Design para Micromanufacturability

pelo professor Harry Stephanou

Abstrato

Atividades de embalagem, montagem, testes e respondem por 85% do custo dos microssistemas muitos. Isto é principalmente devido à falta de padrões de backend ou metodologia geral. Esta apresentação centra-se na MicroEngineering concorrentes ea necessidade de projetar para micromanufacturability. Especificamente, como projetar um microssistema para que ele possa ser montado, embalado, e testada com alto rendimento, baixo custo e tempo de ciclo curto, com automação de baixo volume. O objetivo é que o produto a ser projetado em simultâneo com o processo de fabricação ea célula trabalho de montagem. Especial atenção é dedicada à análise de tolerância, propagação de erros, e seu impacto no desempenho do produto. Nós apresentamos um quadro rigoroso matemático e sua implementação em uma ferramenta de software que permite ao projetista avaliar rapidamente compensações entre custo, tempo de ciclo e rendimento. Vamos ilustrar como The Texas Microfactory ™ está usando esta ferramenta patenteada única para a produção piloto de microsistemas complexos.

Introdução

Recentemente, a inclinação do mercado crescente para sistemas de baixo custo portátil com funcionalidades complexas abriu grandes avenidas para a tecnologia de miniaturização. Ao contrário do passado superfície microusinados e fabricado monoliticamente produtos MEMS, novos microssistemas significativamente crescido em complexidade do projeto, bem como a heterogeneidade material. A fim de abordar estas questões, tecnologias de produção alternativas estão sendo investigados rigorosamente. Montagem em micro-domínio é um conceito pioneiro que estabelece novos paradigmas para a produção de robusta, de baixo custo, e massa de ser produzido microssistemas. Isto é conseguido através de simples concepção de micro-componentes heterogêneos seguido de manipulação e montagem destes componentes para a construção do complexo sistema previsto.

No entanto, a montagem de fabricação baseada em microssistemas coloca vários desafios únicos devido a algumas razões intrínsecas, tais como indisponibilidade de padrões de projeto e fabricação de componentes, orçamentos rigorosos de tolerância, as restrições de espaço de trabalho e efeitos de superfície, devido à escala. Conseqüentemente, a seletividade de sistemas de manipulação, sensores, sistemas de controle e automação pode resultar em um número significativamente grande de iterações no estabelecimento do ciclo de produção de um rendimento aceitável, o que torna o processo de fabricação consome extremamente caro e demorado.

No Texas ARRI é Microfactory ™, que exercem uma abordagem holística para a fabricação de micro, onde, usando uma estrutura matemática complexa, diferentes aspectos da produção piloto são avaliadas simultaneamente para estimar as funções de custo, tais como rendimento, rendimento, custo e desempenho. Usando uma ferramenta de software desenvolvida indìgena iterativo, uma combinação aceitável para estas funções custo é procurado e os parâmetros de entrada correspondentes são selecionados para o processo de fabricação.

Resultados

Figura 1. Microspectrometer ARRI é composto por peças do Silício MEMS, lentes de vidro bola e cubo refletores, IC fonte de laser e detector integrado no silício 1cmx1cm morrer com resolução do dispositivo de 5nm de comprimento de onda visível e 25nm de comprimento de onda do infravermelho próximo.

Tabela 1: Comparação de custos de produção função para microspectrometer