Micro-manufacturing : research, technology outcomes and development issues

Besides continuing effort in developing MEMS-based manufacturing techniques, latest effort in Micro-manufacturing is also in Non-MEMS-based manufacturing. Research and technological development (RTD) in this field is encouraged by the increased demand on micro-components as well as promised development in the scaling down of the traditional macro-manufacturing processes for micro-length-scale manufacturing. This paper highlights some EU funded research activities in micro/nano-manufacturing, and gives examples of the latest development in micro-manufacturing methods/techniques, process chains, hybrid-processes, manufacturing equipment and supporting technologies/device, etc., which is followed by a summary of the achievements of the EU MASMICRO project. Finally, concluding remarks are given, which raise several issues concerning further development in micro-manufacturing

Mu2e Technical Design Report

The Mu2e experiment at Fermilab will search for charged lepton flavor violation via the coherent conversion process mu- N --> e- N with a sensitivity approximately four orders of magnitude better than the current world's best limits for this process. The experiment's sensitivity offers discovery potential over a wide array of new physics models and probes mass scales well beyond the reach of the LHC. We describe herein the preliminary design of the proposed Mu2e experiment. This document was created in partial fulfillment of the requirements necessary to obtain DOE CD-2 approval.Comment: compressed file, 888 pages, 621 figures, 126 tables; full resolution available at http://mu2e.fnal.gov; corrected typo in background summary, Table 3.

Verfahren zum flexiblen Mikrodosieren von isotrop leitfähigen Klebstoffen

Für einen flexiblen Auftrag von ICA-Leitklebstoffen, auf vermehrt eingesetzten dreidimensionalen und polymeren Schaltungsträgern mit zunehmend kleineren Kontaktflächen und Pitch-Abständen, bleiben wichtige und erforderliche Funktionen bei den Dosierverfahren unerfüllt. Die industriell eingesetzten Dosierverfahren unterscheiden sich in Bezug auf die verwendeten Wirkprinzipien sowie die eingesetzte Aktorik zur Feineinstellung der Dosiermengen. Mit einer Zunahme der flexiblen Kontaktierung kleinster aktiver und passiver Bauelemente ist zukünftig eine schnelle Anpassbarkeit der erforderlichen Dosiermengen zur Reduzierung entstehender Rüstzeiten erforderlich. Existierende Dosierverfahren zeigen hierbei insbesondere Defizite bei einem wartungs- und reinigungsgerechten Aufbau sowei bei einer automatisierten Vorbestimmbarkeit erforderlicher Einstellwerte zur Bewältigung einer vorgegebenen Mikrodosieraufgabe. Als fehlender Schlüsselprozess in der mikrotechnischen Aufbau- und Verbindungstechnik, zur flexiblen Kontaktierung kleinster elektronischer Bauelemente, ist im Rahmen der Dissertation ein Mikrodosierverfahren, bestehend aus einer Mikrodosiereinrichtung und einer Methode zum flexiblen Mikrodosieren von isotrop leitfähigen Klebstoffen (ICA) konzipiert und entwickelt worden. Für eine schnelle und anwenderfreundliche Einsetzbarkeit verfolgt die Arbeit das Ziel der Entwicklung einer nach dem Einwegprinzip aufgebauten Mirkodosiereinrichtung, die auf einem medienschonenden, peristaltischen Drei-Kammerprinzip mit integriertem pneumatischen Membranverdrängungsprinzip basiert. Im Kern der Dissertation steht die Erarbeitung einer Mikrodosiermethode zur Beschreibung der theoretischen Zusammenhänge zwischen der druckabhängigen Membranbiegung, den hieraus resultierenden Strömungseigenschaften des ICA-Leitklebstoffes sowie den verwendeten Dosierkapillaren. Der in einen Verfahrensablauf integrierte Berechnungsalgorithmus ermöglicht eine erstmalige und automatisierte Ermittlung der Ventilansteuerzeiten, für die am peristaltischen Wirkprinzip integrierten Mikro-Magnetventile. Unter Berücksichtigung kinematischer und ablösebedingter Einflussfaktoren sowie unter Einhaltung von festgelegten Wertebereichen für ICA-Leitklebstoffe, können hiermit vorgegebene Mikrodosiervolumina erzeugt werden. Die Einsatzmöglichkeiten des Mikrodosierverfahrens sind am Beispiel eines potenziellen Einsatzszenarios zum hochpräzisen Kontaktieren von kleinsten oberflächenmontierbaren Chipwiderständen (SMT) sowie am Aufbau dreidimensionaler modularer Mikrosysteme nachgewiesen worden. Im Rahmen eines Dosiersystemvergleichs mit zwei industriell eingesetzten Wirkprinzipien zeigt das entwickelte Verfahren entscheidende Vorteile bei den geringsten erzeugbaren Dosiermengen sowie bei der feinsten Volumentvariation. Das Mikrodosierverfahren eignet sich besonders zur hochpräzisen Lösung flexibler und dotförmiger Mikrodosieraufgaben mit isotrop leitfähigen Klebstoffen

