सूक्ष्म विनिर्माण / सूक्ष्म निर्माण / सूक्ष्म मशीनिंग / एमईएमएस

MICROMANUFACTURING, MICROSCALE MANUFACTURING, MICROFABRICATION or MICROMACHINING_cc781905-5cde-1394_bb3 सूक्ष्म उपकरणों के लिए उपयुक्त आयामों या सूक्ष्म उपकरणों के उत्पादों को संसाधित करता है। कभी-कभी सूक्ष्म निर्मित उत्पाद के समग्र आयाम बड़े हो सकते हैं, लेकिन हम अभी भी इस शब्द का उपयोग उन सिद्धांतों और प्रक्रियाओं को संदर्भित करने के लिए करते हैं जो इसमें शामिल हैं। हम निम्न प्रकार के उपकरण बनाने के लिए माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग दृष्टिकोण का उपयोग करते हैं:

 

 

 

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण: विशिष्ट उदाहरण अर्धचालक चिप्स हैं जो विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांतों के आधार पर कार्य करते हैं।

 

सूक्ष्म यांत्रिक उपकरण: ये ऐसे उत्पाद हैं जो प्रकृति में विशुद्ध रूप से यांत्रिक होते हैं जैसे कि बहुत छोटे गियर और टिका।

 

माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइसेस: हम बहुत कम लंबाई के पैमाने पर मैकेनिकल, इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक तत्वों को संयोजित करने के लिए माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग तकनीकों का उपयोग करते हैं। हमारे अधिकांश सेंसर इसी श्रेणी में हैं।

 

माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस): ये माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस एक उत्पाद में एक एकीकृत विद्युत प्रणाली भी शामिल करते हैं। इस श्रेणी में हमारे लोकप्रिय वाणिज्यिक उत्पाद एमईएमएस एक्सेलेरोमीटर, एयर-बैग सेंसर और डिजिटल माइक्रोमिरर डिवाइस हैं।

 

 

 

गढ़े जाने वाले उत्पाद के आधार पर, हम निम्नलिखित प्रमुख सूक्ष्म निर्माण विधियों में से एक को तैनात करते हैं:

 

बल्क माइक्रोमैचिनिंग: यह एक अपेक्षाकृत पुरानी विधि है जो सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन पर ओरिएंटेशन-डिपेंडेंट ईच का उपयोग करती है। बल्क माइक्रोमैचिनिंग दृष्टिकोण एक सतह में नीचे की ओर नक़्क़ाशी पर आधारित है, और आवश्यक संरचना बनाने के लिए कुछ क्रिस्टल चेहरों, डोप किए गए क्षेत्रों और नक़्क़ाशी योग्य फिल्मों पर रोक है। विशिष्ट उत्पाद जो हम थोक माइक्रोमैचिनिंग तकनीक का उपयोग करके माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग करने में सक्षम हैं, वे हैं:

 

- छोटे ब्रैकट

 

- ऑप्टिकल फाइबर के संरेखण और निर्धारण के लिए सिलिकॉन में वी-ग्रोव।

 

सर्फ़ माइक्रोमैचिनिंग: दुर्भाग्य से बल्क माइक्रोमैचिनिंग एकल-क्रिस्टल सामग्री तक ही सीमित है, क्योंकि पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री गीले वगैरह का उपयोग करके अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग दरों पर मशीन नहीं करेगी। इसलिए सतह माइक्रोमैचिनिंग बल्क माइक्रोमशीनिंग के विकल्प के रूप में सामने आती है। एक स्पेसर या बलि परत जैसे फॉस्फोसिलिकेट ग्लास को सीवीडी प्रक्रिया का उपयोग करके सिलिकॉन सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है। सामान्यतया, पॉलीसिलिकॉन, धातु, धातु मिश्र धातु, डाइलेक्ट्रिक्स की संरचनात्मक पतली फिल्म परतें स्पेसर परत पर जमा की जाती हैं। सूखी नक़्क़ाशी तकनीकों का उपयोग करते हुए, संरचनात्मक पतली फिल्म परतों को प्रतिरूपित किया जाता है और गीली नक़्क़ाशी का उपयोग बलि परत को हटाने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्रैकट जैसी मुक्त-खड़ी संरचनाएं होती हैं। कुछ डिज़ाइनों को उत्पादों में बदलने के लिए बल्क और सरफेस माइक्रोमशीनिंग तकनीकों के संयोजन का उपयोग करना भी संभव है। उपरोक्त दो तकनीकों के संयोजन का उपयोग करके सूक्ष्म निर्माण के लिए उपयुक्त विशिष्ट उत्पाद:

