मायक्रोस्केल मॅन्युफॅक्चरिंग / मायक्रो मॅन्युफॅक्चरिंग / मायक्रोमॅशिनिंग / एमईएमएस

MICROMANUFACTURING, MICROSCALE MANUFACTURING, MICROFABRICATION or MICROMACHINING refers to our processes suitable for making tiny devices and products in the micron or microns of dimensions. काहीवेळा मायक्रोमॅन्युफॅक्चर्ड उत्पादनाचे एकूण परिमाण मोठे असू शकतात, परंतु तरीही आम्ही या शब्दाचा वापर तत्त्वे आणि प्रक्रियांचा संदर्भ देण्यासाठी करतो. खालील प्रकारची उपकरणे बनवण्यासाठी आम्ही मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग पध्दत वापरतो:

 

 

 

मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे: ठराविक उदाहरणे सेमीकंडक्टर चिप्स आहेत जी इलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक तत्त्वांवर आधारित कार्य करतात.

 

मायक्रोमेकॅनिकल उपकरणे: ही अशी उत्पादने आहेत जी पूर्णपणे यांत्रिक स्वरूपाची असतात जसे की अगदी लहान गीअर्स आणि बिजागर.

 

मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल उपकरणे: आम्ही अगदी लहान लांबीच्या स्केलवर यांत्रिक, इलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक घटक एकत्र करण्यासाठी मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग तंत्र वापरतो. आमचे बहुतेक सेन्सर या श्रेणीतील आहेत.

 

मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टम्स (एमईएमएस): ही मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल उपकरणे एका उत्पादनामध्ये एकात्मिक विद्युत प्रणाली देखील समाविष्ट करतात. या श्रेणीतील आमची लोकप्रिय व्यावसायिक उत्पादने म्हणजे MEMS एक्सीलरोमीटर, एअर-बॅग सेन्सर आणि डिजिटल मायक्रोमिरर उपकरणे.

 

 

 

तयार करायच्या उत्पादनावर अवलंबून, आम्ही खालीलपैकी एक प्रमुख मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग पद्धती उपयोजित करतो:

 

बल्क मायक्रोमॅशिनिंग: ही एक तुलनेने जुनी पद्धत आहे जी सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉनवर अभिमुखता-आश्रित नक्षी वापरते. बल्क मायक्रोमशिनिंगचा दृष्टीकोन पृष्ठभागावर कोरीव कामावर आधारित आहे आणि आवश्यक रचना तयार करण्यासाठी विशिष्ट क्रिस्टल फेस, डोप केलेले क्षेत्र आणि खोदण्यायोग्य फिल्म्सवर थांबणे यावर आधारित आहे. बल्क मायक्रोमशिनिंग तंत्राचा वापर करून आम्ही मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग करण्यास सक्षम असलेली ठराविक उत्पादने आहेत:

 

- लहान cantilevers

 

- ऑप्टिकल तंतूंचे संरेखन आणि निर्धारण करण्यासाठी सिलिकॉनमधील व्ही-ग्रोव्ह्स.

 

सर्फेस मायक्रोमॅशिनिंग: दुर्दैवाने मोठ्या प्रमाणात मायक्रोमशिनिंग सिंगल-क्रिस्टल मटेरिअलपुरते मर्यादित आहे, कारण पॉलीक्रिस्टलाइन मटेरिअल वेट इचेंट्स वापरून वेगवेगळ्या दिशांना वेगवेगळ्या दराने मशीन करणार नाही. त्यामुळे पृष्ठभाग मायक्रोमशिनिंग हे बल्क मायक्रोमशिनिंगला पर्याय म्हणून वेगळे आहे. सिलिकॉन सब्सट्रेटवर CVD प्रक्रियेचा वापर करून फॉस्फोसिलिकेट ग्लाससारखा स्पेसर किंवा त्यागाचा थर जमा केला जातो. सर्वसाधारणपणे, पॉलिसिलिकॉन, धातू, धातू मिश्र धातु, डायलेक्ट्रिक्सचे स्ट्रक्चरल पातळ फिल्म लेयर स्पेसर लेयरवर जमा केले जातात. कोरड्या कोरीव कामाच्या तंत्राचा वापर करून, स्ट्रक्चरल पातळ फिल्म लेयर नमुन्यात तयार केले जातात आणि ओले नक्षीचा वापर बलिदानाचा थर काढून टाकण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे कॅन्टिलिव्हर्स सारख्या फ्री-स्टँडिंग स्ट्रक्चर्स तयार होतात. काही डिझाईन्सचे उत्पादनांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात आणि पृष्ठभागाच्या सूक्ष्म मशीनिंग तंत्रांचा वापर करणे देखील शक्य आहे. वरील दोन तंत्रांचे संयोजन वापरून मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंगसाठी उपयुक्त ठराविक उत्पादने:

