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. Nigba miiran awọn iwọn gbogbogbo ti ọja iṣelọpọ le tobi, ṣugbọn a tun lo ọrọ yii lati tọka si awọn ipilẹ ati awọn ilana ti o kan. A lo ọna ṣiṣe iṣelọpọ lati ṣe awọn iru ẹrọ wọnyi:

 

 

 

Awọn ẹrọ Microelectronic: Awọn apẹẹrẹ aṣoju jẹ awọn eerun semikondokito ti o ṣiṣẹ da lori itanna & awọn ipilẹ itanna.

 

Awọn ẹrọ Micromechanical: Iwọnyi jẹ awọn ọja ti o jẹ darí ni iseda gẹgẹbi awọn jia kekere pupọ ati awọn mitari.

 

Awọn ẹrọ Microelectromechanical: A lo awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ lati ṣajọpọ ẹrọ, itanna ati awọn eroja itanna ni awọn iwọn gigun gigun pupọ. Pupọ julọ awọn sensọ wa ni ẹka yii.

 

Awọn ọna ẹrọ Microelectromechanical (MEMS): Awọn ẹrọ microelectromechanical wọnyi tun ṣafikun eto itanna ti a ṣepọ ninu ọja kan. Awọn ọja iṣowo olokiki wa ni ẹka yii jẹ awọn accelerometers MEMS, awọn sensọ apo afẹfẹ ati awọn ẹrọ micromirror oni-nọmba.

 

 

 

Ti o da lori ọja lati ṣe, a mu ọkan ninu awọn ọna iṣelọpọ microiṣelọpọ pataki wọnyi:

 

BULK MICROMACHINING: Eyi jẹ ọna ti o dagba ju ti o lo awọn etches ti o gbẹkẹle iṣalaye lori ohun alumọni-orinrin ẹyọkan. Ọna micromachining olopobobo naa da lori etching isalẹ sinu dada, ati didaduro lori awọn oju kristali kan, awọn agbegbe doped, ati awọn fiimu etchable lati ṣe agbekalẹ eto ti o nilo. Awọn ọja ti o wọpọ a ni agbara lati ṣe iṣelọpọ micromachining olopobobo ni:

 

- Tiny cantilever

 

- V-groves ni ohun alumọni fun titete ati imuduro ti awọn okun opiti.

 

MICROMACHINING SURFACE: Laanu olopobobo micromachining ti wa ni ihamọ si awọn ohun elo ẹyọkan, nitori awọn ohun elo polycrystalline kii yoo ṣe ẹrọ ni awọn oṣuwọn oriṣiriṣi ni awọn itọnisọna oriṣiriṣi nipa lilo awọn etchants tutu. Nitorinaa micromachining dada duro jade bi yiyan si micromachining olopobobo. Alafo tabi Layer irubo gẹgẹbi gilasi phosphosilicate ti wa ni ipamọ ni lilo ilana CVD sori sobusitireti ohun alumọni kan. Ni gbogbogbo, awọn fẹlẹfẹlẹ fiimu tinrin igbekalẹ ti polysilicon, irin, awọn ohun elo irin, awọn ẹrọ dielectrics ti wa ni ifipamọ sori Layer spacer. Lilo awọn imuposi etching gbigbẹ, awọn ipele fiimu tinrin igbekale ti wa ni apẹrẹ ati pe a lo etching tutu lati yọ Layer irubo kuro, nitorinaa ti o mu awọn ẹya iduro-ọfẹ gẹgẹbi awọn cantilevers. Paapaa o ṣee ṣe ni lilo awọn akojọpọ olopobobo ati awọn ilana micromachining dada fun titan diẹ ninu awọn aṣa sinu awọn ọja. Awọn ọja aṣoju ti o dara fun iṣelọpọ micromanufacturing nipa lilo apapo awọn imuposi meji ti o wa loke:

 

- Awọn microlamps iwọn Submilimetric (ni aṣẹ ti iwọn 0.1 mm)

 

- Awọn sensọ titẹ

 

- Micropumps

 

- Micromotors

 

- Actuators

 

- Micro-omi-sisan awọn ẹrọ

 

Nigbakuran, lati le gba awọn ẹya inaro giga, a ṣe micromanufacturing lori awọn ẹya alapin nla ni ita ati lẹhinna awọn ẹya ti yiyi tabi ṣe pọ si ipo titọ nipa lilo awọn ilana bii centrifuging tabi microassembly pẹlu awọn iwadii. Sibẹsibẹ awọn ẹya ti o ga pupọ le ṣee gba ni ohun alumọni gara ẹyọkan nipa lilo isọpọ idapọ ohun alumọni ati etching ion ifaseyin jinlẹ. Ilana iṣelọpọ Ion Etching Deep Reactive Ion Etching (DRIE) ni a ṣe lori awọn wafers lọtọ meji, lẹhinna ni ibamu ati idapọmọra lati ṣe agbejade awọn ẹya giga pupọ ti bibẹẹkọ ko ṣeeṣe.