Mikrotechnische Produktion: Automatisierung nach Maß

In der Fertigung werden einzelne Bauteile oder auch ganze Produkte immer kleiner und vielseitiger. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Qualität, und Entwicklungszyklen werden immer kürzer. Einen innovativen Ausweg aus diesem Dilemma kann eine Minifabrik bringen: eine Anlage, die durch ihr Plug-and-Produce-Prinzip beim Umrüsten sehr flexibel ist, wenig Platz und Infrastruktur erfordert und dadurch variantenreiche Kleinserien rentabel herstellen lässt

Jeder eine Klasse für sich: Grundlagen und Trends in der reinen Produktion

Mehr und mehr technische Produkte, Fertigungsabläufe und- verfahren der Lebensmittelverarbeitung, Kosmetik- und Pharmaindustrie setzen ein Reines Umfeld voraus, um aus technischer Sicht produzierbar zu sein sowie steigenden Qualitätsanforderungen und -richtlinien (GMP, HACCP, DIN EN ISO 9000 etc.) gerecht zu werden. Gründe für diese Entwicklungen sind vor allem steigende Qualitätsansprüche und -erwartungen seitens der Verbraucher sowie ein weitgehender Verzicht auf chemische Konservierungsstoffe. Eine Möglichkeit die Herausforderungen aseptischer Prozesse zu bewältigen stellt die Reinraumtechnik dar

Herausforderung Mikromontage

Ausgehend von den Anforderungen in der Mikromontage und den potenziellen Anwendungsgebieten werden der Stand der Technik sowie aktuelle Entwicklungen in der Präzisions- und Mikromontagetechnik vorgestellt. Ein neuer und innovativer Lösungsansatz ist dabei die am IPA entwickelte und prototypisch realisierte "MiniFabrik aus dem Baukasten". Nach der Vorstellung des modularen Gesamtkonzeptes und einigen ausgewählten Prozessmodulen wird abschliessend der Montageablauf innerhalb der "MiniFabrik" anhand von Anwendungsbeispielen verdeutlicht

Advanced Modular Micro-Production System (AMMS)

"Advanced Modular Micro-Production System (AMMS)" ist the title of a new concept which creates a suitable size ratio between microcomponents and the production environment. The concept is also ideal for the integration and interconnection of processes which have yet to be separated. The "AMMS" concept can be redesigned or extended in an easy and flexible manner. By using a modular construction, small dimensions and a decentrally-organized control architecture, high-precision and sensitive handling procedures could be automated with acceptable investment and operating costs

Building a mini-assembly system from a technology construction kit

As part of this paper, extracts will be presented from the results of the joint project 'MiniProd', which is carried out by Frauhofer IPA together with industrial partners and sponsored by the BMBF (federal ministry for education and research). The aim of the research project is to develop a marketable, miniaturized highly-flexible micro-assembly system capable of reproducing the correct size proportions between a product and its production environment and also able to intelligently integrate processes which had previously run separately. Using of the 'plug-in' principle, the user is able to construct his own miniaturized micro-assembly system from individual assembly modules. The overall system has been designed using the modular concept and will be pesented here together with the hard and software interfaces of the individual assembly units and the 'plug- and produce' control architecture. A further topic wil be the presentation of miniaturized process modules for the micro-bonding, micro-screwing and precision handling of miniaturized parts and components, with regard to a laser diode application

From laboratory processes to production: Table top factory for biotechnological applications

The department for New Applications at the Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation (IPA) developed and realized the Advanced Modular Micro-Production System (AMMS). The AMMS is highly flexible and can be used for various biotechnological applications, e.g. biochip production. It meets the requirements of production in an industrial manner, meaning quality assurance, availability and reproducibility. Central element of our approach is a modular production platform with standardised configurable interfaces for energy, information and media. Various miniaturised process modules, including tools for liquid handling, storage, inspection and quality assurance, can be mounted onto the platform in a very easy way, enabling the users to create a tailor-made production and processing system to suit their products, components and requirements. Material flow function is realised by a highly dynamic linear actuator system that can be adopted to the specific application and process combination. Each module is equipped with its own control unit, interlinked with the other components, which allows a decentral and thus robust control architecture. A new software tool, developed at IPA, supports the virtual planning, configuration and simulation of the AMMS. We will point out the innovative solutions and speak about trends and future challenges for miniaturised, highly flexible automated systems for pharmaceutical and biotechnological applications