მიკროსკალის წარმოება / მიკროწარმოება / მიკროდამუშავება / 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. ზოგჯერ მიკროწარმოებული პროდუქტის საერთო ზომები შეიძლება იყოს უფრო დიდი, მაგრამ ჩვენ მაინც ვიყენებთ ამ ტერმინს იმ პრინციპებისა და პროცესების აღსანიშნავად, რომლებიც ჩართულია. ჩვენ ვიყენებთ მიკროწარმოების მიდგომას შემდეგი ტიპის მოწყობილობების დასამზადებლად:

 

 

 

მიკროელექტრონული მოწყობილობები: ტიპიური მაგალითებია ნახევარგამტარული ჩიპები, რომლებიც ფუნქციონირებს ელექტრო და ელექტრონულ პრინციპებზე დაყრდნობით.

 

მიკრომექანიკური მოწყობილობები: ეს არის პროდუქტები, რომლებიც ბუნებით წმინდა მექანიკურია, როგორიცაა ძალიან პატარა გადაცემათა კოლოფი და საკინძები.

 

მიკროელექტრომექანიკური მოწყობილობები: ჩვენ ვიყენებთ მიკროწარმოების ტექნიკას მექანიკური, ელექტრო და ელექტრონული ელემენტების გაერთიანებისთვის ძალიან მცირე სიგრძის მასშტაბებში. ჩვენი სენსორების უმეტესობა ამ კატეგორიაშია.

 

მიკროელექტრომექანიკური სისტემები (MEMS): ეს მიკროელექტრომექანიკური მოწყობილობები ასევე აერთიანებს ინტეგრირებულ ელექტრულ სისტემას ერთ პროდუქტში. ჩვენი პოპულარული კომერციული პროდუქტები ამ კატეგორიაში არის MEMS ამაჩქარებლები, საჰაერო ბალიშის სენსორები და ციფრული მიკროსარკე მოწყობილობები.

 

 

 

დასამზადებელი პროდუქტიდან გამომდინარე, ჩვენ ვაყენებთ მიკროწარმოების ერთ-ერთ ძირითად მეთოდს:

 

ნაყარი მიკროდამუშავება: ეს შედარებით ძველი მეთოდია, რომელიც იყენებს ორიენტაციაზე დამოკიდებულ აკრავებს ერთკრისტალურ სილიკონზე. ნაყარი მიკრომაქინინგის მიდგომა ეფუძნება ზედაპირზე ჩაღრმავებას და გარკვეულ კრისტალურ ზედაპირებზე, დოპირებული უბნებზე და დამუშავებულ ფილებზე გაჩერებას საჭირო სტრუქტურის შესაქმნელად. ტიპიური პროდუქცია, რომლის წარმოებაც ჩვენ შეგვიძლია მიკროწარმოება ნაყარი მიკროდამუშავების ტექნიკის გამოყენებით, არის:

 

- პაწაწინა კონსოლები

 

- V- კორომები სილიკონში ოპტიკური ბოჭკოების გასწორებისა და ფიქსაციისთვის.

 

ზედაპირული მიკროდამუშავება: სამწუხაროდ ნაყარი მიკროდამუშავება შემოიფარგლება მხოლოდ ერთკრისტალური მასალებით, ვინაიდან პოლიკრისტალური მასალები არ მუშავდება სხვადასხვა სიჩქარით სხვადასხვა მიმართულებით სველი ეშანტების გამოყენებით. ამიტომ ზედაპირის მიკროდამუშავება გამოირჩევა, როგორც ნაყარი მიკროდამუშავების ალტერნატივა. სპაისერი ან მსხვერპლშეწირული ფენა, როგორიცაა ფოსფოსილიკატური მინა, დეპონირდება CVD პროცესის გამოყენებით სილიკონის სუბსტრატზე. ზოგადად რომ ვთქვათ, პოლისილიციუმის, ლითონის, ლითონის შენადნობების, დიელექტრიკის სტრუქტურული თხელი ფირის ფენები დეპონირებულია სპაზერის ფენაზე. მშრალი ოქროვის ტექნიკის გამოყენებით, სტრუქტურული თხელი ფირის ფენების ნიმუშია და სველი გრავირება გამოიყენება მსხვერპლშეწირვის ფენის მოსაშორებლად, რითაც წარმოიქმნება თავისუფლად მდგარი სტრუქტურები, როგორიცაა კონსოლები. ასევე შესაძლებელია ნაყარი და ზედაპირის მიკროდამუშავების ტექნიკის კომბინაციების გამოყენება ზოგიერთი დიზაინის პროდუქტად გადაქცევისთვის. მიკროწარმოებისთვის შესაფერისი ტიპიური პროდუქტები ზემოთ ჩამოთვლილი ორი ტექნიკის კომბინაციის გამოყენებით:

 

- ქვემილიმეტრიული ზომის მიკრონათურები (ზომით 0,1 მმ)

 

- წნევის სენსორები

 

- მიკროტუმბოები

 

- მიკროძრავები

 

- აქტივატორები

 

- მიკრო სითხის ნაკადის მოწყობილობები

 

ზოგჯერ, მაღალი ვერტიკალური სტრუქტურების მისაღებად, მიკროწარმოება ხორციელდება დიდ ბრტყელ სტრუქტურებზე ჰორიზონტალურად და შემდეგ სტრუქტურები ბრუნავს ან იკეცება ვერტიკალურ მდგომარეობაში ისეთი ტექნიკის გამოყენებით, როგორიცაა ცენტრიფუგირება ან მიკროაწყობა ზონდებით. თუმცა ძალიან მაღალი სტრუქტურების მიღება შესაძლებელია ერთკრისტალურ სილიციუმში სილიკონის შერწყმისა და ღრმა რეაქტიული იონური გრავირების გამოყენებით. ღრმა რეაქტიული იონური გრავირებით (DRIE) მიკროწარმოების პროცესი ხორციელდება ორ ცალკეულ ვაფლზე, შემდეგ გასწორებულია და შერწყმა ხდება ძალიან მაღალი სტრუქტურების შესაქმნელად, რაც სხვაგვარად შეუძლებელი იქნებოდა.

 

 

 

LIGA მიკროწარმოების პროცესები: LIGA პროცესი აერთიანებს რენტგენის ლითოგრაფიას, ელექტროდეპოზიციას, ჩამოსხმას და ზოგადად მოიცავს შემდეგ საფეხურებს:

 

 

 

1. რამდენიმე ასეული მიკრონის სისქის პოლიმეთილმეტაკრილატის (PMMA) რეზისტენტული ფენა დეპონირებულია პირველად სუბსტრატზე.

 

2. PMMA შემუშავებულია კოლიმირებული რენტგენის გამოყენებით.

 

3. ლითონის ელექტროდეპონირება ხდება პირველადი სუბსტრატზე.

 

4. PMMA შიშვლდება და რჩება თავისუფალი ლითონის კონსტრუქცია.

 

5. ყალიბად ვიყენებთ დარჩენილ ლითონის კონსტრუქციას და ვასრულებთ პლასტმასის ინექციურ ჩამოსხმას.

 

 

 

თუ გაანალიზებთ ზემოთ მოცემულ ხუთ საფეხურს, LIGA მიკროწარმოების / მიკროდამუშავების ტექნიკის გამოყენებით შეგვიძლია მივიღოთ:

 

 

 

- თავისუფალი ლითონის კონსტრუქციები

 

- ინექციური სხმული პლასტმასის კონსტრუქციები

 

- საინექციო სხმული სტრუქტურის გამოყენებით, როგორც ბლანკს, ჩვენ შეგვიძლია ჩამოსხმული ლითონის ნაწილების ან სრიალა კერამიკული ნაწილების ინვესტიცია.

