Mikro Ölçekli İmalat / Mikro İmalat / Mikro İşleme / MEMS

MİKROMACHINING, MİKRO ÖLÇEKLİ ÜRETİM, MİKROFABRİKASYON or MICROMACHINING_cc781905-5cde-136_bad5c3 için mikroişlemcilerimizin mikroişlemlerini ve mikroişlemlerimizi mikroişlemlere uygun hale getirme Bazen mikro-üretimli bir ürünün genel boyutları daha büyük olabilir, ancak yine de bu terimi, ilgili ilke ve süreçlere atıfta bulunmak için kullanıyoruz. Aşağıdaki cihaz türlerini yapmak için mikro üretim yaklaşımını kullanıyoruz:

 

 

 

Mikroelektronik Cihazlar: Tipik örnekler, elektrik ve elektronik prensiplere dayalı olarak çalışan yarı iletken çiplerdir.

 

Mikromekanik Cihazlar: Çok küçük dişliler ve menteşeler gibi doğası gereği tamamen mekanik olan ürünlerdir.

 

Mikroelektromekanik Cihazlar: Mekanik, elektrik ve elektronik elemanları çok küçük uzunluk ölçeklerinde birleştirmek için mikro üretim teknikleri kullanıyoruz. Sensörlerimizin çoğu bu kategoridedir.

 

Mikroelektromekanik Sistemler (MEMS): Bu mikroelektromekanik cihazlar aynı zamanda entegre bir elektrik sistemini tek bir üründe birleştirir. Bu kategorideki popüler ticari ürünlerimiz MEMS ivmeölçerler, hava yastığı sensörleri ve dijital mikro ayna cihazlarıdır.

 

 

 

Üretilecek ürüne bağlı olarak, aşağıdaki başlıca mikro üretim yöntemlerinden birini uyguluyoruz:

 

TOPLU MİKROMALI İŞLEME: Bu, tek kristal silikon üzerinde oryantasyona bağlı dağlamalar kullanan nispeten daha eski bir yöntemdir. Toplu mikro işleme yaklaşımı, bir yüzeye aşındırmaya ve gerekli yapıyı oluşturmak için belirli kristal yüzeylerde, katkılı bölgelerde ve aşındırılabilir filmlerde durmaya dayanır. Toplu mikro işleme tekniğini kullanarak mikro üretim yapabildiğimiz tipik ürünler şunlardır:

 

- Küçük konsollar

 

- Optik fiberlerin hizalanması ve sabitlenmesi için silikondan V-oluklar.

 

YÜZEY MİKROMALI İŞLEME: Ne yazık ki toplu mikro işleme, tek kristalli malzemelerle sınırlıdır, çünkü polikristal malzemeler, ıslak aşındırıcılar kullanılarak farklı yönlerde farklı hızlarda işlenmeyecektir. Bu nedenle yüzey mikro işleme, toplu mikro işlemeye bir alternatif olarak öne çıkıyor. Fosfosilikat cam gibi bir aralayıcı veya geçici katman, bir silikon substrat üzerine CVD işlemi kullanılarak biriktirilir. Genel olarak konuşursak, polisilikon, metal, metal alaşımları, dielektriklerden oluşan yapısal ince film tabakaları, aralayıcı tabaka üzerinde biriktirilir. Kuru aşındırma teknikleri kullanılarak, yapısal ince film katmanları modellenir ve kurban katmanı çıkarmak için ıslak aşındırma kullanılır, böylece konsollar gibi bağımsız yapılar elde edilir. Bazı tasarımları ürünlere dönüştürmek için toplu ve yüzey mikro işleme tekniklerinin kombinasyonlarını kullanmak da mümkündür. Yukarıdaki iki tekniğin bir kombinasyonu kullanılarak mikro üretime uygun tipik ürünler:

 

- Submilimetrik boyutlu mikro lambalar (0,1 mm boyutunda)

 

- Basınç sensörleri

 

- Mikro pompalar

 

- Mikromotorlar

 

- Aktüatörler

 

- Mikro-akışkan akış cihazları

 

Bazen, yüksek dikey yapılar elde etmek için, büyük düz yapılar üzerinde yatay olarak mikro imalat yapılır ve daha sonra yapılar, santrifüjleme veya problarla mikro montaj gibi teknikler kullanılarak döndürülür veya dik konuma katlanır. Yine de, silikon füzyon bağlama ve derin reaktif iyon aşındırma kullanılarak tek kristal silikonda çok uzun yapılar elde edilebilir. Derin Reaktif İyon Aşındırma (DRIE) mikro üretim işlemi, iki ayrı plaka üzerinde gerçekleştirilir, daha sonra aksi takdirde imkansız olan çok yüksek yapılar üretmek için hizalanır ve füzyon yapıştırılır.

