Sản xuất quy mô nhỏ / Sản xuất vi cơ / Vi gia công / MEMS

MICROMANUFACTURING, MICROSCALE MANUFACTURING or MICROMACHINING_cc781905-bb3b-136bad5cf58d_or MICROMACHINING_cc781905-bb3b-3194d-cac quy trình micromet và các quy trình siêu nhỏ của chúng tôi có kích thước phù hợp với các quy trình siêu nhỏ của chúng tôi. Đôi khi kích thước tổng thể của một sản phẩm vi sản xuất có thể lớn hơn, nhưng chúng tôi vẫn sử dụng thuật ngữ này để chỉ các nguyên tắc và quy trình có liên quan. Chúng tôi sử dụng phương pháp vi sản xuất để tạo ra các loại thiết bị sau:

 

 

 

Thiết bị vi điện tử: Ví dụ điển hình là chip bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên lý điện & điện tử.

 

Thiết bị vi cơ: Đây là những sản phẩm có bản chất hoàn toàn là cơ khí như bánh răng và bản lề rất nhỏ.

 

Thiết bị vi cơ điện tử: Chúng tôi sử dụng kỹ thuật vi sản xuất để kết hợp các yếu tố cơ, điện và điện tử ở quy mô chiều dài rất nhỏ. Hầu hết các cảm biến của chúng tôi đều thuộc loại này.

 

Hệ thống vi cơ điện tử (MEMS): Các thiết bị vi cơ điện tử này cũng kết hợp một hệ thống điện tích hợp trong một sản phẩm. Các sản phẩm thương mại phổ biến của chúng tôi trong danh mục này là gia tốc kế MEMS, cảm biến túi khí và thiết bị micromirror kỹ thuật số.

 

 

 

Tùy thuộc vào sản phẩm được chế tạo, chúng tôi triển khai một trong các phương pháp vi sản xuất chính sau:

 

LÀM VI MÔ SỐ LƯỢNG LỚN: Đây là một phương pháp tương đối cũ hơn, sử dụng các chất khắc phụ thuộc định hướng trên silicon đơn tinh thể. Phương pháp gia công vi cơ số lượng lớn dựa trên việc ăn mòn xuống một bề mặt và dừng lại trên một số mặt tinh thể, vùng pha tạp và màng có thể ăn mòn để tạo thành cấu trúc cần thiết. Các sản phẩm tiêu biểu mà chúng tôi có khả năng sản xuất vi mô bằng kỹ thuật gia công vi cơ số lượng lớn là:

 

- Công xôn nhỏ

 

- V-groves bằng silicon để căn chỉnh và cố định các sợi quang học.

 

VI MÔ BỀ MẶT: Thật không may, vi gia công số lượng lớn bị hạn chế đối với các vật liệu đơn tinh thể, vì các vật liệu đa tinh thể sẽ không gia công ở các tốc độ khác nhau theo các hướng khác nhau bằng cách sử dụng chất ăn mòn ướt. Do đó vi gia công bề mặt nổi bật như một giải pháp thay thế cho vi gia công số lượng lớn. Một miếng đệm hoặc lớp hy sinh như thủy tinh photphosilicat được lắng đọng bằng quá trình CVD trên chất nền silicon. Nói chung, các lớp màng mỏng cấu trúc của polysilicon, kim loại, hợp kim kim loại, chất điện môi được lắng đọng trên lớp đệm. Sử dụng kỹ thuật ăn mòn khô, các lớp màng mỏng cấu trúc được tạo hoa văn và quá trình khắc ướt được sử dụng để loại bỏ lớp tế bào, do đó tạo ra các cấu trúc đứng yên như công xôn. Cũng có thể là sử dụng kết hợp các kỹ thuật vi gia công số lượng lớn và bề mặt để biến một số thiết kế thành sản phẩm. Các sản phẩm điển hình thích hợp cho vi sản xuất sử dụng kết hợp hai kỹ thuật trên:

 

- Microlamps cỡ dưới đo (theo thứ tự cỡ 0,1 mm)

 

- Cảm biến áp suất

 

- Micropumps

 

- Động cơ vi mô

 

- Bộ truyền động

 

- Thiết bị dòng chất lỏng siêu nhỏ

 

Đôi khi, để có được các cấu trúc thẳng đứng cao, quá trình vi sản xuất được thực hiện trên các cấu trúc phẳng lớn theo chiều ngang và sau đó các cấu trúc được xoay hoặc gấp thành một vị trí thẳng đứng bằng cách sử dụng các kỹ thuật như ly tâm hoặc vi lắp ráp với đầu dò. Tuy nhiên, các cấu trúc rất cao có thể thu được trong silicon đơn tinh thể bằng cách sử dụng liên kết phản ứng tổng hợp silicon và quá trình khắc ion phản ứng sâu. Quá trình vi sản xuất Deep Reactive Ion Etching (DRIE) được thực hiện trên hai tấm wafer riêng biệt, sau đó được căn chỉnh và kết dính hợp nhất để tạo ra những cấu trúc rất cao mà nếu không thì không thể.