 

- सबमिलिमेट्रिक आकाराचे मायक्रोलॅम्प (0.1 मिमी आकाराच्या क्रमाने)

 

- प्रेशर सेन्सर्स

 

- मायक्रोपंप

 

- मायक्रोमोटर

 

- अॅक्ट्युएटर्स

 

- सूक्ष्म-द्रव-प्रवाह साधने

 

काहीवेळा, उच्च उभ्या रचना मिळविण्यासाठी, मोठ्या सपाट संरचनांवर क्षैतिजरित्या मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग केले जाते आणि नंतर प्रोबसह सेंट्रीफ्यूजिंग किंवा मायक्रोअसेंबली सारख्या तंत्रांचा वापर करून संरचना एका सरळ स्थितीत फिरवल्या जातात किंवा दुमडल्या जातात. तरीही सिलिकॉन फ्यूजन बाँडिंग आणि डीप रिऍक्टिव्ह आयन एचिंगचा वापर करून सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉनमध्ये खूप उंच रचना मिळवता येतात. डीप रिऍक्टिव्ह आयन एचिंग (DRIE) मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया दोन वेगळ्या वेफर्सवर चालते, नंतर संरेखित आणि फ्यूजन बाँड करून खूप उंच संरचना तयार केली जाते जी अन्यथा अशक्य होईल.

 

 

 

LIGA मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया: LIGA प्रक्रियेमध्ये क्ष-किरण लिथोग्राफी, इलेक्ट्रोडपोझिशन, मोल्डिंग यांचा समावेश होतो आणि साधारणपणे पुढील चरणांचा समावेश होतो:

 

 

 

1. काही शेकडो मायक्रॉन जाडीचा polymethylmetacrylate (PMMA) रेझिस्ट लेयर प्राथमिक सब्सट्रेटवर जमा केला जातो.

 

2. पीएमएमए कोलिमेटेड एक्स-रे वापरून विकसित केले जाते.

 

3. धातू प्राथमिक सब्सट्रेटवर इलेक्ट्रोड जमा केली जाते.

 

4. PMMA काढून टाकले आहे आणि फ्रीस्टँडिंग मेटल स्ट्रक्चर शिल्लक आहे.

 

5. आम्ही उर्वरित धातूची रचना साचा म्हणून वापरतो आणि प्लास्टिकचे इंजेक्शन मोल्डिंग करतो.

 

 

 

LIGA micromanufacturing/micromachining तंत्र वापरून वरील मूलभूत पाच पायऱ्यांचे विश्लेषण केल्यास आम्ही प्राप्त करू शकतो:

 

 

 

- फ्रीस्टँडिंग मेटल स्ट्रक्चर्स

 

- इंजेक्शन मोल्डेड प्लास्टिक संरचना

 

- इंजेक्शन मोल्डेड स्ट्रक्चर रिक्त म्हणून वापरून आम्ही कास्ट मेटल पार्ट्स किंवा स्लिप-कास्ट सिरॅमिक भागांमध्ये गुंतवणूक करू शकतो.

