Design pour Micromanufacturability

par Professeur Harry Stephanou

Système D'appoint À La Décision d'Aditya, Rakesh Murthy et Institut de Recherches de Harry Stephanou, d'Automatisation et de Robotique, L'Université du Texas à Arlington
Auteur Correspondant : stephanou@arri.uta.edu

Résumé

L'Assemblée, l'emballage, et les activités de test représentent 85% du coût de beaucoup de microsystèmes. C'est principalement dû au manque de normes principales ou de méthodologie générale. Cet exposé se concentre sur la micro-ingénierie simultanée et le besoin de modèle pour le micromanufacturability. Particulièrement, comment concevoir un microsystème de sorte qu'il puisse être assemblé, emballé, et testé avec le rendement élevé, le coût bas, et le temps de cycle court avec l'automatisation de volume faible. L'objectif est pour que le produit soit conçu en même temps que le procédé de fabrication et la cellule de travail d'assemblage. L'Attention particulière est consacrée à l'analyse de tolérance, à la propagation des erreurs, et à leur incidence sur la performance des produits. Nous présentons un cadre mathématique rigoureux et sa mise en place dans un outil logiciel qui permet au créateur d'évaluer rapidement des compromis parmi le coût, le temps de cycle, et le rendement. Nous illustrerons comment Le Texas Microfactory™ utilise ce seul outil de propriété industrielle pour la production pilote des microsystèmes complexes.

Introduction

Récent, l'inclinaison croissante du marché vers les systèmes mobiles bons marchés avec la fonctionnalité complexe a ouvert les horizons grands pour la technologie de miniaturisation. À La Différence de la surface-micromachined antérieure et des produits monolithiquement fabriqués de MEMS, des microsystèmes plus neufs se sont sensiblement développés dans la complexité de design ainsi que l'hétérogénéité de matériau. Afin d'aborder ces délivrances, des technologies de production alternatives sont vérifiées rigoureusement. L'Assemblée dans le micro-domaine est un concept pilote qui règle des paradigmes neufs pour la fabrication des microsystèmes robustes, bons marchés, et masse-productibles. Ceci est réalisé par le modèle simple des micro-composants hétérogènes suivis de manipulation et d'assemblage précis de ces composants pour construire le système complexe envisagé.

Cependant, la fabrication basée d'assemblage des microsystèmes lance plusieurs seuls défis dus à certaines raisons intrinsèques telles que l'indisponibilité des normes pour le design et la fabrication constitutifs, des budgets rigoureux de tolérance, des contraintes d'espace de travail, et des effets extérieurs dus à l'évaluation. En Conséquence, la sélectivité des systèmes de manipulation, les senseurs, les régimes de contrôle, et l'automatisation peuvent avoir comme conséquence un numéro sensiblement grand des itérations en déterminant le cycle de production pour un rendement acceptable, qui rend le processus de fabrication énormement cher et long.

Chez le Texas Microfactory™ d'ARRI, nous exerçons une attitude holistique en ce qui concerne la fabrication de micro-échelle où, utilisant un cadre mathématique complexe, différents aspects dans la production pilote sont évalués simultané pour estimer les fonctionnements de coût tels que le rendement, le débit, le coût, et la performance. Utilisant un outil logiciel itératif de façon indigène développé, une combinaison acceptable pour ces fonctionnements de coût est recherchée et les paramètres correspondants de puissance d'entrée sont sélectés pour le processus de fabrication.

Résultats

Le microspectrometer du Schéma 1. ARRI se composant des pièces du Silicium MEMS, les objectifs de bille en verre et le cube en beamsplitter, source de laser d'IC et détecteur intégrés sur le silicium de 1cmx1cm meurent avec la définition de dispositif de 5nm pour la longueur d'onde visible et de 25nm pour la longueur d'onde infrarouge proche.

Tableau 1 : Comparaison de fonctionnement de Coût pour la fabrication de microspectrometer

Paramètres
Projections pour un assemblage basé pur de contrôle de boucle ouverte
Projections pour un assemblage basé pur de contrôle de boucle bloquée
Projections pour un régime de contrôle hybride fait sur commande
Rendement Général
20%
99,9%
92,5%
Temps de cycle
6 - 10 mn
50 - 80 mn
20 - 35 mn
Condition de Senseurs
0
4
2

 


Le Schéma 2. Instantanés des outils logiciels pour le design pour le micromanufacturability : (premier) estimateur de fonctionnement de coût de fabrication, simulateur (inférieur) de procédé dans 3D virtuel.

Droit d'auteur AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:06

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