Microscale Manufacturing / 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. Noen ganger kan de totale dimensjonene til et mikroprodusert produkt være større, men vi bruker fortsatt dette begrepet for å referere til prinsippene og prosessene som er involvert. Vi bruker mikroproduksjonsmetoden for å lage følgende typer enheter:

 

 

 

Mikroelektroniske enheter: Typiske eksempler er halvlederbrikker som fungerer basert på elektriske og elektroniske prinsipper.

 

Mikromekaniske enheter: Dette er produkter som er rent mekaniske, for eksempel svært små gir og hengsler.

 

Mikroelektromekaniske enheter: Vi bruker mikroproduksjonsteknikker for å kombinere mekaniske, elektriske og elektroniske elementer i svært små lengdeskalaer. De fleste av våre sensorer er i denne kategorien.

 

Mikroelektromekaniske systemer (MEMS): Disse mikroelektromekaniske enhetene har også et integrert elektrisk system i ett produkt. Våre populære kommersielle produkter i denne kategorien er MEMS-akselerometre, kollisjonsputesensorer og digitale mikrospeilenheter.

 

 

 

Avhengig av produktet som skal produseres, implementerer vi en av følgende store mikroproduksjonsmetoder:

 

BULK MICROMACHINING: Dette er en relativt eldre metode som bruker orienteringsavhengige etsninger på enkrystall silisium. Tilnærmingen til bulkmikromaskinering er basert på etsing ned i en overflate, og stopp på visse krystallflater, dopede områder og etsbare filmer for å danne den nødvendige strukturen. Typiske produkter vi er i stand til å mikroprodusere ved bruk av bulkmikromaskineringsteknikk er:

 

- Små utkragere

 

- V-riller i silisium for justering og fiksering av optiske fibre.

 

OVERFLATEMIKROMASJINERING: Dessverre er bulkmikromaskinbearbeiding begrenset til enkeltkrystallmaterialer, siden polykrystallinske materialer ikke vil maskinere med forskjellige hastigheter i forskjellige retninger ved å bruke våte etsemidler. Derfor skiller overflatemikromaskinering seg ut som et alternativ til bulkmikromaskinering. Et avstandsstykke eller offerlag som fosfosilikatglass avsettes ved bruk av CVD-prosess på et silisiumsubstrat. Generelt sett er strukturelle tynne filmlag av polysilisium, metall, metallegeringer, dielektrikum avsatt på avstandslaget. Ved bruk av tørre etsningsteknikker blir de strukturelle tynnfilmlagene mønstret og våtetsing brukes til å fjerne offerlaget, noe som resulterer i frittstående strukturer som utkragere. Det er også mulig å bruke kombinasjoner av bulk- og overflatemikromaskineringsteknikker for å gjøre noen design om til produkter. Typiske produkter egnet for mikroproduksjon ved bruk av en kombinasjon av de to ovennevnte teknikkene:

 

- Mikrolamper i submilimetrisk størrelse (i størrelsesorden 0,1 mm)

 

- Trykksensorer

 

- Mikropumper

 

- Mikromotorer

 

- Aktuatorer

 

- Mikro-væskestrømningsenheter

 

Noen ganger, for å oppnå høye vertikale strukturer, utføres mikroproduksjon på store flate strukturer horisontalt, og deretter roteres eller brettes strukturene til en oppreist stilling ved bruk av teknikker som sentrifugering eller mikromontering med prober. Likevel kan svært høye strukturer oppnås i enkrystall silisium ved bruk av silisiumfusjonsbinding og dyp reaktiv ionesning. Deep Reactive Ion Etching (DRIE) mikroproduksjonsprosess utføres på to separate wafere, deretter justert og fusjonsbundet for å produsere svært høye strukturer som ellers ville vært umulige.

 

 

 

LIGA MICROMANFACTURING PROSESSER: LIGA-prosessen kombinerer røntgenlitografi, elektroavsetning, støping og involverer generelt følgende trinn:

 

 

 

1. Et par hundre mikrometer tykt polymetylmetakrylat (PMMA) resistlag avsettes på det primære substratet.

 

2. PMMA er utviklet ved hjelp av kollimerte røntgenstråler.

 

3. Metall blir elektroavsatt på det primære underlaget.

 

4. PMMA er strippet og en frittstående metallstruktur gjenstår.

 

5. Vi bruker den gjenværende metallstrukturen som form og utfører sprøytestøping av plast.

 

 

 

Hvis du analyserer de grunnleggende fem trinnene ovenfor, kan vi oppnå:

 

 

 

- Frittstående metallkonstruksjoner

 

- Sprøytestøpte plastkonstruksjoner

 

- Ved å bruke sprøytestøpt struktur som et emne kan vi investere støpte metalldeler eller slipstøpte keramiske deler.

 

 

 

LIGA-mikroproduksjons-/mikrobearbeidingsprosessene er tidkrevende og kostbare. Imidlertid produserer LIGA mikromaskinering disse submikron presisjonsformene som kan brukes til å gjenskape de ønskede strukturene med distinkte fordeler. LIGA micromanufacturing kan for eksempel brukes til å fremstille veldig sterke miniatyrmagneter fra sjeldne jordartspulver. Pulveret av sjeldne jordarter blandes med et epoksybindemiddel og presses til PMMA-formen, herdes under høyt trykk, magnetiseres under sterke magnetiske felt og til slutt løses PMMA opp og etterlater de bittesmå sterke sjeldne-jords-magnetene som er et av underverkene til mikroproduksjon / mikromaskinering. Vi er også i stand til å utvikle MEMS-mikroproduksjons-/mikromaskinteknikker på flere nivåer gjennom diffusjonsbinding i waferskala. I utgangspunktet kan vi ha overhengende geometrier innenfor MEMS-enheter, ved å bruke en batchdiffusjonsbinding og frigjøringsprosedyre. For eksempel forbereder vi to PMMA-mønstrede og elektroformede lag med PMMA deretter utgitt. Deretter justeres skivene ansikt til ansikt med styrestifter og presspasses sammen i en varmpress. Offerlaget på et av underlagene etses bort, noe som resulterer i at ett av lagene bindes til det andre. Andre ikke-LIGA-baserte mikroproduksjonsteknikker er også tilgjengelige for oss for fremstilling av ulike komplekse flerlagsstrukturer.

 

 

 

SOLID FRIFORM MIKROFABRIKSJONSPROSESSER: Additiv mikroproduksjon brukes til rask prototyping. Komplekse 3D-strukturer kan oppnås ved denne mikrobearbeidingsmetoden og ingen materialfjerning finner sted. Mikrostereolitografiprosessen bruker flytende termoherdende polymerer, fotoinitiator og en sterkt fokusert laserkilde til en diameter så liten som 1 mikron og lagtykkelser på omtrent 10 mikron. Denne mikrofremstillingsteknikken er imidlertid begrenset til produksjon av ikke-ledende polymerstrukturer. En annen mikrofremstillingsmetode, nemlig "instant maskering" eller også kjent som "elektrokjemisk fabrikasjon" eller EFAB involverer produksjon av en elastomer maske ved bruk av fotolitografi. Masken presses deretter mot substratet i et elektroavsetningsbad slik at elastomeren tilpasser seg substratet og utelukker pletteringsløsning i kontaktområder. Områder som ikke er maskert blir elektroavsatt som speilbilde av masken. Ved hjelp av et offerfyllstoff blir komplekse 3D-former mikrofabrikert. Denne "instant maskering" mikrofremstillings- / mikrobearbeidingsmetoden gjør det også mulig å produsere overheng, buer osv.