 

 

 

LIGA मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग/मायक्रोमशीनिंग प्रक्रिया वेळखाऊ आणि खर्चिक आहेत. तथापि LIGA micromachining हे सबमायक्रॉन प्रिसिजन मोल्ड तयार करते ज्याचा उपयोग विशिष्ट फायद्यांसह इच्छित रचनांची प्रतिकृती बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो. LIGA मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंगचा वापर उदाहरणार्थ दुर्मिळ-पृथ्वी पावडरपासून अतिशय मजबूत सूक्ष्म चुंबक तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. दुर्मिळ-पृथ्वीचे पावडर इपॉक्सी बाईंडरमध्ये मिसळले जातात आणि PMMA मोल्डमध्ये दाबले जातात, उच्च दाबाने बरे केले जातात, मजबूत चुंबकीय क्षेत्रांतर्गत चुंबकीकृत केले जातात आणि शेवटी PMMA विरघळले जाते जे लहान मजबूत दुर्मिळ-पृथ्वी चुंबक मागे टाकतात जे चमत्कारांपैकी एक आहेत. micromanufacturing / micromachining. आम्ही वेफर-स्केल डिफ्यूजन बाँडिंगद्वारे मल्टीलेव्हल एमईएमएस मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग / मायक्रोमॅशिनिंग तंत्र विकसित करण्यास देखील सक्षम आहोत. मुळात आम्ही बॅच डिफ्यूजन बाँडिंग आणि रिलीज प्रक्रिया वापरून एमईएमएस उपकरणांमध्ये ओव्हरहँगिंग भूमिती असू शकतो. उदाहरणार्थ आम्ही दोन पीएमएमए पॅटर्न केलेले आणि इलेक्ट्रोफॉर्म केलेले स्तर तयार करतो ज्याचे पीएमएमए नंतर सोडले जाते. पुढे, वेफर्स मार्गदर्शक पिनसह समोरासमोर संरेखित केले जातात आणि गरम दाबाने एकत्र दाबा. एका सब्सट्रेटवरील बलिदानाचा थर काढून टाकला जातो ज्यामुळे एक थर दुसऱ्याशी जोडला जातो. इतर नॉन-LIGA आधारित मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग तंत्र देखील विविध जटिल बहुस्तरीय संरचनांच्या निर्मितीसाठी आमच्याकडे उपलब्ध आहेत.

 

 

 

सॉलिड फ्रीफॉर्म मायक्रोफॅब्रिकेशन प्रक्रिया: अॅडिटीव्ह मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंगचा वापर जलद प्रोटोटाइपिंगसाठी केला जातो. या मायक्रोमशिनिंग पद्धतीने कॉम्प्लेक्स 3D स्ट्रक्चर्स मिळू शकतात आणि कोणतीही सामग्री काढली जात नाही. मायक्रोस्टेरिओलिथोग्राफी प्रक्रियेमध्ये लिक्विड थर्मोसेटिंग पॉलिमर, फोटोइनिशिएटर आणि 1 मायक्रॉन इतका लहान व्यास आणि सुमारे 10 मायक्रॉनच्या थर जाडीचा उच्च केंद्रित लेसर स्रोत वापरला जातो. हे मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग तंत्र मात्र नॉनकंडक्टिंग पॉलिमर स्ट्रक्चर्सच्या उत्पादनापुरते मर्यादित आहे. दुसरी मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग पद्धत, म्हणजे “इन्स्टंट मास्किंग” किंवा “इलेक्ट्रोकेमिकल फॅब्रिकेशन” किंवा EFAB म्हणूनही ओळखली जाते, ज्यामध्ये फोटोलिथोग्राफी वापरून इलास्टोमेरिक मास्कचे उत्पादन समाविष्ट असते. त्यानंतर इलेक्ट्रोडपोझिशन बाथमध्ये मास्क सब्सट्रेटवर दाबला जातो जेणेकरून इलास्टोमर सब्सट्रेटशी सुसंगत होईल आणि संपर्क भागात प्लेटिंग सोल्यूशन वगळेल. मुखवटा घातलेले नसलेले क्षेत्र मास्कच्या आरशाच्या प्रतिमेप्रमाणे इलेक्ट्रोड जमा केले जातात. बलिदान फिलर वापरून, जटिल 3D आकार मायक्रोफेब्रिकेटेड आहेत. या “इन्स्टंट मास्किंग” मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग/मायक्रोमशिनिंग पद्धतीमुळे ओव्हरहॅंग्स, कमानी... इ. तयार करणे देखील शक्य होते.