunmuş elektrik sistemini birləşdirir. Bu kateqoriyadakı məşhur kommersiya məhsullarımız MEMS akselerometrləri, hava yastığı sensorları və rəqəmsal mikro güzgü cihazlarıdır.

 

 

 

İstehsal ediləcək məhsuldan asılı olaraq, biz aşağıdakı əsas mikro istehsal üsullarından birini tətbiq edirik:

 

BULK MICROMACHINING: Bu, monokristal silisiumda oriyentasiyadan asılı etçlərdən istifadə edən nisbətən köhnə üsuldur. Kütləvi mikroişləmə yanaşması, lazımi strukturu yaratmaq üçün bir səthə aşındırmağa və müəyyən kristal üzlərə, aşqarlanmış bölgələrə və aşındırıcı filmlərə dayanmağa əsaslanır. Kütləvi mikroişləmə texnikasından istifadə edərək mikro istehsal edə bildiyimiz tipik məhsullar bunlardır:

 

- Kiçik konsollar

 

- Optik liflərin düzülməsi və fiksasiyası üçün silikonda V-bağlar.

 

SƏHİT MİKROMƏLƏNMƏSİ: Təəssüf ki, toplu mikroişləmə tək kristallı materiallarla məhdudlaşır, çünki polikristal materiallar yaş aşındırıcılardan istifadə edərək müxtəlif istiqamətlərdə müxtəlif sürətlərdə işlənməyəcəkdir. Buna görə də səthi mikro emal toplu mikro emaldan alternativ olaraq seçilir. Fosfosilikat şüşə kimi boşluq və ya qurbanlıq təbəqə CVD prosesindən istifadə edərək silikon substratın üzərinə qoyulur. Ümumiyyətlə, polisilikon, metal, metal ərintiləri, dielektriklərin struktur nazik təbəqələri spacer qatına yerləşdirilir. Quru aşındırma üsullarından istifadə edərək, struktur nazik film təbəqələri naxışlanır və qurbanlıq təbəqəni çıxarmaq üçün nəm aşındırma istifadə olunur, beləliklə, konsollar kimi müstəqil strukturlar əldə edilir. Bəzi dizaynları məhsula çevirmək üçün toplu və səthi mikro emal üsullarının birləşməsindən də istifadə etmək mümkündür. Yuxarıda göstərilən iki texnikanın kombinasiyasından istifadə etməklə mikro istehsal üçün uyğun olan tipik məhsullar:

 

- Submilimetrik ölçülü mikrolampalar (0,1 mm ölçüdə)

 

- Təzyiq sensorları

 

- Mikronasoslar

 

- Mikromotorlar

 

- Aktuatorlar

 

- Mikro maye axını cihazları

 

Bəzən yüksək şaquli konstruksiyalar əldə etmək üçün böyük düz konstruksiyalar üzərində üfüqi olaraq mikro istehsal aparılır və sonra konstruksiyalar mərkəzdənqaçma və ya problarla mikroquraşdırma kimi üsullarla fırlanır və ya dik vəziyyətdə bükülür. Yenə də çox hündür strukturlar tək kristal silisiumda silisium birləşməsindən və dərin reaktiv ion aşındırmadan istifadə etməklə əldə edilə bilər. Dərin Reaktiv İon Aşındırma (DRIE) mikroistehsal prosesi iki ayrı vafli üzərində həyata keçirilir, sonra hizalanır və əks halda qeyri-mümkün olan çox hündür strukturlar istehsal etmək üçün birləşdirilir.

