Mikroproizvodnja / Mikroproizvodnja / Mikroobrada / MEMS

MikroproFaring, mikroznala, mikrofabrication_cc781905-5cde-3194-bb3b-136bad5cf55d_or_cc781905-5cde-3194-bb3b-136bad5cf78d_micromachining refers za naše procese pogodne za izradu sitnih uređaja i proizvoda u mikronu ili mikronu dimenzija. Ponekad ukupne dimenzije mikroproizvedenog proizvoda mogu biti veće, ali mi i dalje koristimo ovaj izraz za označavanje principa i procesa koji su uključeni. Mi koristimo pristup mikroproizvodnje za izradu sljedećih tipova uređaja:

 

 

 

Mikroelektronski uređaji: Tipični primjeri su poluvodički čipovi koji funkcionišu na osnovu električnih i elektronskih principa.

 

Mikromehanički uređaji: To su proizvodi koji su čisto mehaničke prirode, kao što su vrlo mali zupčanici i šarke.

 

Mikroelektromehanički uređaji: Koristimo tehnike mikroproizvodnje za kombinovanje mehaničkih, električnih i elektronskih elemenata na vrlo malim skalama dužine. Većina naših senzora je u ovoj kategoriji.

 

Mikroelektromehanički sistemi (MEMS): Ovi mikroelektromehanički uređaji takođe uključuju integrisani električni sistem u jednom proizvodu. Naši popularni komercijalni proizvodi u ovoj kategoriji su MEMS akcelerometri, senzori vazdušnih jastuka i digitalni mikroogledali uređaji.

 

 

 

Ovisno o proizvodu koji se proizvodi, primjenjujemo jednu od sljedećih glavnih metoda mikroproizvodnje:

 

MIKROMAČINSKA OBRADA: Ovo je relativno starija metoda koja koristi graviranje zavisne od orijentacije na monokristalnom silicijumu. Pristup masovne mikromašinske obrade zasniva se na urezivanju u površinu i zaustavljanju na određenim kristalnim površinama, dopiranim područjima i filmovima koji se mogu nagrizati kako bi se formirala potrebna struktura. Tipični proizvodi koje smo sposobni za mikroproizvodnju koristeći tehniku mikromašinske obrade su:

 

- Male konzole

 

- V-udubljenja od silikona za poravnavanje i fiksiranje optičkih vlakana.

 

POVRŠINSKA MIKROMOBRADA: Nažalost, masovna mikroobrada je ograničena na monokristalne materijale, budući da se polikristalni materijali neće obrađivati različitim brzinama u različitim smjerovima koristeći vlažne nagrizajuće materijale. Stoga se površinska mikroobrada ističe kao alternativa masovnoj mikroobradi. Odstojnik ili zaštitni sloj kao što je fosfosilikatno staklo se nanosi CVD postupkom na silikonsku podlogu. Generalno govoreći, strukturni tankoslojni slojevi od polisilicijuma, metala, metalnih legura, dielektrika nanose se na odstojnik. Koristeći tehnike suhog jetkanja, strukturni slojevi tankog filma se oblikuju, a mokro jetkanje se koristi za uklanjanje žrtvenog sloja, što rezultira slobodno stojećim strukturama kao što su konzole. Također je moguće korištenje kombinacija masovne i površinske mikromašinske tehnike za pretvaranje nekih dizajna u proizvode. Tipični proizvodi pogodni za mikroproizvodnju kombinacijom gornje dvije tehnike:

 

- Mikrolampe submilimetrijske veličine (veličine 0,1 mm)

 

- Senzori pritiska

 

- Mikropumpe

 

- Mikromotori

 

- Aktuatori

 

- Uređaji za mikro-fluid-flow

 

Ponekad, da bi se dobile visoke vertikalne strukture, mikroproizvodnja se izvodi na velikim ravnim strukturama horizontalno, a zatim se strukture rotiraju ili presavijaju u uspravan položaj pomoću tehnika kao što su centrifugiranje ili mikrosklapanje sondama. Ipak, vrlo visoke strukture mogu se dobiti u monokristalnom silicijumu korištenjem silicijumske fuzije i dubokog reaktivnog ionskog jetkanja. Proces mikroproizvodnje dubokog reaktivnog ionskog jetkanja (DRIE) izvodi se na dvije odvojene pločice, zatim se poravnavaju i spajaju fuzijom kako bi se dobile vrlo visoke strukture koje bi inače bile nemoguće.