 

- सबमिलिमेट्रिक आकार के माइक्रोलैम्प्स (0.1 मिमी आकार के क्रम में)

 

- दबाव सेंसर

 

- माइक्रोपंप

 

- माइक्रोमोटर्स

 

- एक्चुएटर्स

 

- सूक्ष्म द्रव-प्रवाह उपकरण

 

कभी-कभी, उच्च ऊर्ध्वाधर संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए, क्षैतिज रूप से बड़े फ्लैट संरचनाओं पर सूक्ष्म निर्माण किया जाता है और फिर संरचनाओं को घुमाया जाता है या प्रोब के साथ माइक्रोएसेंबल जैसी तकनीकों का उपयोग करके एक ईमानदार स्थिति में घुमाया जाता है। फिर भी सिलिकॉन फ्यूजन बॉन्डिंग और गहरी प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी का उपयोग करके सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन में बहुत लंबी संरचनाएं प्राप्त की जा सकती हैं। डीप रिएक्टिव आयन एचिंग (DRIE) माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया दो अलग-अलग वेफर्स पर की जाती है, फिर बहुत लंबी संरचनाओं का उत्पादन करने के लिए गठबंधन और फ्यूजन बंधुआ होता है जो अन्यथा असंभव होगा।

 

 

 

LIGA सूक्ष्म निर्माण प्रक्रियाएं: LIGA प्रक्रिया एक्स-रे लिथोग्राफी, इलेक्ट्रोडपोजिशन, मोल्डिंग को जोड़ती है और इसमें आम तौर पर निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं:

 

 

 

1. कुछ सैकड़ों माइक्रोन मोटी पॉलीमेथिलमेटाक्रिलेट (पीएमएमए) प्रतिरोध परत प्राथमिक सब्सट्रेट पर जमा हो जाती है।

 

2. पीएमएमए को कोलिमिटेड एक्स-रे का उपयोग करके विकसित किया गया है।

 

3. धातु को प्राथमिक सब्सट्रेट पर इलेक्ट्रोडोसाइट किया जाता है।

 

4. पीएमएमए छीन लिया गया है और एक फ्रीस्टैंडिंग धातु संरचना बनी हुई है।

 

5. हम शेष धातु संरचना को मोल्ड के रूप में उपयोग करते हैं और प्लास्टिक के इंजेक्शन मोल्डिंग करते हैं।

 

 

 

यदि आप ऊपर दिए गए बुनियादी पांच चरणों का विश्लेषण करते हैं, तो एलआईजीए माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग / माइक्रोमशीनिंग तकनीकों का उपयोग करके हम प्राप्त कर सकते हैं:

 

 

 

- फ्रीस्टैंडिंग धातु संरचनाएं

 

- इंजेक्शन ढाला प्लास्टिक संरचनाएं

 

- इंजेक्शन मोल्डेड संरचना को रिक्त स्थान के रूप में उपयोग करके हम कास्ट मेटल पार्ट्स या स्लिप-कास्ट सिरेमिक पार्ट्स का निवेश कर सकते हैं।

 

 

 

