مائیکرو اسکیل مینوفیکچرنگ / مائیکرو مینوفیکچرنگ / مائیکرو مشیننگ / 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. بعض اوقات مائیکرو مینوفیکچرڈ پروڈکٹ کی مجموعی جہتیں بڑی ہو سکتی ہیں، لیکن ہم پھر بھی اس اصطلاح کا استعمال ان اصولوں اور عمل کا حوالہ دینے کے لیے کرتے ہیں جو اس میں شامل ہیں۔ ہم مندرجہ ذیل قسم کے آلات بنانے کے لیے مائیکرو مینوفیکچرنگ اپروچ استعمال کرتے ہیں:

 

 

 

مائیکرو الیکٹرانک آلات: عام مثالیں سیمی کنڈکٹر چپس ہیں جو برقی اور الیکٹرانک اصولوں کی بنیاد پر کام کرتی ہیں۔

 

مائیکرو مکینیکل ڈیوائسز: یہ وہ پروڈکٹس ہیں جو مکمل طور پر مکینیکل نوعیت کے ہوتے ہیں جیسے کہ بہت چھوٹے گیئرز اور قلابے۔

 

مائیکرو الیکٹرو مکینیکل ڈیوائسز: ہم میکینیکل، الیکٹریکل اور الیکٹرانک عناصر کو بہت چھوٹی لمبائی کے پیمانے پر یکجا کرنے کے لیے مائیکرو مینوفیکچرنگ تکنیک استعمال کرتے ہیں۔ ہمارے زیادہ تر سینسر اس زمرے میں ہیں۔

 

مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹمز (MEMS): یہ مائیکرو الیکٹرو مکینیکل آلات ایک پروڈکٹ میں ایک مربوط برقی نظام کو بھی شامل کرتے ہیں۔ اس زمرے میں ہماری مقبول تجارتی مصنوعات MEMS ایکسلرومیٹر، ایئر بیگ سینسرز اور ڈیجیٹل مائکرو مرر ڈیوائسز ہیں۔

 

 

 

من گھڑت پروڈکٹ پر منحصر ہے، ہم مندرجہ ذیل بڑے مائیکرو مینوفیکچرنگ طریقوں میں سے ایک کو تعینات کرتے ہیں:

 

بلک مائیکرومشیننگ: یہ نسبتاً پرانا طریقہ ہے جو سنگل کرسٹل سلیکون پر واقفیت پر منحصر اینچز کا استعمال کرتا ہے۔ بلک مائیکرو مشیننگ اپروچ کسی سطح پر نیچے کی طرف کھینچنے، اور مخصوص کرسٹل چہروں، ڈوپڈ ریجنز، اور ایچ ایبل فلموں کو مطلوبہ ڈھانچہ بنانے کے لیے رکنے پر مبنی ہے۔ عام مصنوعات جو ہم بلک مائیکرو مشیننگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے مائیکرو مینوفیکچرنگ کے قابل ہیں وہ ہیں:

 

- چھوٹے کینٹیلیور

 

- آپٹیکل ریشوں کی سیدھ اور فکسشن کے لیے سلیکون میں V-groves۔

 

سرفیس مائیکرو مشیننگ: بدقسمتی سے بلک مائیکرو مشیننگ واحد کرسٹل میٹریل تک محدود ہے، کیونکہ پولی کرسٹل لائن مواد گیلے اینچنٹس کا استعمال کرتے ہوئے مختلف سمتوں میں مختلف شرحوں پر مشین نہیں بنائے گا۔ لہذا سطحی مائیکرو مشیننگ بلک مائیکرو مشیننگ کے متبادل کے طور پر نمایاں ہے۔ ایک سپیسر یا قربانی کی پرت جیسے فاسفوسیلیکیٹ گلاس کو سی وی ڈی عمل کا استعمال کرتے ہوئے سلکان سبسٹریٹ پر جمع کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، پولی سیلیکون، دھات، دھاتی مرکبات، ڈائی الیکٹرکس کی ساختی پتلی فلمی تہوں کو اسپیسر پرت پر جمع کیا جاتا ہے۔ خشک اینچنگ کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے، ساختی پتلی فلم کی تہوں کو نمونہ بنایا جاتا ہے اور قربانی کی تہہ کو ہٹانے کے لیے گیلی اینچنگ کا استعمال کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں کینٹیلیور جیسے آزادانہ ڈھانچے بنتے ہیں۔ کچھ ڈیزائنوں کو مصنوعات میں تبدیل کرنے کے لیے بلک اور سطحی مائیکرو مشینی تکنیک کے امتزاج کا استعمال بھی ممکن ہے۔ مندرجہ بالا دو تکنیکوں کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے مائیکرو مینوفیکچرنگ کے لیے موزوں مخصوص مصنوعات:

 

- ذیلی ملی میٹرک سائز کے مائکرو لیمپس (0.1 ملی میٹر سائز کی ترتیب میں)

 

- پریشر سینسر

 

- مائیکرو پمپس

 

- مائیکرو موٹرز

 

- ایکچیوٹرز

 

- مائیکرو فلو فلو ڈیوائسز

 

بعض اوقات، اعلی عمودی ڈھانچے کو حاصل کرنے کے لیے، مائیکرو مینوفیکچرنگ بڑے فلیٹ ڈھانچے پر افقی طور پر انجام دی جاتی ہے اور پھر پروب کے ساتھ سینٹرفیوجنگ یا مائیکرو اسمبلی جیسی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے ڈھانچے کو گھمایا جاتا ہے یا سیدھی پوزیشن میں جوڑ دیا جاتا ہے۔ پھر بھی بہت لمبے ڈھانچے کو سنگل کرسٹل سلکان میں سلکان فیوژن بانڈنگ اور ڈیپ ری ایکٹیو آئن ایچنگ کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ڈیپ ری ایکٹیو آئن ایچنگ (DRIE) مائیکرو مینوفیکچرنگ کا عمل دو الگ الگ ویفرز پر کیا جاتا ہے، پھر سیدھ میں کیا جاتا ہے اور بہت لمبے ڈھانچے کو تیار کرنے کے لیے فیوژن بانڈ کیا جاتا ہے جو کہ دوسری صورت میں ناممکن ہوتا۔

 

 

 

LIGA مائیکرو مینوفیکچرنگ کے عمل: LIGA عمل ایکسرے لیتھوگرافی، الیکٹروڈپوزیشن، مولڈنگ کو یکجا کرتا ہے اور عام طور پر درج ذیل مراحل پر مشتمل ہوتا ہے:

 

 

 

1. چند سیکڑوں مائیکرون موٹی پولیمتھائل میٹاکریلیٹ (PMMA) مزاحمتی تہہ بنیادی سبسٹریٹ پر جمع کی جاتی ہے۔

 

2. پی ایم ایم اے کولیمیٹڈ ایکس رے کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ہے۔

 

3. دھات کو پرائمری سبسٹریٹ پر الیکٹرو جمع کیا جاتا ہے۔

 

4. PMMA چھین لیا گیا ہے اور ایک فری اسٹینڈنگ دھاتی ڈھانچہ باقی ہے۔

 

5. ہم باقی دھاتی ساخت کو مولڈ کے طور پر استعمال کرتے ہیں اور پلاسٹک کی انجیکشن مولڈنگ کرتے ہیں۔

 

 

 

اگر آپ اوپر دیے گئے بنیادی پانچ مراحل کا تجزیہ کرتے ہیں، تو LIGA مائیکرو مینوفیکچرنگ / مائیکرو مشینی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے ہم حاصل کر سکتے ہیں:

 

 

 

- فری اسٹینڈنگ دھاتی ڈھانچے

 

- انجکشن مولڈ پلاسٹک ڈھانچے

 

- انجیکشن مولڈ ڈھانچہ کو خالی کے طور پر استعمال کرتے ہوئے ہم کاسٹ میٹل پارٹس یا سلپ کاسٹ سیرامک پارٹس میں سرمایہ کاری کر سکتے ہیں۔

 

 

 

LIGA مائیکرو مینوفیکچرنگ / مائیکرو مشیننگ کے عمل وقت طلب اور مہنگے ہیں۔ تاہم LIGA مائیکرو مشیننگ یہ سب مائیکرون پریزیشن مولڈ تیار کرتی ہے جو کہ مطلوبہ ڈھانچے کو مختلف فوائد کے ساتھ نقل کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ LIGA مائیکرو مینوفیکچرنگ کو مثال کے طور پر نایاب زمین کے پاؤڈر سے بہت مضبوط چھوٹے میگنےٹ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نایاب زمین کے پاؤڈر کو ایپوکسی بائنڈر کے ساتھ ملایا جاتا ہے اور پی ایم ایم اے مولڈ میں دبایا جاتا ہے، زیادہ دباؤ میں ٹھیک کیا جاتا ہے، مضبوط مقناطیسی فیلڈز کے تحت مقناطیسی کیا جاتا ہے اور آخر میں پی ایم ایم اے چھوٹے مضبوط نایاب زمینی میگنےٹس کو پیچھے چھوڑ کر تحلیل ہو جاتا ہے جو کہ اس کے عجائبات میں سے ایک ہیں۔ مائیکرو مینوفیکچرنگ / مائیکرو مشیننگ۔ ہم ویفر اسکیل ڈفیوژن بانڈنگ کے ذریعے ملٹی لیول MEMS مائیکرو مینوفیکچرنگ / مائیکرو مشینی تکنیک تیار کرنے کے بھی اہل ہیں۔ بنیادی طور پر ہم بیچ ڈفیوژن بانڈنگ اور ریلیز کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے MEMS ڈیوائسز کے اندر جیومیٹریز کو اوور ہینگ کر سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر ہم دو پی ایم ایم اے پیٹرن والی اور الیکٹروفارمڈ پرتیں تیار کرتے ہیں جس کے بعد پی ایم ایم اے جاری کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، ویفرز کو گائیڈ پنوں کے ساتھ آمنے سامنے جوڑا جاتا ہے اور ایک گرم پریس میں ایک ساتھ دبائیں۔ ذیلی ذخائر میں سے ایک پر قربانی کی تہہ کو ہٹا دیا جاتا ہے جس کے نتیجے میں ایک تہہ دوسری سے جڑ جاتی ہے۔ دیگر غیر LIGA پر مبنی مائیکرو مینوفیکچرنگ تکنیکیں بھی ہمارے لیے مختلف پیچیدہ ملٹی لیئر ڈھانچے کی تیاری کے لیے دستیاب ہیں۔

 

 

 

ٹھوس فریفارم مائیکرو فیبریکیشن کے عمل: تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ کے لیے اضافی مائیکرو مینوفیکچرنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ پیچیدہ 3D ڈھانچے اس مائیکرو مشیننگ طریقہ سے حاصل کیے جاسکتے ہیں اور کوئی مواد ہٹانے کی جگہ نہیں لی جاتی ہے۔ Microstereolithography کے عمل میں مائع تھرموسیٹنگ پولیمر، photoinitiator اور ایک انتہائی فوکسڈ لیزر سورس کا استعمال ہوتا ہے جس کا قطر 1 مائیکرون جتنا چھوٹا ہوتا ہے اور تقریباً 10 مائیکرون کی پرت کی موٹائی ہوتی ہے۔ تاہم یہ مائیکرو مینوفیکچرنگ تکنیک نان کنڈکٹنگ پولیمر ڈھانچے کی پیداوار تک محدود ہے۔ ایک اور مائیکرو مینوفیکچرنگ طریقہ، یعنی "انسٹنٹ ماسکنگ" یا "الیکٹرو کیمیکل فیبریکیشن" یا EFAB کے نام سے بھی جانا جاتا ہے جس میں فوٹو لیتھوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے ایلسٹومیرک ماسک کی تیاری شامل ہے۔ اس کے بعد ماسک کو الیکٹروڈپوزیشن غسل میں سبسٹریٹ کے خلاف دبایا جاتا ہے تاکہ ایلسٹومر سبسٹریٹ کے مطابق ہو اور رابطے والے علاقوں میں پلیٹنگ محلول کو خارج کردے۔ وہ علاقے جو نقاب پوش نہیں ہیں وہ ماسک کے آئینے کی تصویر کے طور پر الیکٹروڈپوزٹ ہوتے ہیں۔ قربانی کے فلر کا استعمال کرتے ہوئے، پیچیدہ 3D شکلیں مائیکرو فیبریکٹ کی جاتی ہیں۔ یہ "فوری ماسکنگ" مائیکرو مینوفیکچرنگ / مائیکرو مشیننگ کا طریقہ اوور ہینگز، آرچز... وغیرہ پیدا کرنا بھی ممکن بناتا ہے۔