 

 

 

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MICROMANA LIGA: Quy trình LIGA kết hợp in thạch bản tia X, lắng đọng điện, đúc khuôn và thường bao gồm các bước sau:

 

 

 

1. Lớp kháng polymethylmetacrylate (PMMA) dày vài trăm micrômet được lắng đọng trên chất nền chính.

 

2. PMMA được phát triển bằng cách sử dụng tia X chuẩn trực.

 

3. Kim loại được gắn điện vào chất nền chính.

 

4. PMMA bị loại bỏ và một cấu trúc kim loại đặt tự do vẫn còn.

 

5. Chúng tôi sử dụng cấu trúc kim loại còn lại làm khuôn và thực hiện ép nhựa.

 

 

 

Nếu bạn phân tích năm bước cơ bản ở trên, sử dụng kỹ thuật vi sản xuất / vi cơ khí LIGA, chúng ta có thể thu được:

 

 

 

- Kết cấu kim loại đặt sàn

 

- Cấu trúc nhựa đúc phun

 

- Sử dụng kết cấu đúc phun làm trống ta có thể đầu tư các chi tiết kim loại đúc hoặc các chi tiết gốm đúc trượt.

 

 

 

Quá trình vi sản xuất / gia công vi cơ LIGA tốn nhiều thời gian và tốn kém. Tuy nhiên, quá trình gia công vi mô LIGA tạo ra các khuôn chính xác submicron này có thể được sử dụng để tái tạo các cấu trúc mong muốn với những ưu điểm riêng biệt. Ví dụ, vi sản xuất LIGA có thể được sử dụng để chế tạo nam châm thu nhỏ rất mạnh từ bột đất hiếm. Bột đất hiếm được trộn với chất kết dính epoxy và ép vào khuôn PMMA, được đóng rắn dưới áp suất cao, bị nhiễm từ trong từ trường mạnh và cuối cùng PMMA bị hòa tan để lại những nam châm đất hiếm cực mạnh là một trong những điều kỳ diệu của vi sản xuất / vi cơ khí. Chúng tôi cũng có khả năng phát triển các kỹ thuật vi sản xuất / vi cơ khí MEMS đa cấp thông qua liên kết khuếch tán quy mô wafer. Về cơ bản, chúng ta có thể có các hình học thay đổi bên trong các thiết bị MEMS, sử dụng quy trình liên kết và giải phóng khuếch tán hàng loạt. Ví dụ, chúng tôi chuẩn bị hai lớp có định dạng PMMA và được định dạng điện với PMMA sau đó được phát hành. Tiếp theo, các tấm wafer được căn chỉnh mặt đối mặt với nhau bằng các chốt dẫn hướng và ép khít với nhau bằng máy ép nóng. Lớp hy sinh trên một trong các chất nền được khắc đi, dẫn đến việc một trong các lớp được liên kết với nhau. Các kỹ thuật vi sản xuất không dựa trên LIGA khác cũng có sẵn cho chúng tôi để chế tạo các cấu trúc nhiều lớp phức tạp khác nhau.

 

 

 

QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT RẮN RẮN: Quá trình vi sản xuất phụ gia được sử dụng để tạo mẫu nhanh. Có thể thu được các cấu trúc 3D phức tạp bằng phương pháp vi gia công này và không diễn ra quá trình loại bỏ vật liệu. Quy trình chụp ảnh siêu nhỏ sử dụng polyme nhiệt rắn lỏng, chất quang điện tử và nguồn laser tập trung cao với đường kính nhỏ đến 1 micron và độ dày lớp khoảng 10 micron. Tuy nhiên, kỹ thuật vi sản xuất này chỉ giới hạn trong việc sản xuất các cấu trúc polyme không dẫn. Một phương pháp vi sản xuất khác, cụ thể là “tạo mặt nạ tức thời” hoặc còn được gọi là “chế tạo điện hóa” hoặc EFAB liên quan đến việc sản xuất mặt nạ đàn hồi bằng cách sử dụng quang khắc. Sau đó, mặt nạ được ép vào chất nền trong bể lắng điện để chất đàn hồi phù hợp với chất nền và loại trừ dung dịch mạ ở các khu vực tiếp xúc. Các khu vực không được che mặt nạ được lưu giữ bằng điện như hình ảnh phản chiếu của mặt nạ. Sử dụng chất độn hy sinh, các hình dạng 3D phức tạp được đúc vi mô. Phương pháp gia công vi cơ / gia công vi mô “tạo mặt nạ tức thì” này giúp nó cũng có thể sản xuất các phần nhô ra, vòm… vv.