 

 

 

LIGA MİKROİSTEHSAL PROSESLERİ: LİGA prosesi rentgen litoqrafiyası, elektrodepozisiya, qəlibləşdirməni birləşdirir və ümumiyyətlə aşağıdakı addımları əhatə edir:

 

 

 

1. Bir neçə yüz mikron qalınlığında polimetilmetakrilat (PMMA) müqavimət təbəqəsi ilkin substratın üzərinə qoyulur.

 

2. PMMA kollimasiya olunmuş rentgen şüalarından istifadə etməklə hazırlanmışdır.

 

3. Metal əsas substratın üzərinə elektrodepozit edilir.

 

4. PMMA soyulur və müstəqil metal konstruksiya qalır.

 

5. Qalan metal konstruksiyadan qəlib kimi istifadə edirik və plastiklərin injection qəlibini həyata keçiririk.

 

 

 

Yuxarıdakı əsas beş addımı təhlil etsəniz, LIGA mikro istehsal / mikro emal üsullarından istifadə edərək əldə edə bilərik:

 

 

 

- müstəqil metal konstruksiyalar

 

- Enjeksiyonla qəliblənmiş plastik konstruksiyalar

 

- Püskürtmə ilə qəliblənmiş strukturu boş kimi istifadə edərək, biz tökmə metal hissələri və ya sürüşmə tökmə keramika hissələrini investisiya edə bilərik.

 

 

 

LIGA mikro istehsal / mikro emal prosesləri vaxt aparan və bahalıdır. Bununla belə, LIGA mikro emal üsulu istənilən strukturları fərqli üstünlüklərlə təkrarlamaq üçün istifadə oluna bilən bu mikronaltı dəqiqlikli qəlibləri istehsal edir. LIGA mikro istehsalı, məsələn, nadir torpaq tozlarından çox güclü miniatür maqnitlər hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər. Nadir torpaq tozları epoksi bağlayıcı ilə qarışdırılır və PMMA qəlibinə preslənir, yüksək təzyiq altında qurudulur, güclü maqnit sahələri altında maqnitləşdirilir və nəhayət, PMMA həll edilir və möcüzələrdən biri olan kiçik güclü nadir torpaq maqnitləri geridə qalır. mikro istehsal / mikro emal. Biz həmçinin vafli miqyaslı diffuziya bağlanması vasitəsilə çoxsəviyyəli MEMS mikro istehsal / mikro emal üsullarını inkişaf etdirməyə qadirik. Əsasən, MEMS cihazlarında toplu diffuziya bağlama və buraxma prosedurundan istifadə edərək həndəsi həndəsələrə sahib ola bilərik. Məsələn, sonradan buraxılan PMMA ilə iki PMMA naxışlı və elektroformalı təbəqə hazırlayırıq. Bundan sonra, vaflilər bələdçi sancaqlar ilə üz-üzə düzülür və isti preslə bir-birinə sıxılır. Substratlardan birindəki qurban təbəqəsi silinir və nəticədə təbəqələrdən biri digərinə bağlanır. Müxtəlif mürəkkəb çoxlaylı strukturların istehsalı üçün LIGA-ya əsaslanmayan digər mikro istehsal üsulları da mövcuddur.

 

 

 

MİKROFABRIKA PROSESLƏRİ: Sürətli prototipləmə üçün əlavə mikroistehsal istifadə olunur. Bu mikro emal üsulu ilə mürəkkəb 3D strukturlar əldə edilə bilər və heç bir materialın çıxarılması baş vermir. Mikrostereolitoqrafiya prosesi maye termoset polimerlərindən, fotobaşlatıcıdan və diametri 1 mikrona qədər və təbəqə qalınlığı təxminən 10 mikron olan yüksək fokuslanmış lazer mənbəyindən istifadə edir. Bununla belə, bu mikro istehsal texnikası keçirici olmayan polimer konstruksiyaların istehsalı ilə məhdudlaşır. Başqa bir mikro istehsal üsulu, yəni “ani maskalama” və ya “elektrokimyəvi istehsal” və ya EFAB kimi tanınan fotolitoqrafiyadan istifadə edərək elastomer maskanın istehsalını nəzərdə tutur. Maska daha sonra elektrodepozisiya vannasında substrata basdırılır ki, elastomer substrata uyğun olsun və təmas sahələrində örtük məhlulunu istisna etsin. Maskalanmayan sahələr maskanın güzgü şəkli kimi elektrodepozit edilir. Qurbanlıq doldurucudan istifadə edərək mürəkkəb 3D formalar mikrofabrikasiya edilir. Bu "dərhal maskalama" mikro istehsal / mikro emal üsulu həm də kənarları, tağları və s. istehsal etməyə imkan verir.