Microscale Արտադրություն / 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. Երբեմն միկրոարտադրված արտադրանքի ընդհանուր չափերը կարող են ավելի մեծ լինել, բայց մենք դեռ օգտագործում ենք այս տերմինը՝ մատնանշելու այն սկզբունքներն ու գործընթացները, որոնք ներգրավված են: Մենք օգտագործում ենք միկրոարտադրության մոտեցումը հետևյալ տեսակի սարքերի պատրաստման համար.

 

 

 

Միկրոէլեկտրոնային սարքեր. Տիպիկ օրինակներ են կիսահաղորդչային չիպերը, որոնք գործում են էլեկտրական և էլեկտրոնային սկզբունքների հիման վրա:

 

Միկրոմեխանիկական սարքեր. սրանք արտադրանք են, որոնք ունեն զուտ մեխանիկական բնույթ, ինչպիսիք են շատ փոքր շարժակներն ու ծխնիները:

 

Միկրոէլեկտրամեխանիկական սարքեր. Մեր սենսորների մեծ մասը այս կատեգորիային է պատկանում:

 

Միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգեր (MEMS). Այս միկրոէլեկտրամեխանիկական սարքերը նաև ներառում են ինտեգրված էլեկտրական համակարգ մեկ արտադրանքի մեջ: Այս կատեգորիայի մեր հանրաճանաչ կոմերցիոն արտադրանքներն են MEMS արագացուցիչները, օդային բարձիկների սենսորները և թվային միկրոհայելի սարքերը:

 

 

 

Կախված արտադրվող արտադրանքից՝ մենք օգտագործում ենք միկրոարտադրության հետևյալ հիմնական մեթոդներից մեկը.

 

ՄԻԿՐՈՄԵՔԵՆԱԶՄ. Սա համեմատաբար ավելի հին մեթոդ է, որն օգտագործում է միաբյուրեղ սիլիցիումի վրա կողմնորոշումից կախված փորագրություններ: Զանգվածային միկրոմշակման մոտեցումը հիմնված է մակերևույթի մեջ փորագրելու և որոշակի բյուրեղյա երեսների, դոպինգային հատվածների և փորագրվող թաղանթների վրա կանգ առնելու վրա՝ անհրաժեշտ կառուցվածքը ձևավորելու համար: Տիպիկ արտադրանքները, որոնք մենք կարող ենք միկրոարտադրել՝ օգտագործելով մեծածավալ միկրոմեքենաշինության տեխնիկան, հետևյալն են.

 

- Փոքրիկ հենարաններ

 

- V-groves սիլիցիումի մեջ օպտիկական մանրաթելերի հավասարեցման և ամրագրման համար:

 

ՄԱՔԵՐԵՎՈՒԹՅԱՆ ՄԻԿՐՈՄԵՔԵՆԱԶՄ. Ցավոք, մեծածավալ միկրոմշակումը սահմանափակվում է միայն մեկ բյուրեղյա նյութերով, քանի որ պոլիբյուրեղային նյութերը տարբեր արագությամբ չեն մշակվում տարբեր ուղղություններով՝ օգտագործելով թաց փորագրիչներ: Հետևաբար, մակերեսային միկրոմեքենաշինությունը առանձնանում է որպես զանգվածային միկրոմեքենաների այլընտրանք: Spacer կամ զոհաբերական շերտ, ինչպիսին է ֆոսֆոսիլիկատային ապակին, տեղադրվում է CVD պրոցեսի միջոցով սիլիկոնային ենթաշերտի վրա: Ընդհանուր առմամբ, պոլիսիլիկոնի, մետաղի, մետաղական համաձուլվածքների, դիէլեկտրիկների կառուցվածքային բարակ թաղանթային շերտերը նստում են միջակայքի շերտի վրա: Օգտագործելով չոր փորագրման տեխնիկան, կառուցվածքային բարակ թաղանթային շերտերը նախշավորվում են, իսկ թաց փորագրությունն օգտագործվում է զոհաբերական շերտը հեռացնելու համար, ինչի հետևանքով առաջանում են ազատ կանգուն կառույցներ, ինչպիսիք են հենարանները: Նաև հնարավոր է օգտագործել զանգվածային և մակերեսային միկրոհաստոցների տեխնիկայի համակցություններ՝ որոշ նմուշներ արտադրանքի վերածելու համար: Տիպիկ ապրանքներ, որոնք հարմար են միկրոարտադրության համար՝ օգտագործելով վերը նշված երկու տեխնիկայի համադրությունը.

