Microscale Manufacturing / Micromanufacturing / Micromachining / MEMS

Microfaboring, Microscale Fabrikatioun, Mophorcde-3cc789D-136BAD584BACMAM_micürth_micüsion.) Heiansdo kënnen d'Gesamtdimensioune vun engem mikrofabrizéierte Produkt méi grouss sinn, awer mir benotze nach ëmmer dëse Begrëff fir op d'Prinzipien a Prozesser ze referenzéieren déi involvéiert sinn. Mir benotzen d'Mikromanufacturing Approche fir déi folgend Aarte vun Apparater ze maachen:

 

 

 

Mikroelektronesch Geräter: Typesch Beispiller sinn Hallefleitchips déi funktionnéieren op Basis vun elektreschen an elektronesche Prinzipien.

 

Mikromechanesch Geräter: Dëst si Produkter déi reng mechanesch an der Natur sinn wéi ganz kleng Gears a Scharnéier.

 

Mikroelektromechanesch Geräter: Mir benotze Mikrofabrikatiounstechnike fir mechanesch, elektresch an elektronesch Elementer op ganz kleng Längt Skalen ze kombinéieren. Déi meescht vun eise Sensoren sinn an dëser Kategorie.

 

Microelectromechanical Systems (MEMS): Dës mikroelectromechanical Apparater integréieren och en integréierten elektresche System an engem Produkt. Eis populär kommerziell Produkter an dëser Kategorie sinn MEMS Beschleunigungsmeter, Airbag Sensoren an digital Mikrospigelgeräter.

 

 

 

Ofhängeg vum Produkt dat fabrizéiert gëtt, setzen mir eng vun de folgende grousse Mikrofabrikatiounsmethoden aus:

 

BULK MICROMACHINING: Dëst ass eng relativ eeler Method déi Orientéierungsofhängeg Ätz op Single-Kristall Silizium benotzt. D'Massmikromachining Approche baséiert op Ätzen erof an eng Uewerfläch, a stoppen op bestëmmte Kristallsiichter, dotéiert Regiounen an etsbare Filmer fir déi erfuerderlech Struktur ze bilden. Typesch Produkter déi mir fäeg sinn ze Mikrofabrikatioun mat Hëllef vu Bulk Mikromachining Technik sinn:

 

- Kleng Knäppercher

 

- V-Grous am Silizium fir Ausrichtung a Fixatioun vun opteschen Faseren.

 

SURFACE MICROMACHINING: Leider ass d'Mass Mikromachining limitéiert op Eenkristallmaterialien, well polykristallin Materialien net mat ënnerschiddlechen Tariffer a verschiddene Richtungen mat naass Ätzmëttel beaarbechten. Dofir steet Uewerflächmikromachining aus als Alternativ zu Bulk Mikromachining. E Spacer oder Afferschicht wéi Phosphosilikatglas gëtt mat CVD Prozess op e Siliziumsubstrat deposéiert. Allgemeng sinn strukturell dënn Filmschichten aus Polysilicium, Metall, Metalllegierungen, Dielektrik op d'Spacerschicht deposéiert. Mat dréchen Ätstechniken ginn déi strukturell dënn Filmschichten geprägt a naass Ätzen gëtt benotzt fir d'Afferschicht ze läschen, doduerch zu freistandende Strukturen wéi Cantilevers. Och méiglech ass d'Benotzung vu Kombinatioune vu Bulk- a Surface Mikromachining Techniken fir e puer Designen a Produkter ze maachen. Typesch Produkter gëeegent fir Mikromanufacturing mat enger Kombinatioun vun den uewe genannten zwou Techniken:

 

- Submilimetresch Gréisst Mikrolampen (an der Uerdnung vun 0,1 mm Gréisst)

 

- Drock Sensoren

 

- Mikropumpen

 

- Mikromotoren

 

- Aktuatoren

 

- Mikro-Flëssegkeet-Flow Apparater

 

Heiansdo, fir héich vertikal Strukturen ze kréien, gëtt d'Mikrofabrikatioun op grousse flaache Strukturen horizontal gemaach an da ginn d'Strukturen rotéiert oder an eng oprecht Positioun geklappt mat Techniken wéi Zentrifugéierung oder Mikromontage mat Sonden. Awer ganz héich Strukture kënnen an Eenkristallsilizium kritt ginn mat Siliziumfusiounsverbindung an déif reaktiv Ion Ätzen. Deep Reactive Ion Etching (DRIE) Mikromanufacturing Prozess gëtt op zwou getrennte Wafere duerchgefouert, dann ausgeriicht a Fusioun gebonnen fir ganz héich Strukturen ze produzéieren déi soss onméiglech wieren.

