Sumar

Industria microsenzorilor si a actuatorilor cunoaste o crestere accelerata incepand cu ultimii 5 ani. Functionarea acestor microdispozitive electromecanice (MEMS) se bazeaza pe diverse fenomene de natura electromecanica, motiv pentru care conexiunile electrice prezinta o importanta deosebita. In acelasi timp elementele active ale unor tipuri de actuatori necesita functionarea in conditii speciale, motiv pentru care acestea sunt de obicei izolate in incinte etanse. Incapsularea cu etansare este posibila prin realizarea unor imbinari de suprafete, avand caracteristici speciale. Exista asadar doua tipuri principale de microimbinare a componentelor MEMS: mircoimbinari pentru conexiuni electric cu rezistente de contact minime si microimbinari pentru izolarea, prin etansare, a componentelor active ale unor tipuri de actuatori. Fiind vorba despre microtehnologii de asamblare speciala proiectul se incadreaza in obiectivul specific de cercetare 7.3.7.

Prezentul proiect propune derularea unor cercetari in directia dezvoltarii de procedee de microimbinare care sa asigure simultan cele doua conditii amintite. Se au in vedere pentru cercetare 3 procedee de microimbinare (cu laser, cu ultrasunete si eutectica) si 3 clase de materiale pentru MEMS (materiale metalice cu rezistenta electrica mica, materiale plastice pentru incapsularea MEMS si materiale compozite nanstructurate pentru diverse componente ale actuatorilor).

Cercetarile vor fi orientate catre: 1. modelari si simulari ale diverselor fenomene fizice specifice (caracterizare de camp termic la sudare, apreciere deformatii), 2. aprecierea sudabilitatii fiecarui material amintit, pentru fiecare dintre cele 3 procedee de microimbinare (apreciere risc de fisurare), 3. caracterizarea microimbinarilor realizate, utilizand criterii de apreciere de natura tehnologica (apreciere rezistenta electrica si etanseitate), 4. elaborarea de tehnologii de microimbinare specifice unor aplicatii concrete, 5. elaborarea de ghiduri tehnice pentru instruirea potentialilor operatori, 6. dezvoltarea de noi materiale cu caracteristici speciale dedicate MEMS (materiale compozite pentru suportul MEMS).

Pentru modelare si simulare vor fi utilizate software specializate in analiza cu elemente finite. Cu ajutorul acestora se vor studia: evolutia campului termic la imbinarea cu cele 3 procedee, nivelul maxim al temperaturii necesare imbinarii si deformatiile specifice acestei temperaturi. Se vor simula comportarile, din aceste puncte de vedere, ale materialelor pentru diversi parametri tehnologici.

Pentru aprecierea sudabilitatii materialelor se vor efectua cercetari experimentale de microimbinare urmate de examinari nedistructive si distructive, precum si de incercari mecanice. Tinta va fi legata de probablitatea fisurarii imbinarii sau a zonelor invecinate. In plus, se vor efectua incercari tehnologice care sa evidentieze atat nivelul cresterilor de rezistenta electrica, o data cu introducerea in circuit a imbinarii de conexiune electrica, cat si etanseitatea imbinarii. Incercarile vor fi derulate la temperaturi cuprinse in intervalul 0-50oC, interval in care se gasesc de obicei temperaturile uzuale de exploatare a dispozitivelor MEMS.

Cunoscute fiind influentele din sistemul de microimbinare se vor elabora tehnologii pentru astfel de procese de asamblare a componentelor MEMS, se vor optimiza si se vor califica in baza unor proceduri proprii, concepute si elaborate in cadrul proiectului. Tehnologiile de microasamblare optimizate vor sta la baza elaborarii de ghiduri destinate potentialilor operatori. Acestea vor contribui la imbunatatirea cunoasterii in domeniul microprelucrarii nanomaterialelor si materialelor cu caracteristici speciale si se vor constitui in ghiduri practice de operare.

Cunoscand faptul ca unele componente ale actuatorilor necesita materiale compozite speciale pentru buna comportare in timpul exploatarii, se propune, pornind de la aceste necesitati stricte (coeficient de frecare redus pentru lagarele micromotoarelor, rezistente mecanice ridicate pentru arborii microdispozitivelor, elasticitate ridicata combinata cu o conductibilitate electrica ridicata a unor lamele de contact pentru actuatori, etc.), se propune derularea de cercetari in directia dezvoltarii de noi materiale nanostructurate elaborabile prin tehnici specifice metalurgiei pulberilor, singura metoda de natura mecanica capabila sa controleze caracteristicile materialelor prin manipularea, la nivel nanometric, a structurii acestora.

Rezultatele vor fi diseminate prin publicare in reviste, carti, cursuri, conferinte si brevetare, precum si prin initierea de actiuni de transfer tehnologic national prin intermediul componentei nationale a Retelei Sud-Est Europene pentru Transfer Tehnologic in Sudura care isi are unul dintre fondatori in persoana ISIM Timisoara.