 

- Submilimetric չափի միկրոլամպեր (0,1 մմ չափի կարգով)

 

- Ճնշման սենսորներ

 

- Միկրոպոմպեր

 

- Միկրոշարժիչներ

 

- Ակտիվատորներ

 

- Միկրո-հեղուկ հոսքային սարքեր

 

Երբեմն, բարձր ուղղահայաց կոնստրուկցիաներ ստանալու համար, միկրոարտադրությունը կատարվում է մեծ հարթ կառույցների վրա՝ հորիզոնական, այնուհետև կառուցվածքները պտտվում կամ ծալվում են ուղղահայաց դիրքում՝ օգտագործելով այնպիսի մեթոդներ, ինչպիսիք են ցենտրիֆուգավորումը կամ միկրոհավաքումը զոնդերով: Այնուամենայնիվ, շատ բարձր կառուցվածքներ կարելի է ձեռք բերել մեկ բյուրեղյա սիլիցիումում՝ օգտագործելով սիլիցիումի միաձուլման կապը և խորը ռեակտիվ իոնային փորագրումը: Խորը ռեակտիվ իոնային փորագրման (DRIE) միկրոարտադրության գործընթացն իրականացվում է երկու առանձին վաֆլիների վրա, այնուհետև հավասարեցվում և միաձուլվում են՝ ստեղծելով շատ բարձր կառուցվածքներ, որոնք այլապես անհնարին կլիներ:

 

 

 

LIGA ՄԻԿՐՈԱՐՏԱԴՐԱԿԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑՆԵՐ. LIGA գործընթացը համատեղում է ռենտգենյան լիտոգրաֆիան, էլեկտրոդեզոնավորումը, ձուլումը և ընդհանուր առմամբ ներառում է հետևյալ քայլերը.

 

 

 

1. Մի քանի հարյուր միկրոն հաստությամբ պոլիմեթիլմետակրիլատային (PMMA) դիմացկուն շերտը դրված է առաջնային հիմքի վրա:

 

2. PMMA-ն մշակվում է համակցված ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով:

 

3. Մետաղը էլեկտրատեղադրվում է առաջնային հիմքի վրա:

 

4. PMMA-ն մերկացվում է և մնում է անկախ մետաղական կառուցվածք:

 

5. Մենք օգտագործում ենք մնացած մետաղական կառուցվածքը որպես կաղապար և կատարում ենք պլաստմասսաների ներարկման ձևավորում։

 

 

 

Եթե դուք վերլուծում եք վերը նշված հիմնական հինգ քայլերը, օգտագործելով LIGA-ի միկրոարտադրության / միկրոմշակման տեխնիկան, մենք կարող ենք ստանալ.

 

 

 

- անկախ մետաղական կոնստրուկցիաներ

 

- ներարկման կաղապարված պլաստիկ կառուցվածքներ

 

- Օգտագործելով ներարկման ձևավորված կառուցվածքը որպես դատարկ, մենք կարող ենք ներդնել ձուլածո մետաղական մասեր կամ սայթաքել կերամիկական մասեր:

 

 

 