 

 

 

LIGA მიკროწარმოების / მიკროდამუშავების პროცესები შრომატევადი და ძვირია. თუმცა LIGA-ს მიკროდამუშავება აწარმოებს ამ სუბმიკრონული სიზუსტის ფორმებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სასურველი სტრუქტურების გასამეორებლად მკაფიო უპირატესობებით. LIGA micromanufacturing შეიძლება გამოყენებულ იქნას, მაგალითად, ძალიან ძლიერი მინიატურული მაგნიტების დასამზადებლად იშვიათი დედამიწის ფხვნილებისგან. იშვიათი დედამიწის ფხვნილები შერეულია ეპოქსიდური შემკვრელით და დაჭერით PMMA ყალიბში, მუშავდება მაღალი წნევის ქვეშ, მაგნიტირდება ძლიერი მაგნიტური ველების ქვეშ და ბოლოს PMMA იხსნება და ტოვებს იშვიათ დედამიწის ძლიერ მაგნიტებს, რომლებიც ერთ-ერთი საოცრებაა. მიკროწარმოება / მიკროდამუშავება. ჩვენ ასევე შეგვიძლია შევიმუშაოთ მრავალდონიანი MEMS მიკროწარმოების / მიკროდამუშავების ტექნიკა ვაფლის მასშტაბის დიფუზიური შემაკავშირებლის საშუალებით. ძირითადად, ჩვენ შეგვიძლია გვქონდეს გადახურული გეომეტრიები MEMS მოწყობილობებში, სურათების დიფუზიის შემაკავშირებელ და გამოშვების პროცედურის გამოყენებით. მაგალითად, ჩვენ ვამზადებთ ორ PMMA-ს შაბლონურ და ელექტროფორმირებულ ფენას შემდგომში გამოთავისუფლებული PMMA-ით. შემდეგი, ვაფლები პირისპირ სწორდება სახელმძღვანელო ქინძისთავებით და დააჭირეთ ერთმანეთს ცხელ პრესაში. მსხვერპლშეწირვის ფენა ერთ-ერთ სუბსტრატზე ამოღებულია, რაც იწვევს ერთ-ერთ ფენას მეორესთან მიბმას. ჩვენთვის ასევე ხელმისაწვდომია სხვა არა LIGA-ზე დაფუძნებული მიკროწარმოების ტექნიკა სხვადასხვა რთული მრავალშრიანი სტრუქტურების დასამზადებლად.

 

 

 

მყარი თავისუფალი ფორმის მიკროფაბრიკაციის პროცესები: დანამატის მიკროწარმოება გამოიყენება სწრაფი პროტოტიპებისთვის. რთული 3D სტრუქტურების მიღება შესაძლებელია ამ მიკროდამუშავების მეთოდით და არ ხდება მასალის ამოღება. მიკროსტერეოლითოგრაფიის პროცესში გამოიყენება თხევადი თერმომდგრადი პოლიმერები, ფოტოინიციატორი და მაღალ ფოკუსირებული ლაზერული წყარო 1 მიკრონი დიამეტრით და ფენის სისქე დაახლოებით 10 მიკრონი. თუმცა, მიკროწარმოების ეს ტექნიკა შემოიფარგლება არაგამტარი პოლიმერული სტრუქტურების წარმოებით. მიკროწარმოების კიდევ ერთი მეთოდი, კერძოდ, „მყისიერი ნიღბვა“ ან ასევე ცნობილია, როგორც „ელექტროქიმიური წარმოება“ ან EFAB, მოიცავს ელასტომერული ნიღბის წარმოებას ფოტოლითოგრაფიის გამოყენებით. შემდეგ ნიღაბი დაჭერით სუბსტრატს ელექტროდეპოზიციის აბანოში ისე, რომ ელასტომერი მოერგოს სუბსტრატს და გამორიცხოს დაფარვის ხსნარი კონტაქტურ ადგილებში. უბნები, რომლებიც არ არის ნიღბიანი, ელექტროდეპონირებულია ნიღბის სარკისებურად. მსხვერპლშემცველი შემავსებლის გამოყენებით, რთული 3D ფორმები მიკროფაბრიკატირდება. მიკროწარმოების/მიკროდამუშავების ეს „მყისიერი ნიღბის“ მეთოდი შესაძლებელს ხდის გადახურვების, თაღების... და ა.შ.