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Diseño para Micromanufacturability

por Profesor Harry Stephanou

Aditya Das, Rakesh Murthy e Instituto de Harry Stephanou, de la Automatización y de Investigación de la Robótica, La Universidad de Texas en Arlington
Autor Correspondiente: stephanou@arri.uta.edu

Extracto

La Asamblea, el empaquetado, y las actividades de prueba explican el 85% del costo de muchos microsistemas. Esto es sobre todo debido a la falta de patrones backend o de metodología general. Esta presentación se centra en la microingeniería simultánea y la necesidad del diseñar para el micromanufacturability. Específicamente, cómo diseñar un microsistema para poderlo ensamblar, empaquetado, y probado con el alto rendimiento, el bajo costo, y la duración de ciclo corta con la automatización del bajo volumen. La meta está para que el producto sea diseñado simultáneamente al proceso de la fabricación y a la célula del trabajo de ensamblaje. La Especial atención se dedica al análisis de la tolerancia, a la propagación de desvío, y a su impacto en funcionamiento de producto. Presentamos un marco matemático riguroso y su puesta en vigor en una herramienta de software que permita que el proyectista evalúe rápidamente equilibrios entre costo, la duración de ciclo, y el rendimiento. Ilustraremos cómo El Tejas Microfactory™ está utilizando esta herramienta propietaria única para la producción experimental de microsistemas complejos.

Introducción

Recientemente, la inclinación cada vez mayor del mercado hacia los sistemas portátiles baratos con funciones complejas ha abierto las grandes avenidas para la tecnología de la miniaturización. A Diferencia de la última superficie-micromachined y de los productos monolítico fabricados de MEMS, más nuevos microsistemas han crecido importante en complejidad del diseño así como heterogeneidad del material. Para abordar estas ediciones, las tecnologías de producción alternativas se están investigando riguroso. La Asamblea en micro-dominio es un concepto pionero que fija los nuevos paradigmas para fabricar de microsistemas robustos, baratos, y masa-presentables. Esto se logra con el diseño simple de los micro-componentes heterogéneos seguidos por la manipulación y el ensamblaje exactos de estos componentes para construir el sistema complejo considerado.

Sin Embargo, la fabricación basada ensamblaje de microsistemas plantea varios retos únicos debido a ciertas razones intrínsecas tales como indisponibilidad de los patrones para el diseño y la fabricación componentes, de los presupuestos rigurosos de la tolerancia, de los apremios del espacio de trabajo, y de los efectos superficiales debido al escalamiento. Por Lo Tanto, la selectividad de los sistemas de la manipulación, los sensores, los esquemas de mando, y la automatización pueden dar lugar a un número importante grande de iteraciones en el establecimiento del ciclo de la producción para un rendimiento aceptable, que hace el proceso de fabricación enorme costoso y que toma tiempo.

En Tejas Microfactory™ de Arri, ejercitamos una aproximación holística hacia la fabricación de la microescala donde, usando un marco matemático complejo, diversos aspectos en la producción experimental se evalúan en paralelo para estimar las funciones de costo tales como beneficio, producción, costo, y funcionamiento. Usando una herramienta de software iterativa indígena desarrollada, una combinación aceptable para estas funciones de costo se explora para y los parámetros correspondientes de la entrada de información se seleccionan para el proceso de fabricación.

Resultados

El microspectrometer del Cuadro 1. Arri que consistía en piezas del Silicio MEMS, los lentes de la bola de cristal y el cubo del beamsplitter, fuente de laser de IC y detector integró en el silicio del 1cmx1cm muere con la resolución de dispositivo de 5nm para la longitud de onda visible y de 25nm para la longitud de onda infrarroja cercana.

Cuadro 1: Comparación de la función de Costo para la fabricación del microspectrometer

Parámetros
Las Proyecciones para un mando de bucle abierto puro basaron al ensamblaje
Las Proyecciones para un mando de bucle cerrado puro basaron al ensamblaje
Proyecciones para un esquema de mando híbrido creado para requisitos particulares
Rendimiento Total
el 20%
99,9%
92,5%
Duración de Ciclo
6 - 10 minutos
50 - 80 minutos
20 - 35 minutos
Requisito de los Sensores
0
4
2

 


Cuadro 2. Fotos de las herramientas de software para el diseño para el micromanufacturability: perito (superior) de la función de costo de fabricación, simulador de proceso (inferior) en 3D virtual.

Derechos De Autor AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Dec 15, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:44

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