LIGA-ի միկրոարտադրության / միկրոհաստոցների մշակման գործընթացները ժամանակատար և թանկ են: Այնուամենայնիվ, LIGA micromachining-ը արտադրում է այս ենթամիկրոնային ճշգրիտ կաղապարները, որոնք կարող են օգտագործվել ցանկալի կառույցները կրկնօրինակելու համար հստակ առավելություններով: LIGA micromanufacturing-ը կարող է օգտագործվել, օրինակ, հազվագյուտ հողային փոշիներից շատ ամուր մանրանկարչական մագնիսներ պատրաստելու համար: Հազվագյուտ հողային փոշիները խառնվում են էպոքսիդային կապող նյութի հետ և սեղմվում PMMA կաղապարի վրա, չորանում են բարձր ճնշման տակ, մագնիսացվում ուժեղ մագնիսական դաշտերի տակ և վերջապես PMMA-ն լուծարվում է` թողնելով հազվագյուտ հողերի փոքրիկ ուժեղ մագնիսները, որոնք աշխարհի հրաշալիքներից են: micromanufacturing / micromachining. Մենք նաև ի վիճակի ենք զարգացնել MEMS միկրոարտադրության / միկրոհաստոցների բազմամակարդակ տեխնիկան վաֆլի մասշտաբի դիֆուզիոն կապի միջոցով: Հիմնականում մենք կարող ենք MEMS սարքերի մեջ ունենալ գերակշռող երկրաչափություններ՝ օգտագործելով խմբաքանակի դիֆուզիոն կապի և ազատման ընթացակարգը: Օրինակ, մենք պատրաստում ենք երկու PMMA նախշերով և էլեկտրաձևավորված շերտեր, որոնք հետագայում թողարկվում են PMMA-ով: Այնուհետև, վաֆլիները ուղղորդվում են երես առ երես ուղղորդող գնդիկներով և սեղմում են իրար տաք սեղմման մեջ: Ենթաշերտերից մեկի զոհաբերական շերտը փորագրված է, ինչի արդյունքում շերտերից մեկը կպչում է մյուսին: Մեզ հասանելի են նաև ոչ LIGA-ի վրա հիմնված միկրոարտադրության այլ մեթոդներ՝ տարբեր բարդ բազմաշերտ կառույցների արտադրության համար:

 

 

 

ՊԻՐԴ Ազատ Ձև ՄԻԿՐՈՖԱԲՐԻԿԱՑՄԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑՆԵՐ. հավելումների միկրոարտադրությունն օգտագործվում է արագ նախատիպերի պատրաստման համար: Կոմպլեքս 3D կառուցվածքները կարելի է ձեռք բերել այս միկրոմեքենաշինության մեթոդով և նյութի հեռացում չի կատարվում: Միկրոստերեոլիթոգրաֆիայի գործընթացում օգտագործվում են հեղուկ ջերմակայուն պոլիմերներ, ֆոտոառաջարկիչ և բարձր կենտրոնացված լազերային աղբյուր 1 մկմ փոքր տրամագծով և շերտի հաստությունը մոտ 10 մկմ: Այնուամենայնիվ, միկրոարտադրության այս տեխնիկան սահմանափակվում է ոչ հաղորդիչ պոլիմերային կառուցվածքների արտադրությամբ: Միկրոարտադրության մեկ այլ մեթոդ, այն է՝ «ակնթարթային դիմակավորում» կամ հայտնի է նաև որպես «էլեկտրաքիմիական արտադրություն» կամ EFAB, ներառում է էլաստոմերային դիմակի արտադրություն՝ օգտագործելով ֆոտոլիտոգրաֆիա: Այնուհետև դիմակը սեղմվում է ենթաշերտի վրա էլեկտրադեպոզիցիայի լոգարանում, որպեսզի էլաստոմերը համապատասխանի սուբստրատին և բացառի ծածկույթի լուծույթը շփման վայրերում: Այն տարածքները, որոնք դիմակավորված չեն, տեղադրվում են որպես դիմակի հայելային պատկեր: Օգտագործելով զոհաբերող լցոնիչ, բարդ 3D ձևերը միկրոֆաբրիկացվում են: Այս «ակնթարթային դիմակավորման» միկրոարտադրության / միկրոմշակման մեթոդը հնարավորություն է տալիս նաև արտադրել ելուստներ, կամարներ… և այլն: