Simulation der Selbstorganisierten Mikromontage auf Mikro-Nanostrukturen

Abstract:
Die Montage von Mikrochips mit einer Dimension kleiner als (500 x 500 x 100) µm³, unter gleichzeitiger Einhaltung von vorgegebenen Montagegenauigkeiten und den von seitens der Industrie geforderten hohen Durchsätzen, stellt eine Herausforderung für die aktuell verwendete Pick-and-Place Methode dar. In den dargestellten Forschungsarbeiten zur Mikromontage wird die numerische Simulationen einer flüssigkeitsbasierten Selbst-Montage von Mikrochips vorgestellt. Das zeitabhängige Problem der flüssigkeitsbasierten Selbstorganisation wird erstmalig durch eine aufwendige, transiente Zweiphasen-Fluid-Struktur-Interaktion beschrieben und mathematisch modelliert. Dadurch ist es möglich die Dynamik und den zeitabhängigen Verlauf der Positionierung und Ausrichtung des Mikrochips numerisch zu bestimmen. Zur numerischen Lösung der gekoppelten partiellen Differentialgleichungen 2. Ordnung werden die Finite Elemente Methode und ein direkter Gleichungslöser eingesetzt. Die Strömung der zwei nicht mischbaren Phasen wird durch die Phasen-Feld-Methode beschrieben. Die Bewegung des Mikrochips wird durch eine Kopplung der fluidmechanischen an die strukturmechanischen Spannungen und den Einsatz eines dynamischen Rechengitters berechnet. Neben dem Bewegungsablauf wird die Zeitdauer der Positionierung und Ausrichtung des Mikrochips berechnet.