Design for Micromanufacturability

von Professor Harry Stephanou

Abstrakt

Montage-, Verpackungs-und Testaktivitäten für 85% der Kosten für viele Mikrosysteme. Dies ist vor allem auf den Mangel an Backend-Normen oder allgemeine Methodik. Diese Präsentation konzentriert sich auf die gleichzeitige Mikrotechnik und die Notwendigkeit für die Gestaltung für micromanufacturability. Genauer gesagt, wie man ein Mikrosystem, so dass es zusammengebaut werden, verpackt und getestet werden mit hoher Ausbeute, niedrige Kosten und kurze Zeit mit geringer Lautstärke Automatisierung Design. Das Ziel ist für das Produkt gleichzeitig mit den Herstellungsprozess und die Montagearbeiten Zelle gestaltet werden. Besonderes Augenmerk wird auf Toleranz-Analyse, Fehlerfortpflanzung, und ihre Auswirkungen auf die Produkt-Performance gewidmet. Wir präsentieren eine strenge mathematische Rahmen und seine Umsetzung in ein Software-Tool, dass der Designer schnell auswerten Kompromisse zwischen Kosten, Zykluszeit und Ertrag ermöglicht. Wir werden zeigen, wie The Texas Microfactory ™ ist mit dieser einzigartigen proprietären Werkzeug für Pilot-Produktion von komplexen Mikrosystemen.

Einführung

Kürzlich hat der zunehmende Markt Neigung zu Low-Cost-portable Systeme mit komplexer Funktionalität bis große Möglichkeiten für die Miniaturisierung Technologie eröffnet. Im Gegensatz zu den vergangenen Oberflächen-Mikromaschinen und monolithisch gefertigten MEMS-Produkte, neuer Mikrosysteme deutlich in die Design-Komplexität gewachsen sind sowie Material-Heterogenität. Um diese Probleme anzugehen, sind alternative Produktionstechnologien rigoros untersucht. Montage in der Mikro-domain ist eine bahnbrechende Konzept, das neue Paradigmen für die Herstellung von robusten, kostengünstigen und Massenproduktion herstellbar Microsystems setzt. Dies ist durch einfaches Design von heterogenen Mikro-Komponenten durch eine präzise Manipulation und Montage dieser Komponenten folgte für den Bau der geplanten komplexen System erreicht.

Allerdings stellt der Montage auf die Herstellung von Mikrosystemen mehrere einzigartige Herausforderungen aufgrund bestimmter inneren Gründen, wie zB Nichtverfügbarkeit von Standards für die Komponenten-Design und Fertigung, strengen Toleranz Budgets, Arbeitsbereich Einschränkungen und Oberflächeneffekte wegen der Skalierung. Folglich kann die Selektivität der Manipulation, Sensoren, Systeme zur Kontrolle und Automatisierung in einer signifikant große Anzahl von Iterationen in die Gründung der Produktionszyklus für eine akzeptable Ausbeute, die den Herstellungsprozess macht enorm teuer und zeitaufwendig führen.

Bei ARRI Texas Microfactory ™ haben wir einen ganzheitlichen Ansatz Übung zur mikro-Fertigung, wo mit Hilfe eines komplexen mathematischen Rahmen werden verschiedene Aspekte in Pilot-Produktion gleichzeitig die Kosten-Funktionen wie Ertrag, Durchsatz, Kosten und Leistung schätzen, ausgewertet. Mit Hilfe eines selbst entwickelten iterativen Software-Tool, ist eine akzeptable Kombination für diese Kosten-Funktionen gesucht und das entsprechende Input-Parameter werden für die Herstellung ausgewählt.

Ergebnisse

Abbildung 1. ARRI Mikrospektrometer aus Silicon MEMS Teile, Glaskugel Linsen und Strahlteilerwürfel, IC Laserquelle und Detektor auf 1cmx1cm Silicon Integrated sterben mit Geräte-Auflösung von 5nm für sichtbaren Wellenlängenbereich und 25nm für Nah-Infrarot-Wellenlänge.

Tabelle 1: Kosten-Funktion Vergleich zum Mikrospektrometer Fertigung

Abbildung 2 Snapshots der Software-Tools für Design für micromanufacturability:. (Oben) Herstellungskosten Funktion Schätzer, (unten) Prozess-Simulator in virtuellen 3D.

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