Progettazione per Micromanufacturability

dal Professor Harry Stephanou

Aditya Das, Rakesh Murthy ed Istituto Di Ricerca Di Harry Stephanou, di Automazione & di Robotica, L'Università del Texas a Arlington
Autore Corrispondente: stephanou@arri.uta.edu

Estratto

L'Assemblea, imballare e le attività difficili rappresentano 85% del costo di molti microsistemi. Ciò è soprattutto dovuto la mancanza di standard posteriori o di metodologia generale. Questa presentazione mette a fuoco su microingegneria concorrente e sull'esigenza della progettazione per il micromanufacturability. Specificamente, come progettare un microsistema in moda da poterlo montare, imballato e provato con alto rendimento, basso costo e breve tempo di ciclo con automazione del volume basso. Lo scopo è affinchè il prodotto sia progettato contemporaneamente al trattamento di montaggio ed alla cella del lavoro di assembly. L'Attenzione speciale è votata all'analisi di tolleranza, alla propagazione di errore ed al loro impatto sulla prestazione di prodotto. Presentiamo una struttura matematica rigorosa e la sua implementazione in un software tool che permette che il progettista valuti rapido le alternanze fra costo, tempo di ciclo e rendimento. Illustreremo come Il Texas Microfactory™ sta utilizzando questo strumento brevettato unico per produzione pilota dei microsistemi complessi.

Introduzione

Recentemente, l'inclinazione aumentante del mercato verso i sistemi portatili a basso costo con funzionalità complessa ha aperto i grandi viali per la tecnologia di miniaturizzazione. A Differenza della superficie-micromachined passata e dei prodotti monolitico da costruzione di MEMS, i più nuovi microsistemi si sono sviluppati significativamente nella complessità di progettazione come pure nell'eterogeneità del materiale. Per affrontare queste emissioni, le tecnologie di produzione alternative stanno studiande rigorosamente. L'Assemblea nel micro-dominio è un concetto aprente la strada che fissa i nuovi paradigmi per la fabbricazione dei microsistemi robusti, a basso costo e massa-producibili. Ciò è raggiunta con la progettazione semplice delle micro-componenti eterogenee seguite da manipolazione e da montaggio precisi di queste componenti per costruire il sistema complesso preveduto.

Tuttavia, la fabbricazione basata assembly dei microsistemi posa parecchie sfide uniche dovuto determinate ragioni intrinseche quale l'indisponibilità degli standard per progettazione e montaggio componenti, dei bilanci rigorosi di tolleranza, dei vincoli dell'area lavoro e degli effetti di superficie dovuto riportare in scala. Di Conseguenza, la selettività dei sistemi di manipolazione, i sensori, gli schemi di controllo e l'automazione possono provocare significativamente un grande numero delle ripetizioni nell'instaurazione del ciclo di produzione per un rendimento accettabile, che rende il processo di fabbricazione enorme costoso e che richiede tempo.

Al Texas Microfactory™ di ARRI, esercitiamo un approccio integrato verso fabbricazione di microscala dove, facendo uso di una struttura matematica complessa, gli aspetti differenti nella produzione pilota sono valutati simultaneamente per stimare le funzioni di costo quali rendimento, capacità di lavorazione, costo e la prestazione. Facendo Uso di un software tool iterativo da indigeno sviluppato, una combinazione accettabile per queste funzioni di costo è cercata ed i parametri corrispondenti dell'input sono selezionati per il processo di fabbricazione.

Risultati

Il microspectrometer della Figura 1. ARRI che consiste delle parti del Silicio MEMS, delle lenti della palla di vetro e del cubo del beamsplitter, sorgente di laser di IC e rivelatore ha integrato sul silicio di 1cmx1cm muore con risoluzione di unità di 5nm per la lunghezza d'onda visibile e di 25nm per la lunghezza d'onda di vicino infrarosso.

Tabella 1: Confronto di funzione di Costo per fabbricazione di microspectrometer

Parametri
Le Proiezioni per un controllo di ciclo aperto puro hanno basato l'assembly
Le Proiezioni per un controllo di ciclo chiuso puro hanno basato l'assembly
Proiezioni per uno schema di controllo ibrido progettato
Rendimento Globale
20%
99,9%
92,5%
Tempo di Ciclo
6 - 10 minuti
50 - 80 minuti
20 - 35 minuti
Requisito dei Sensori
0
4
2

 


Figura 2. Istantanee dei software tool per progettazione per il micromanufacturability: estimatore (superiore) di funzione di costo di produzione, simulatore trattato (inferiore) in 3D virtuale.

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:16

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