سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی - بخش 3: اصول ساخت

آنچه یاد خواهید گرفت:

• تفاوت میان راهبردهای میکروماشین‌کاری حجمی و سطحی را تشخیص دهید تا بتوانید جریان ساخت مناسب را برای ریزساختارهای سه‌بعدی پیچیده انتخاب کنید.
• فرآیندهای اصلی ریزساخت شامل فوتولیتوگرافی، رسوب‌دهی لایه نازک و اچ ناهمسانگرد را تحلیل کنید تا اثر آن‌ها بر هندسه دستگاه را پیش‌بینی کنید.
• یک جریان طراحی فرآیند MEMS چندکاربره (PolyMUMPs) را اجرا کنید و از تکنیک‌های آزادسازی لایه قربانی و قواعد طراحی تثبیت‌شده استفاده کنید.
• محدودیت‌های بسته‌بندی و آزمون صنعتی را ارزیابی کنید و بررسی کنید چرا الزامات محفظه‌سازی و تحریک‌های فیزیکی اغلب بر هزینه و قابلیت اطمینان کلی غلبه دارند.

پیش‌نیازهای دوره

• دانشجویان کارشناسی یا تحصیلات تکمیلی، مهندسی مکانیک، مهندسی ساخت و تولید، مهندسی هوافضا، مهندسی الکترونیک، فیزیک، و تکنسین‌های دارای تجربه صنعتی

توضیحات دوره

این دوره واقعیت صنعتی تبدیل سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) از یک طراحی نظری به یک محصول تجاری را بررسی می‌کند. این دوره که در پنج بخش ارائه شده است، مروری جامع بر مواد، راهبردهای ریزساخت و محدودیت‌های بسته‌بندی ارائه می‌دهد؛ عواملی که صنعت جهانی MEMS را تعریف می‌کنند.

بخش‌های اول و دوم، چشم‌انداز مواد و فرآیندهای MEMS را پایه‌گذاری می‌کنند. دانشجویان ساخت مبتنی بر سیلیکونِ سنتی را با پلیمرها، سرامیک‌ها و MEMSهای کربنیِ نوظهور مقایسه خواهند کرد. همچنین به‌صورت عمیق وارد فرآیندهای اصلی ریزساخت می‌شویم؛ از جمله فوتولیتوگرافی، رسوب‌دهی لایه نازک (CVD/PVD) و مدل Deal–Grove برای اکسیداسیون، تا درک کنیم لایه‌های شیمیایی و فیزیکی چگونه در مقیاس میکرو رشد داده و الگو‌دهی می‌شوند.

بخش‌های سوم و چهارم بر راهبردهای میکروماشین‌کاری تمرکز دارند و میکروماشین‌کاری حجمی را با جریان‌های میکروماشین‌کاری سطحی مقایسه می‌کنند. دانشجویان پشته‌های لایه‌ای مشخص، تکنیک‌های آزادسازی لایه قربانی و قواعد طراحی لازم را تحلیل خواهند کرد تا بازده عملکردی در محیط یک ریخته‌گری چندکاربره تضمین شود. در این بخش، MEMSهای با نسبت منظر بالا معرفی می‌شوند و تمرکز بر فرآیند LIGA خواهد بود. دانشجویان کاربرد لیتوگرافی پرتو ایکس و الکتروفرمینگ را برای ساخت ریزساختارهای عمیق و مقاومی بررسی می‌کنند که اچ سیلیکون سنتی قادر به ایجاد آن‌ها نیست. همچنین UV-LIGA (SU-8) را به‌عنوان جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای قطعات میکرو‌مکانیکی پرفورمنس بالا بررسی می‌کنیم.

بخش پایانی به «واقعیت» صنعت می‌پردازد: بسته‌بندی، آزمون و قابلیت اطمینان. این ماژول نشان می‌دهد چرا بسته‌بندی معمولاً بیشترین سهم را در هزینه کل یک دستگاه MEMS دارد. دانشجویان تکنیک‌های اتصال بین‌اتصالی مانند wire bonding در برابر flip-chip را ارزیابی می‌کنند و پروتکل‌های آزمون تخصصی، مانند میزهای لرزان برای شتاب‌سنج‌ها و محفظه‌های فشار، را می‌آموزند؛ آزمون‌هایی که برای اعتبارسنجی دستگاه‌های پاسخ‌گو به تحریک‌های فیزیکی ضروری هستند.

در پایان این دوره، دانشجویان از «جعبه سیاه» طراحی فراتر خواهند رفت و با جنبه‌های عملی ساخت آشنا می‌شوند. شما دیدگاه صنعتی لازم را برای مدیریت تغییرپذیری فرآیند، بهینه‌سازی بازده و ارائه راهکارهای MEMS قابل‌اعتماد به بازار امروز به دست خواهید آورد.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• مهندسان، دانشجویان سال‌های آخر یا تحصیلات تکمیلی. کارآفرینان و نوآوران، طراحان، متخصصان تولید (با یا بدون مدرک دانشگاهی). به‌طور کلی، متخصصانی که به دنبال رشد شغلی هستند.