మైక్రోస్కేల్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ / మైక్రోమ్యానుఫ్యాక్చరింగ్ / మైక్రోమ్యాచినింగ్ / 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. కొన్నిసార్లు సూక్ష్మంగా తయారు చేయబడిన ఉత్పత్తి యొక్క మొత్తం కొలతలు పెద్దవిగా ఉండవచ్చు, కానీ మేము ఇప్పటికీ ఈ పదాన్ని కలిగి ఉన్న సూత్రాలు మరియు ప్రక్రియలను సూచించడానికి ఉపయోగిస్తాము. మేము క్రింది రకాల పరికరాలను తయారు చేయడానికి సూక్ష్మ తయారీ విధానాన్ని ఉపయోగిస్తాము:

 

 

 

మైక్రోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు: ఎలక్ట్రికల్ & ఎలక్ట్రానిక్ సూత్రాల ఆధారంగా పనిచేసే సెమీకండక్టర్ చిప్‌లు సాధారణ ఉదాహరణలు.

 

మైక్రోమెకానికల్ పరికరాలు: ఇవి చాలా చిన్న గేర్లు మరియు కీలు వంటి పూర్తిగా యాంత్రిక స్వభావం కలిగిన ఉత్పత్తులు.

 

మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ పరికరాలు: మేము మెకానికల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ మూలకాలను చాలా చిన్న పొడవు ప్రమాణాలలో కలపడానికి సూక్ష్మ తయారీ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాము. మా సెన్సార్‌లలో చాలా వరకు ఈ వర్గంలో ఉన్నాయి.

 

మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్స్ (MEMS): ఈ మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ పరికరాలు ఒక ఉత్పత్తిలో ఏకీకృత విద్యుత్ వ్యవస్థను కూడా కలిగి ఉంటాయి. ఈ వర్గంలోని మా ప్రసిద్ధ వాణిజ్య ఉత్పత్తులు MEMS యాక్సిలరోమీటర్లు, ఎయిర్-బ్యాగ్ సెన్సార్లు మరియు డిజిటల్ మైక్రోమిర్రర్ పరికరాలు.

 

 

 

తయారు చేయవలసిన ఉత్పత్తిపై ఆధారపడి, మేము క్రింది ప్రధాన సూక్ష్మ తయారీ పద్ధతుల్లో ఒకదాన్ని అమలు చేస్తాము:

 

బల్క్ మైక్రోమాచినింగ్: ఇది సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్‌పై ఓరియంటేషన్-ఆధారిత ఎట్చ్‌లను ఉపయోగించే సాపేక్షంగా పాత పద్ధతి. బల్క్ మైక్రోమ్యాచింగ్ విధానం అనేది ఒక ఉపరితలంపై చెక్కడం మరియు అవసరమైన నిర్మాణాన్ని రూపొందించడానికి నిర్దిష్ట క్రిస్టల్ ముఖాలు, డోప్డ్ ప్రాంతాలు మరియు ఎట్చెబుల్ ఫిల్మ్‌లపై ఆపివేయడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. బల్క్ మైక్రోమ్యాచినింగ్ టెక్నిక్‌ని ఉపయోగించి మేము మైక్రోమ్యాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ చేయగల సాధారణ ఉత్పత్తులు:

 

- చిన్న కాంటిలివర్లు

 

- ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ల అమరిక మరియు స్థిరీకరణ కోసం సిలికాన్‌లో V-గ్రోవ్‌లు.

 

ఉపరితల మైక్రోమ్యాచినింగ్: దురదృష్టవశాత్తూ బల్క్ మైక్రోమచినింగ్ సింగిల్-క్రిస్టల్ మెటీరియల్‌లకు పరిమితం చేయబడింది, ఎందుకంటే పాలీక్రిస్టలైన్ మెటీరియల్‌లు వెట్ ఎచాంట్‌లను ఉపయోగించి వేర్వేరు దిశల్లో వేర్వేరు రేట్ల వద్ద మెషిన్ చేయబడవు. అందువల్ల ఉపరితల మైక్రోమచినింగ్ బల్క్ మైక్రోమచినింగ్‌కు ప్రత్యామ్నాయంగా నిలుస్తుంది. ఫాస్ఫోసిలికేట్ గ్లాస్ వంటి స్పేసర్ లేదా త్యాగం చేసే పొర సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై CVD ప్రక్రియను ఉపయోగించి జమ చేయబడుతుంది. సాధారణంగా చెప్పాలంటే, పాలీసిలికాన్, మెటల్, మెటల్ మిశ్రమాలు, విద్యుద్వాహకము యొక్క నిర్మాణ సన్నని చలనచిత్ర పొరలు స్పేసర్ పొరపై జమ చేయబడతాయి. డ్రై ఎచింగ్ టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించి, స్ట్రక్చరల్ థిన్ ఫిల్మ్ లేయర్‌లు నమూనాగా ఉంటాయి మరియు త్యాగం చేసే పొరను తొలగించడానికి వెట్ ఎచింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది, తద్వారా కాంటిలివర్‌ల వంటి స్వేచ్ఛా నిర్మాణాలు ఏర్పడతాయి. కొన్ని డిజైన్‌లను ఉత్పత్తులుగా మార్చడానికి బల్క్ మరియు సర్ఫేస్ మైక్రోమచినింగ్ టెక్నిక్‌ల కలయికలను ఉపయోగించడం కూడా సాధ్యమే. పై రెండు పద్ధతుల కలయికను ఉపయోగించి సూక్ష్మ తయారీకి అనువైన సాధారణ ఉత్పత్తులు:

