Micromanufacturability のためのデザイン

教授によってハリー Stephanou

Aditya Das、 Rakesh Murthy およびハリー Stephanou、オートメーション及びロボット工学の研究所アーリントンのテキサス州立大学
対応する著者: stephanou@arri.uta.edu

概要

多くのミクロシステムの費用の 85% のためのアセンブリ、包装、およびテストの作業のアカウント。 これはバックエンドの標準または汎用方法の欠乏が本質的に原因です。 この提示は micromanufacturability のための設計のための並行 microengineering そして必要性に焦点を合わせます。 具体的にはアセンブルすることができるように、ミクロシステムを設計する方法を少量のオートメーションの高い収穫、低価格および短いサイクル時間と包まれ、テストされて。 目的は製造プロセスおよび組立作業のセルと同時に設計されているべき製品のためです。 特別な関心は製品性能の許容分析、エラー伝搬および影響に捧げられます。 私達はデザイナーが急速に費用、サイクル時間および収穫の中のトレードオフを評価することを可能にするソフトウエアツールに厳密な数学フレームワークおよび実施を示します。 私達はテキサス Microfactory™が複雑なミクロシステムの試験生産のためのこの一義的な専有ツールをどのように使用しているか説明します。

導入

最近、複雑な機能性の低価格の携帯用システムの方の増加する市場の傾斜は小型化の技術のための大きい道を開発しました。 過去の表面micromachined および一貫して製造された MEMS の製品とは違って、より新しいミクロシステムはデザイン複雑さ、また材料の不均質でかなり育ちました。 これらの問題を扱うためには、代わりとなる生産技術は厳格に調査されています。 マイクロ領域のアセンブリは強く、低価格、大容量 producible ミクロシステムの製造のための新しい範例をセットする開拓の概念です。 これは予想された複雑なシステムを組み立てるためにこれらのコンポーネントの精密な処理そしてアセンブリに先行している異質マイクロコンポーネントの簡単な設計によって達成されます。

ただし、ミクロシステムのアセンブリによって基づく製造業は構成デザインおよび製造のための標準、厳しい許容予算、ワークスペースの抑制および位取りによる表面効果の無効性のようなある特定の本質的な理由による複数の一義的な挑戦を提起します。 その結果、処理システムの選択率、センサー、制御方式およびオートメーションは製造工程を巨大に高く、時間のかかるする受諾可能な収穫のための生産のサイクルの確立の繰り返しのかなり大きな割で起因できます。

ARRI のテキサス Microfactory™で、私達は、複雑な数学フレームワークを使用して、収穫、スループット、費用およびパフォーマンスのような費用関数を推定するために試験生産の違った見方が同時に評価されるマイクロスケールの製造業の方の全体アプローチに運動させます。 これらの費用関数のための固有に発達した反復的なソフトウエアツールを使用して、受諾可能な組合せはのために捜され、対応する入力パラメータは製造工程に選ばれます。

結果

ケイ素 MEMS の部品、ガラス玉レンズおよび beamsplitter の立方体、 IC のから成っている図 1. ARRI microspectrometer は目に見える波長のための 5nm および近い赤外線の波長のための 25nm の装置解像度と 1cmx1cm のケイ素でレーザーソースおよび探知器停止します統合しました。

表 1: microspectrometer の製造業のための費用関数の比較

パラメータ
純粋な開いたループ制御のための投射はアセンブリを基づかせていました
純粋な閉じたループ制御のための投射はアセンブリを基づかせていました
カスタムデザインのハイブリッド制御方式のための投射
全面的な収穫
20%
99.9%
92.5%
サイクル時間
6 - 10 分
50 - 80 分
20 - 35 分
センサーの条件
0
4
2

 


micromanufacturability のデザインのためのソフトウエアツールの図 2. スナップショット: (上の) 製造原価機能見積者、 (仮想 3D の最下の) プロセスシミュレーター。

版権 AZoNano.com、 MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:20

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