عنوان پایان‌نامه
طراحی وتدوین دانش فنی ساخت میکرو کلمپ های برقی- حرارتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1818;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45980
- تاریخ دفاع
- ۰۶ مهر ۱۳۸۹
- دانشجو
- میلاد ویسمه
- استاد راهنما
- محسن حامدی
- چکیده
- در سال های اخیر روشهای مونتاژ، موقعیت دهی و بسته بندی ادوات میکروالکترومکانیکی به طور عمیقی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق میکروفیکسچری شامل چهار واحد میکروکلمپینگ برای موقعیت دهی چهار قطعه با ابعاد 40×387×387 میکرومتر طراحی و ساخته شده است. این قطعات میکرونی با جهت های اتفاقی در بافر میکروفیکسچر گذاشته می شوند و مجموعه میکروفیکسچر روی یک میز با دو درجه آزادی که مجهز به سرامیک پیزو است، قرار داده می شود. ارتعاشات پیزوالکتریک در محدوده فرکانسی فراصوتی باعث جدایش قطعات از سطح زیرلایه و حرکت راحت تر آنها می شود و همچنین با چرخش میز در جهات مختلف، قطعات به سمت واحدهای کلمپینگ هدایت می شوند. این واحدها که شامل میکروکلمپ هایی با تحریک برقی-حرارتی هستند، وظیفه نگهداری و کلمپ کردن قطعات میکرونی را به عهده دارند. با انجام این کار، موقعیت دهی اولیه قطعات برای بسته بندی در سطح ویفر صورت می گیرد. رفتار عملگرهای میکروکلمپ در نرم¬افزار المان محدود ANSYS شبیه سازی شده و میزان جابجایی، دمای کاری و نیروی کلمپینگ محاسبه شده اند. سپس طرح مورد نظر پس از تغییرات لازم به منظور امکان پذیری ساخت آن با توجه به امکانات موجود در داخل کشور و با استفاده از فرآیندهای ریز ساخت سیلیکون ساخته شده است. مهمترین فرآیندهای به کار گرفته شده در ساخت سازه میکروفیکسچر، میکروکلمپ ها و قطعات عبارتند از اکسیداسیون خشک، لایه نشانی به روش باریکه الکترونی، لایه نشانی فیزیکی و شیمیایی بخار، فتولیتوگرافی، اچ عمودی، اچ عرضی، اچ شیمیایی، اچ یون واکنش دهنده و پوشش دهی لایه نازک. پس از ساخت قطعات و میکروفیکسچر، آزمایش های لازم روی نمونه ساخته شده انجام گرفته و نتایج حاصل از اندازه گیری های انجام شده با نتایج حل تحلیلی و المان محدود مقایسه شده اند. در نهایت علاوه بر موقعیت دهی مناسب قطعات در میکروفیکسچر، روشهای تحلیلی و المان محدود به کار رفته برای ارزیابی طرح توافق خوبی با نتایج اندازه گیری شده از نمونه ساخته شده را نشان داده اند.
- Abstract
- In recent years, assembling, positioning and packaging of micro electromechanical components have been profoundly studied. In this work, a microfixture with four microclamping units is fabricated for positioning of four microparts with 387×387×40 micrometers dimensions. These microparts are fed on the microfixture buffer with stochastic orientations; microfixture is settled on a 2D rotary table which is equipped with piezo ceramic. Piezoelectric vibrations in the ranges of ultrasonic frequencies, makes parts separate from substrate and help them move conveniently on substrate. in addition to this, microparts are guided to their clamping units via the rotation of table in different directions. These units which are comprised of microclamps with electrothermal actuation, are responsible for holding and clamping of microparts. Doing this, preliminary positioning for further packaging procedures at wafer-level is established. The behavior of microclamps’ actuators is simulated using ANSYS finite element software and displacement, working temperature in line with clamping forces are calculated thereby. Then, after essential changes in design for becoming compatible with fabrication strategies in our country, the device and microparts are fabricated using silicon microfabrication processes. The most important utilized fabrication processes for microfixture structure, microclamps and microparts are as follows; dry oxidation, electron beam evaporation, physical and chemical vapor deposition, standard photolithography, vertical etching, lateral etching, chemical etching, reactive ion etching and thin film sputtering. Experimental measurments performed on the fabricated device and results compared with analytical and finite element method. Finally, microparts positioned in their true locations and analytical and finite element results showed a good agreement with experimental measurements.