 

- సబ్‌మిలిమెట్రిక్ సైజు మైక్రోల్యాంప్‌లు (0.1 మిమీ సైజు క్రమంలో)

 

- ప్రెజర్ సెన్సార్లు

 

- మైక్రోపంప్స్

 

- మైక్రోమోటర్లు

 

- యాక్యుయేటర్లు

 

- సూక్ష్మ ద్రవ ప్రవాహ పరికరాలు

 

కొన్నిసార్లు, అధిక నిలువు నిర్మాణాలను పొందేందుకు, సూక్ష్మ తయారీని అడ్డంగా పెద్ద ఫ్లాట్ నిర్మాణాలపై నిర్వహిస్తారు, ఆపై నిర్మాణాలను సెంట్రిఫ్యూజింగ్ లేదా ప్రోబ్స్‌తో మైక్రోఅసెంబ్లీ వంటి పద్ధతులను ఉపయోగించి నిటారుగా ఉండే స్థితికి తిప్పడం లేదా మడవటం జరుగుతుంది. ఇంకా చాలా పొడవైన నిర్మాణాలను సిలికాన్ ఫ్యూజన్ బాండింగ్ మరియు డీప్ రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ ఉపయోగించి సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్‌లో పొందవచ్చు. డీప్ రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (DRIE) మైక్రోమ్యాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ ప్రక్రియ రెండు వేర్వేరు పొరలపై నిర్వహించబడుతుంది, తర్వాత సమలేఖనం చేయబడి మరియు ఫ్యూజన్ బంధించి చాలా పొడవైన నిర్మాణాలను ఉత్పత్తి చేయడం అసాధ్యం.

 

 

 

LIGA సూక్ష్మ తయారీ ప్రక్రియలు: LIGA ప్రక్రియ ఎక్స్-రే లితోగ్రఫీ, ఎలక్ట్రోడెపోజిషన్, మోల్డింగ్‌ను మిళితం చేస్తుంది మరియు సాధారణంగా క్రింది దశలను కలిగి ఉంటుంది:

 

 

 

1. కొన్ని వందల మైక్రాన్ల మందపాటి పాలీమిథైల్మెటాక్రిలేట్ (PMMA) నిరోధక పొర ప్రాథమిక ఉపరితలంపై నిక్షిప్తం చేయబడింది.

 

2. PMMA కొలిమేటెడ్ ఎక్స్-కిరణాలను ఉపయోగించి అభివృద్ధి చేయబడింది.

 

3. మెటల్ ప్రాథమిక ఉపరితలంపై ఎలక్ట్రోడెపోజిట్ చేయబడింది.

 

4. PMMA తొలగించబడింది మరియు ఒక ఫ్రీస్టాండింగ్ మెటల్ నిర్మాణం మిగిలి ఉంది.

 

5. మేము మిగిలిన మెటల్ నిర్మాణాన్ని ఒక అచ్చుగా ఉపయోగిస్తాము మరియు ప్లాస్టిక్స్ యొక్క ఇంజెక్షన్ మోల్డింగ్ను నిర్వహిస్తాము.

 

 

 

మీరు పైన ఉన్న ప్రాథమిక ఐదు దశలను విశ్లేషిస్తే, LIGA మైక్రోమ్యానుఫ్యాక్చరింగ్ / మైక్రోమ్యాచింగ్ టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించి మనం పొందవచ్చు:

 

 

 

- ఫ్రీస్టాండింగ్ మెటల్ నిర్మాణాలు

 

- ఇంజెక్షన్ అచ్చు ప్లాస్టిక్ నిర్మాణాలు

 

- ఇంజెక్షన్ మౌల్డ్ స్ట్రక్చర్‌ను ఖాళీగా ఉపయోగించి మనం కాస్ట్ మెటల్ భాగాలు లేదా స్లిప్-కాస్ట్ సిరామిక్ భాగాలను పెట్టుబడి పెట్టవచ్చు.