 

 

 

LIGA MİKROMALI ÜRETİM SÜREÇLERİ: LIGA işlemi, X-ışını litografisini, elektrodepozisyonu, kalıplamayı birleştirir ve genellikle aşağıdaki adımları içerir:

 

 

 

1. Birkaç yüz mikron kalınlığında polimetilmetakrilat (PMMA) direnç katmanı, birincil substrat üzerinde biriktirilir.

 

2. PMMA, paralelleştirilmiş X-ışınları kullanılarak geliştirilmiştir.

 

3. Metal, birincil substrat üzerine elektro-çökeltilir.

 

4. PMMA sıyrılır ve bağımsız bir metal yapı kalır.

 

5. Kalan metal yapıyı kalıp olarak kullanıyoruz ve plastiklerin enjeksiyon dökümünü yapıyoruz.

 

 

 

Yukarıdaki temel beş adımı analiz ederseniz, LIGA mikro üretim / mikro işleme tekniklerini kullanarak şunları elde edebiliriz:

 

 

 

- Bağımsız metal yapılar

 

- Enjeksiyonla kalıplanmış plastik yapılar

 

- Enjeksiyon kalıplı yapıyı boşluk olarak kullanarak, döküm metal parçalara veya kayar döküm seramik parçalara yatırım yapabiliriz.

 

 

 

LIGA mikro üretim / mikro işleme süreçleri zaman alıcı ve pahalıdır. Ancak LIGA mikro işleme, istenen yapıları belirgin avantajlarla çoğaltmak için kullanılabilen bu mikron altı hassas kalıpları üretir. LIGA mikro imalat, örneğin, nadir toprak tozlarından çok güçlü minyatür mıknatıslar üretmek için kullanılabilir. Nadir toprak tozları bir epoksi bağlayıcı ile karıştırılarak PMMA kalıbına preslenir, yüksek basınç altında kürlenir, güçlü manyetik alanlar altında manyetize edilir ve son olarak PMMA çözülür ve geride dünyanın harikalarından biri olan minik güçlü nadir toprak mıknatısları bırakılır. mikro üretim / mikro işleme. Ayrıca gofret ölçekli difüzyon bağlama yoluyla çok seviyeli MEMS mikro üretim / mikro işleme teknikleri geliştirme yeteneğine sahibiz. Temel olarak, bir toplu difüzyon bağlama ve serbest bırakma prosedürü kullanarak MEMS cihazları içinde sarkan geometrilere sahip olabiliriz. Örneğin, daha sonra serbest bırakılan PMMA ile iki PMMA desenli ve elektro biçimlendirilmiş katman hazırlıyoruz. Daha sonra, gofretler kılavuz pimlerle yüz yüze hizalanır ve sıcak preste birbirine geçirilir. Substratlardan birinin üzerindeki feda edilen katman aşındırılarak çıkarılır ve bu da katmanlardan birinin diğerine bağlanmasıyla sonuçlanır. Çeşitli karmaşık çok katmanlı yapıların üretimi için LIGA tabanlı olmayan diğer mikro üretim teknikleri de bizim için mevcuttur.

 

 

 

SOLID FREEFORM MİKROFABRİKASYON SÜREÇLERİ: Hızlı prototipleme için katkılı mikro üretim kullanılır. Bu mikro işleme yöntemiyle karmaşık 3B yapılar elde edilebilir ve malzeme kaldırma gerçekleşmez. Mikrostereolitografi işlemi, sıvı ısıyla sertleşen polimerler, foto başlatıcı ve 1 mikron kadar küçük bir çapa ve yaklaşık 10 mikron katman kalınlıklarına kadar yüksek oranda odaklanmış bir lazer kaynağı kullanır. Ancak bu mikro üretim tekniği, iletken olmayan polimer yapılarının üretimi ile sınırlıdır. Diğer bir mikro üretim yöntemi, yani “anında maskeleme” veya “elektrokimyasal üretim” veya EFAB olarak da bilinir, fotolitografi kullanılarak elastomerik bir maskenin üretilmesini içerir. Maske daha sonra bir elektrodepozisyon banyosunda substrata bastırılır, böylece elastomer substrata uyum sağlar ve temas alanlarındaki kaplama solüsyonunu dışarıda bırakır. Maskelenmemiş alanlar, maskenin ayna görüntüsü olarak elektro-çökeltilir. Kurbanlık bir dolgu maddesi kullanılarak, karmaşık 3D şekiller mikrofabrikasyona tabi tutulur. Bu “anında maskeleme” mikro üretim / mikro işleme yöntemi, çıkıntılar, kemerler… vb. üretmeyi de mümkün kılar.