 

 

 

Ilana LIGA MICROMANUFACTURING: Ilana LIGA darapọ lithography X-ray, electrodeposition, didimu ati ni gbogbogbo pẹlu awọn igbesẹ wọnyi:

 

 

 

1. A diẹ ogogorun ti microns nipọn polymethylmetacrylate (PMMA) koju Layer ti wa ni nile pẹlẹpẹlẹ awọn jc sobusitireti.

 

2. Awọn PMMA ti wa ni idagbasoke nipa lilo collimated X-ray.

 

3. Irin ti wa ni electrodeposited pẹlẹpẹlẹ awọn jc sobusitireti.

 

4. PMMA ti wa ni ṣi kuro ati ki o kan freestanding irin be ku.

 

5. A lo ọna irin ti o ku bi apẹrẹ ati ṣe abẹrẹ abẹrẹ ti awọn pilasitik.

 

 

 

Ti o ba ṣe itupalẹ awọn igbesẹ marun akọkọ ti o wa loke, ni lilo awọn imọ-ẹrọ micromanufacturing / micromachining LIGA a le gba:

 

 

 

- Freestanding irin ẹya

 

- Abẹrẹ in ṣiṣu ẹya

 

- Lilo ọna apẹrẹ abẹrẹ bi òfo a le ṣe idoko-owo awọn ẹya irin simẹnti tabi awọn ẹya seramiki isokuso.

 

 

 

Awọn ilana iṣelọpọ / micromachining LIGA jẹ akoko n gba ati gbowolori. Bibẹẹkọ LIGA micromachining ṣe agbejade awọn imudanu konge submicron wọnyi eyiti o le ṣee lo lati tun ṣe awọn ẹya ti o fẹ pẹlu awọn anfani ọtọtọ. Iṣelọpọ micromanufacture LIGA le ṣee lo fun apẹẹrẹ lati ṣe iṣelọpọ awọn oofa kekere ti o lagbara pupọ lati awọn erupẹ ilẹ to ṣọwọn. Awọn erupẹ ilẹ ti o ṣọwọn ni a dapọ pẹlu dinder iposii ati titẹ si apẹrẹ PMMA, ti a mu larada labẹ titẹ giga, magnetized labẹ awọn aaye oofa ti o lagbara ati nikẹhin PMMA ti tuka ti o nlọ lẹhin awọn oofa ilẹ to lagbara to lagbara ti o jẹ ọkan ninu awọn iyalẹnu ti micromanufacturing / micromachining. A tun ni anfani lati ṣe agbekalẹ awọn imọ-ẹrọ micromanufacturer MEMS / micromachining multilevel nipasẹ isunmọ itọka iwọn wafer. Ni ipilẹ a le ni awọn geometries overhanging laarin awọn ẹrọ MEMS, ni lilo isọdọkan kaakiri ipele ati ilana idasilẹ. Fun apẹẹrẹ a mura apẹrẹ PMMA meji ati awọn fẹlẹfẹlẹ elekitiroformed pẹlu PMMA ti a tu silẹ ni atẹle. Nigbamii ti, awọn wafers ti wa ni deedee oju si oju pẹlu awọn pinni itọsọna ati tẹ fit papọ ni titẹ gbigbona. Layer irubọ lori ọkan ninu awọn sobusitireti ti yọ kuro eyiti o mu abajade ọkan ninu awọn ipele ti a so mọ ekeji. Awọn ilana iṣelọpọ micromanufacturing miiran ti kii ṣe LIGA tun wa fun wa fun iṣelọpọ ti ọpọlọpọ awọn ẹya eleka pupọ.

 

 

 

Awọn ilana IṢẸ MICROFABRICATION ỌFẸ RẸ: Afikun-ẹrọ microfabrication ni a lo fun ṣiṣe afọwọṣe ni iyara. Awọn ẹya 3D eka le ṣee gba nipasẹ ọna micromachining yii ko si si yiyọkuro ohun elo kan. Ilana Microstereolithography nlo awọn polymers thermosetting olomi, photoinitiator ati orisun ina lesa ti o ni idojukọ pupọ si iwọn ila opin kan bi micron 1 ati awọn sisanra Layer ti bii 10 microns. Ilana iṣelọpọ micromanufacturing yii jẹ opin si iṣelọpọ ti awọn ẹya polima ti kii ṣe adaṣe. Ọna iṣelọpọ micromanufacturing miiran, eyun “boju-boju lẹsẹkẹsẹ” tabi ti a tun mọ si “iṣelọpọ elekitiroki” tabi EFAB pẹlu iṣelọpọ iboju-boju elastomeric nipa lilo fọtolithography. A tẹ iboju-boju naa lodi si sobusitireti ni ibi iwẹ eletẹriodu ki elastomer ba ni ibamu si sobusitireti ati yọkuro ojutu plating ni awọn agbegbe olubasọrọ. Awọn agbegbe ti ko boju-boju jẹ elekitirodeposited bi aworan digi ti iboju-boju. Lilo ohun elo irubo, awọn apẹrẹ 3D eka jẹ microfabricated. Ọna “boju-boju lẹsẹkẹsẹ” micromanufacturing / micromachining yii jẹ ki o tun ṣee ṣe lati ṣe agbejade overhangs, arches… ati bẹbẹ lọ.