एलआईजीए माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग/माइक्रोमशीनिंग प्रक्रियाएं समय लेने वाली और महंगी हैं। हालांकि एलआईजीए माइक्रोमशीनिंग इन सबमाइक्रोन सटीक मोल्ड का उत्पादन करती है जिसका उपयोग वांछित संरचनाओं को अलग-अलग फायदे के साथ दोहराने के लिए किया जा सकता है। LIGA माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग का उपयोग उदाहरण के लिए दुर्लभ-पृथ्वी पाउडर से बहुत मजबूत लघु चुंबक बनाने के लिए किया जा सकता है। दुर्लभ-पृथ्वी के पाउडर को एपॉक्सी बाइंडर के साथ मिलाया जाता है और पीएमएमए मोल्ड में दबाया जाता है, उच्च दबाव में ठीक किया जाता है, मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के तहत चुंबकित किया जाता है और अंत में पीएमएमए को छोटे मजबूत दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट को पीछे छोड़ दिया जाता है जो कि चमत्कारों में से एक है। माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग/माइक्रोमशीनिंग। हम वेफर-स्केल डिफ्यूजन बॉन्डिंग के माध्यम से बहुस्तरीय एमईएमएस माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग/माइक्रोमशीनिंग तकनीक विकसित करने में भी सक्षम हैं। मूल रूप से हम एमईएमएस उपकरणों के भीतर एक बैच डिफ्यूजन बॉन्डिंग और रिलीज प्रक्रिया का उपयोग करके ज्यामिति को ओवरहैंग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए हम बाद में जारी पीएमएमए के साथ दो पीएमएमए पैटर्न वाली और इलेक्ट्रोफॉर्मेड परतें तैयार करते हैं। इसके बाद, वेफर्स को गाइड पिन के साथ आमने-सामने संरेखित किया जाता है और एक गर्म प्रेस में एक साथ फिट दबाएं। एक सब्सट्रेट पर बलि की परत को हटा दिया जाता है जिसके परिणामस्वरूप एक परत दूसरे से बंध जाती है। विभिन्न जटिल बहुपरत संरचनाओं के निर्माण के लिए अन्य गैर-एलआईजीए आधारित सूक्ष्म निर्माण तकनीकें भी हमारे लिए उपलब्ध हैं।

 

 

 

सॉलिड फ्रीफॉर्म माइक्रोफैब्रिकेशन प्रोसेस: एडिटिव माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग का इस्तेमाल रैपिड प्रोटोटाइप के लिए किया जाता है। इस माइक्रोमशीनिंग विधि द्वारा जटिल 3डी संरचनाएं प्राप्त की जा सकती हैं और कोई सामग्री हटाने की जगह नहीं होती है। माइक्रोस्टीरियोलिथोग्राफी प्रक्रिया तरल थर्मोसेटिंग पॉलिमर, फोटोइनिटिएटर और एक अत्यधिक केंद्रित लेजर स्रोत का उपयोग करती है जिसका व्यास 1 माइक्रोन जितना छोटा होता है और लगभग 10 माइक्रोन की परत मोटाई होती है। हालांकि यह माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग तकनीक नॉनकंडक्टिंग पॉलीमर संरचनाओं के उत्पादन तक सीमित है। एक अन्य माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग विधि, जिसका नाम "त्वरित मास्किंग" या "इलेक्ट्रोकेमिकल फैब्रिकेशन" या ईएफएबी के रूप में भी जाना जाता है, में फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करके एक इलास्टोमेरिक मास्क का उत्पादन शामिल है। फिर मास्क को इलेक्ट्रोडपोजिशन बाथ में सब्सट्रेट के खिलाफ दबाया जाता है ताकि इलास्टोमेर सब्सट्रेट के अनुरूप हो और संपर्क क्षेत्रों में चढ़ाना समाधान को बाहर कर दे। वे क्षेत्र जो नकाबपोश नहीं हैं, उन्हें मास्क की दर्पण छवि के रूप में इलेक्ट्रोडोपोजिट किया जाता है। एक बलिदान भराव का उपयोग करते हुए, जटिल 3 डी आकार माइक्रोफैब्रिकेटेड होते हैं। यह "तत्काल मास्किंग" माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग / माइक्रोमैचिनिंग विधि ओवरहैंग, मेहराब ... आदि का उत्पादन करना भी संभव बनाती है।