 

 

 

LIGA MIKROMIZVODNI PROCESI: LIGA proces kombinuje litografiju rendgenskih zraka, elektrodepoziciju, oblikovanje i općenito uključuje sljedeće korake:

 

 

 

1. Nekoliko stotina mikrona debeo polimetilmetakrilatni (PMMA) otporni sloj se nanosi na primarni supstrat.

 

2. PMMA se razvija pomoću kolimiranih rendgenskih zraka.

 

3. Metal se elektrodeponira na primarnu podlogu.

 

4. PMMA se uklanja i ostaje samostojeća metalna konstrukcija.

 

5. Preostalu metalnu konstrukciju koristimo kao kalup i vršimo brizganje plastike.

 

 

 

Ako analizirate osnovnih pet gore navedenih koraka, koristeći LIGA tehnike mikroproizvodnje/mikromašinske obrade možemo dobiti:

 

 

 

- Samostojeće metalne konstrukcije

 

- Injekcione plastične konstrukcije

 

- Koristeći brizganu strukturu kao blanko možemo uložiti livene metalne delove ili keramičke delove koji se lijevaju.

 

 

 

LIGA procesi mikroproizvodnje/mikromašinske obrade su dugotrajni i skupi. Međutim, LIGA mikroobrada proizvodi ove submikronske precizne kalupe koji se mogu koristiti za repliciranje željenih struktura sa izrazitim prednostima. LIGA mikroproizvodnja se može koristiti na primjer za proizvodnju vrlo jakih minijaturnih magneta od praha rijetkih zemalja. Puderi rijetkih zemalja se pomiješaju s epoksidnim vezivom i pritisnu na PMMA kalup, očvrsnu pod visokim pritiskom, magnetiziraju pod jakim magnetskim poljima i konačno se PMMA otapa ostavljajući za sobom sićušne jake magnete rijetkih zemalja koji su jedno od čuda. mikroproizvodnja / mikromašinska obrada. Takođe smo u mogućnosti da razvijemo višeslojne MEMS tehnike mikroproizvodnje/mikromašinske obrade putem difuzionog vezivanja na ploči. U osnovi možemo imati previse geometrije unutar MEMS uređaja, koristeći proceduru batch difuzionog vezivanja i oslobađanja. Na primjer, pripremamo dva sloja sa uzorkom PMMA i elektroformiranim slojem sa PMMA koji se naknadno oslobađa. Zatim se oblatne poravnavaju licem u lice pomoću iglica za vođenje i pritiskaju zajedno u vrućoj presi. Žrtveni sloj na jednoj od podloga je urezan, što dovodi do toga da je jedan od slojeva vezan za drugi. Druge tehnike mikroproizvodnje koje nisu bazirane na LIGA su nam također dostupne za izradu različitih složenih višeslojnih struktura.

 

 

 

ČVRSTI PROCESI MIKROFABRIKACIJE FREEFORM: Aditivna mikroproizvodnja se koristi za brzu izradu prototipa. Kompleksne 3D strukture se mogu dobiti ovom metodom mikromašinske obrade i ne dolazi do uklanjanja materijala. Proces mikrostereolitografije koristi tečne termoreaktivne polimere, fotoinicijator i visoko fokusirani laserski izvor do prečnika do 1 mikrona i debljine sloja od oko 10 mikrona. Ova tehnika mikroproizvodnje je međutim ograničena na proizvodnju neprovodnih polimernih struktura. Druga mikroproizvodna metoda, odnosno „instant maskiranje“ ili također poznata kao „elektrohemijska proizvodnja“ ili EFAB uključuje proizvodnju elastomerne maske pomoću fotolitografije. Maska se zatim pritisne na podlogu u kadi za elektrotaloženje tako da se elastomer prilagodi podlozi i isključuje otopinu za oblaganje u kontaktnim područjima. Područja koja nisu maskirana se elektrodeponiraju kao zrcalna slika maske. Uz pomoć žrtvovanog punila, složeni 3D oblici se mikrofabriciraju. Ova metoda mikroproizvodnje/mikromašinske obrade „trenutnog maskiranja“ omogućava i izradu prepusta, lukova… itd.