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Tecnologías de Microfabricación
Tecnologías de Microfabricación
Tecnologías de Microfabricación
Orgenes
Tecnologas de microfabricacin se originan a partir de la industria de la
microelectrnica, y los dispositivos se hacen generalmente en obleas de silicio a
pesar de vidrio, plsticos y muchos otros sustratos estn en uso. Micromaquinado,
procesamiento de semiconductores, microelectrnica fabricacin, fabricacin de
semiconductores, MEMS fabricacin y tecnologa de circuitos integrados son
trminos que se utilizan en lugar de microfabricacin, pero microfabricacin es el
trmino amplio general.
Tcnicas de mecanizado tradicionales, como el mecanizado por descarga
elctrica, chispas mecanizado erosin y perforacin lser se han reducido desde el
rango de tamao milmetro a rango micromtrico, pero no comparten la idea
principal de microfabricacin microelectrnica originado: la replicacin y la
fabricacin paralela de cientos o millones de estructuras idnticas. Este
paralelismo est presente en diversos huella, de fundicin y moldeo tcnicas que
se han aplicado con xito en la microregime. Por ejemplo, el moldeo por inyeccin
de DVD implica la fabricacin de puntos de tamao submicromtrico en el disco.
PROCESOS DE MICROFABRICACIN
SUSTRATOS
Microfabricated dispositivos no son generalmente independiente dispositivos, pero
por lo general se forman sobre o en un substrato de soporte ms grueso. Para
aplicaciones electrnicas, sustratos semiconductores tales como obleas de silicio
se pueden utilizar. Para los dispositivos pticos o pantallas planas, sustratos
transparentes como el vidrio o cuarzo son comunes. El soporte permite un fcil
manejo del dispositivo de micro a travs de las muchas etapas de fabricacin. A
menudo, muchos dispositivos individuales se hacen juntos en un sustrato y, a
continuacin individualizadas en dispositivos separados hacia el final de la
fabricacin.
LA DEPOSICIN O CRECIMIENTO
Microfabricated dispositivos se construyen tpicamente utilizando una o ms
pelculas delgadas. El propsito de estas pelculas delgadas depende del tipo de
dispositivo. Los dispositivos electrnicos pueden tener pelculas delgadas que son
conductores, aislantes o semiconductores. Los dispositivos pticos pueden tener
pelculas que reflejen, transparente, luz de gua, esparcido. Las pelculas tambin
pueden tener un propsito qumico o mecnico, as como para aplicaciones de
MEMS. Los ejemplos de tcnicas de deposicin incluyen:
La oxidacin trmica
deposicin de vapor qumico
APCVD
LPCVD
PECVD
Deposicin fsica de vapor
pulverizacin
deposicin por evaporacin
Haz de electrones PVD
epitaxia
PATRONES
A menudo es deseable patrn de una pelcula en caractersticas distintas o para
formar aberturas en algunas de las capas. Estas caractersticas se encuentran en
la escala micromtrica o nanomtrica y la tecnologa de modelado es lo que define
la microfabricacin. La tcnica utiliza tpicamente un patrn "mscara" para definir
porciones de la pelcula que se retira. Ejemplos de tcnicas de modelado incluyen:
Fotolitografa
AGUAFUERTE
Aguafuerte es la eliminacin de una parte de la pelcula delgada o sustrato. El
sustrato se expone a un ataque qumico que ataca qumicamente o fsicamente la
pelcula hasta que se retira. Tcnicas de grabado incluyen:
Secar grabado tales como ataque qumico con iones reactivos o de grabado
profundo con iones reactivos
Grabado hmedo o ataque qumico
OTRO
Tambin se puede realizar una amplia variedad de otros procesos para la limpieza,
aplanado, o la modificacin de las propiedades qumicas de los dispositivos
microfabricados. Algunos ejemplos incluyen:
LA NANOFABRICACIN
ROBTICA
INDUSTRIAL
Entre
los
robots
considerados
de
ms
utilidad en la
actualidad se encuentran los robots industriales o manipuladores.
"Por robot industrial de manipulacin se entiende una maquina de manipulacin automtica,
reprogramable y multifuncional con tres o ms ejes que pueden posicionar y orientar materias,
piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecucin de trabajos diversos en las
diferentes etapas de la produccin industrial, ya sea en una posicin fija o en movimiento"
En esta definicin se debe entender que la reprogramabilidad y la multifuncin se consiguen
sin modificaciones fsicas del robot. Comn en todas las definiciones anteriores es la
aceptacin del robot industrial como un brazo mecnico con capacidad de manipulacin y que
incorpora un control ms o menos complejo. Un sistema robotizado, en cambio, es un
concepto ms amplio. Engloba todos aquellos dispositivos que realizan tareas de forma
automtica en sustitucin de un ser humano y que pueden incorporar o no a uno o varios
robots, siendo esto ultimo lo mas frecuente.
1. Estructura de los robots industriales: Un manipulador robtico consta de una secuencia
de elementos estructurales rgidos, denominados enlaces o eslabones, conectados entre s
mediante juntas oarticulaciones, que permiten el movimiento relativo de cada dos eslabones
consecutivos.
a)
b)
Distintos tipos de articulaciones de un robot: a) lineal, b) rotacionales
El conjunto de eslabones y articulaciones se denomina cadena cinemtica. Se dice que una
cadena cinemtica es abierta si cada eslabn se conecta mediante articulaciones
exclusivamente al anterior y al siguiente, exceptuando el primero, que se suele fijar a un
soporte, y el ltimo, cuyo extremo final queda libre. A ste se puede conectar un elemento
terminal o actuador final: una herramienta especial que permite al robot de uso general
realizar una aplicacin particular, que debe disearse especficamente para dicha aplicacin:
una herramienta de sujecin, de soldadura, de pintura, etc. El punto ms significativo del
elemento terminal se denomina punto terminal (PT). En el caso de una pinza, el punto
terminal vendra a ser el centro de sujecin de la misma.
pinzas (gripper)
herramientas
Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo
durante el ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de mtodos de sujecin que pueden
utilizarse, adems de los mtodos mecnicos obvios de agarre de la pieza entre dos o ms
dedos. Estos mtodos suplementarios incluyen el empleo de casquillos de sujecin, imanes,
ganchos, y cucharas.
Una herramienta se utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija al robot
realizar alguna operacin sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura
por puntos, la soldadura por arco, la pintura por pulverizacin y las operaciones de taladro. En
cada caso, la herramienta particular est unida a la mueca del robot para realizar la
operacin.
A los manipuladores robticos se les suele denominar tambin brazos de robot por la
analoga que se puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del
cuerpo humano.
El movimiento del brazo cuando los elementos actuadores aplican sus fuerzas y
momentos.
morfolgicas y
parmetros
caractersticos
Cilndrico, con una articulacin rotacional sobre una base y articulaciones lineales para
el movimiento en altura y en radio.
Configuracin
geomtrica
cartesianos
tipo
cantilever
tipo
prtico
Estructura
cinemtica
Espacio
trabajo
de
Ejemplo
cilndrico
polar
esfrico
SCARA
paralelo