 

 

 

LIGA MICROMANUFACTURING PROCESSER: De LIGA Prozess kombinéiert Röntgenlithographie, Elektrodeposition, Formen an allgemeng ëmfaasst déi folgend Schrëtt:

 

 

 

1. E puer Honnerte vu Mikron décke Polymethylmetacrylat (PMMA) Widderstandsschicht gëtt op de primäre Substrat deposéiert.

 

2. De PMMA gëtt mat kolliméierten Röntgenstrahlen entwéckelt.

 

3. Metall gëtt op de primäre Substrat elektrodeposéiert.

 

4. PMMA gëtt ofgerappt an eng freestanding Metal Struktur bleift.

 

5. Mir benotzen déi verbleiwen Metallstruktur als Schimmel a maachen d'Injektiounsformung vu Plastik.

 

 

 

Wann Dir déi Basis fënnef Schrëtt hei uewen analyséiert, andeems Dir d'LIGA Mikromanufacturing / Micromachining Technike benotzt, kënne mir kréien:

 

 

 

- Freestanding Metal Strukturen

 

- Sprëtz geformt Plastik Strukturen

 

- Mat Sprëtz geformt Struktur als eidel kënne mir Investitioun Goss Metal Deeler oder Rutsch-Goss Keramik Deeler.

 

 

 

D'LIGA Mikromanufacturing / Micromachining Prozesser sinn Zäitopwendeg an deier. Wéi och ëmmer, LIGA Mikromachining produzéiert dës submikron Präzisiounsformen déi benotzt kënne ginn fir déi gewënschte Strukture mat ënnerschiddleche Virdeeler ze replizéieren. LIGA Mikromanufacturing kann zum Beispill benotzt ginn fir ganz staark Miniaturmagnete aus seltenen Äerdpudder ze fabrizéieren. Déi selten Äerdpudder gi mat engem Epoxybinder gemëscht an op d'PMMA Schimmel gedréckt, ënner héijen Drock geheelt, magnetiséiert ënner staarke Magnéitfelder a schliisslech gëtt de PMMA opgeléist an hannerléisst déi kleng staark selten Äerdmagnete déi ee vun de Wonner vun micromanufacturing / micromachining. Mir sinn och fäeg Multilevel MEMS Mikromanufacturing / Micromachining Techniken duerch wafer-Skala Diffusiounsverbindung z'entwéckelen. Prinzipiell kënne mir iwwerhängend Geometrien bannent MEMS-Geräter hunn, mat enger Batch-Diffusiounsverbindung a Verëffentlechungsprozedur. Zum Beispill preparéiere mir zwee PMMA-mustert an elektroforméiert Schichten mat der PMMA duerno verëffentlecht. Als nächst ginn d'Wafelen Gesiicht zu Gesiicht mat Guidepins ausgeriicht a dréckt zesummen an enger waarmer Press. D'Opferschicht op engem vun de Substrate gëtt ewechgeätzt, wat zu enger vun de Schichten un déi aner gebonnen ass. Aner net-LIGA baséiert Mikromanufacturing Techniken sinn och fir eis fir d'Fabrikatioun vu verschiddene komplexe Multilayer Strukturen verfügbar.

 

 

 

SOLID FREEFORM MICROFABRICATION PROCESSEN: Additiv Mikromanufacturing gëtt fir séier Prototyping benotzt. Komplex 3D Strukture kënnen duerch dës Mikromachinéierungsmethod kritt ginn a keng Materialentfernung fënnt statt. Microstereolithography Prozess benotzt flësseg thermosetting Polymer, photoinitiator an eng héich konzentréiert Laser Quell zu engem Duerchmiesser esou kleng wéi 1 Mikron an Layer deck vun ongeféier 10 Mikron. Dës Mikromanufacturing Technik ass awer limitéiert op d'Produktioun vun netleitende Polymerstrukturen. Eng aner Mikrofabrikatiounsmethod, nämlech "Instant Masking" oder och bekannt als "elektrochemesch Fabrikatioun" oder EFAB beinhalt d'Produktioun vun enger elastomerescher Mask mat Photolithographie. D'Maske gëtt dann géint de Substrat an engem Elektrodepositiounsbad gedréckt, sou datt den Elastomer dem Substrat entsprécht an d'Platéierungsléisung a Kontaktgebidder ausschléisst. Gebidder déi net maskéiert sinn, ginn als Spigelbild vun der Mask elektrodeponéiert. Mat Hëllef vun engem Opferfiller gi komplex 3D Formen mikrofabrizéiert. Dës "Instant Masking" Mikromanufacturing / Micromachining Method mécht et och méiglech Iwwerhängen, Bogen ... asw.