 

 

 

LIGA మైక్రోమాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ / మైక్రోమ్యాచింగ్ ప్రక్రియలు సమయం తీసుకుంటాయి మరియు ఖరీదైనవి. అయితే LIGA మైక్రోమచినింగ్ ఈ సబ్‌మైక్రాన్ ప్రెసిషన్ అచ్చులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, వీటిని విభిన్న ప్రయోజనాలతో కావలసిన నిర్మాణాలను ప్రతిరూపం చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అరుదైన-భూమి పొడుల నుండి చాలా బలమైన సూక్ష్మ అయస్కాంతాలను రూపొందించడానికి ఉదాహరణకు LIGA సూక్ష్మ తయారీని ఉపయోగించవచ్చు. అరుదైన-ఎర్త్ పౌడర్‌లను ఎపాక్సీ బైండర్‌తో కలిపి PMMA అచ్చుకు నొక్కి, అధిక పీడనం కింద నయం చేసి, బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాల కింద అయస్కాంతీకరించి, చివరకు PMMA కరిగిపోతుంది, ఇవి చిన్న బలమైన అరుదైన-భూమి అయస్కాంతాలను వదిలివేస్తాయి. సూక్ష్మ తయారీ / మైక్రోమ్యాచింగ్. మేము వేఫర్-స్కేల్ డిఫ్యూజన్ బాండింగ్ ద్వారా బహుళస్థాయి MEMS మైక్రోమాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ / మైక్రోమ్యాచింగ్ టెక్నిక్‌లను అభివృద్ధి చేయగలము. ప్రాథమికంగా మనం బ్యాచ్ డిఫ్యూజన్ బాండింగ్ మరియు రిలీజ్ ప్రొసీజర్‌ని ఉపయోగించి MEMS పరికరాలలో ఓవర్‌హాంగింగ్ జ్యామితిని కలిగి ఉండవచ్చు. ఉదాహరణకు మేము రెండు PMMA నమూనా మరియు ఎలక్ట్రోఫార్మ్డ్ లేయర్‌లను PMMAతో సిద్ధం చేస్తాము. తర్వాత, వేఫర్‌లు గైడ్ పిన్‌లతో ముఖాముఖిగా సమలేఖనం చేయబడతాయి మరియు హాట్ ప్రెస్‌లో కలిసి సరిపోయేలా నొక్కండి. సబ్‌స్ట్రేట్‌లలో ఒకదానిపై త్యాగం చేసే పొర చెక్కబడి ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా పొరల్లో ఒకటి మరొకదానికి బంధించబడుతుంది. వివిధ సంక్లిష్ట బహుళస్థాయి నిర్మాణాల తయారీకి ఇతర నాన్-LIGA ఆధారిత సూక్ష్మ తయారీ పద్ధతులు కూడా మాకు అందుబాటులో ఉన్నాయి.

 

 

 

సాలిడ్ ఫ్రీఫారమ్ మైక్రోఫ్యాబ్రికేషన్ ప్రక్రియలు: వేగవంతమైన ప్రోటోటైపింగ్ కోసం సంకలిత సూక్ష్మ తయారీ ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ మైక్రోమచినింగ్ పద్ధతి ద్వారా సంక్లిష్టమైన 3D నిర్మాణాలను పొందవచ్చు మరియు పదార్థ తొలగింపు జరగదు. మైక్రోస్టెరియోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియలో లిక్విడ్ థర్మోసెట్టింగ్ పాలిమర్‌లు, ఫోటోఇనిషియేటర్ మరియు 1 మైక్రాన్ మరియు లేయర్ మందం 10 మైక్రాన్‌ల వరకు చిన్న వ్యాసం కలిగిన అత్యంత ఫోకస్ చేయబడిన లేజర్ మూలాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. అయితే ఈ సూక్ష్మ తయారీ సాంకేతికత నాన్ కండక్టింగ్ పాలిమర్ నిర్మాణాల ఉత్పత్తికి పరిమితం చేయబడింది. మరొక సూక్ష్మ తయారీ పద్ధతి, అవి “తక్షణ మాస్కింగ్” లేదా “ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఫాబ్రికేషన్” లేదా EFAB అని కూడా పిలుస్తారు, ఫోటోలిథోగ్రఫీని ఉపయోగించి ఎలాస్టోమెరిక్ మాస్క్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ముసుగును ఎలక్ట్రోడెపోజిషన్ బాత్‌లో సబ్‌స్ట్రేట్‌కి వ్యతిరేకంగా నొక్కాలి, తద్వారా ఎలాస్టోమర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు సంపర్క ప్రదేశాలలో లేపన ద్రావణాన్ని మినహాయిస్తుంది. ముసుగు లేని ప్రాంతాలు ముసుగు యొక్క అద్దం చిత్రంగా ఎలక్ట్రోడెపోజిట్ చేయబడతాయి. త్యాగం చేసే పూరకాన్ని ఉపయోగించి, సంక్లిష్టమైన 3D ఆకారాలు మైక్రోఫ్యాబ్రికేట్ చేయబడతాయి. ఈ "ఇన్‌స్టంట్ మాస్కింగ్" మైక్రోమాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ / మైక్రోమ్యాచినింగ్ పద్ధతి ఓవర్‌హాంగ్‌లు, ఆర్చ్‌లు... మొదలైన వాటిని ఉత్పత్తి చేయడం కూడా సాధ్యం చేస్తుంది.