Beweging in de chip

Er komt steeds meer beweging in chips. Oftewel, de mechatronica – waarin een mechanisch systeem en de aansturing daarvan tegelijk worden ontworpen . en de micro-elektronica komen steeds dichter bij elkaar, meent dr.ir. Marcel Tichem. Chips met bewegende onderdelen komen al voor in auto’s, bijvoorbeeld om een airbag te openen. En in beamers zitten chips die spiegeltjes laten bewegen. Een promovendus in het onderzoekscentrum Mechatronics and microsystems waarvan Tichem secretaris is, bedacht nog een andere toepassing. Ir. Vincent Henneken vroeg eind vorige maand patent aan op een chip die zichzelf kan assembleren.

Aan het begin van een glasvezelverbinding voor dataverkeer zit een chip. Een laserbron op die chip stuurt data, gecodeerd in lichtpulsen, de optische glasvezel in. De laserbron en het begin van de draad moeten heel precies tegenover elkaar worden vastgemaakt op de chip, anders is aan het eind van de draad de puls niet meer te ontcijferen. En dat mikken en vastmaken is nogal een uitdaging, omdat het op 0,1 micrometer nauwkeurig moet gebeuren. Ter vergelijking, een haar is ongeveer 50 micrometer dik.

Henneken laat in zijn kantoor op Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3Me) een soort visdraad zien. Het is een doorzichtige glasvezelkabel voor datatransport. “De kern van deze draad is acht micrometer”, vertelt Henneken. “De kern moet zo smal zijn om de pulsjes herkenbaar te houden tot aan de andere kant van de draad.”
Friemelen

Hoe bedrijven de laser en de glasvezel op de chip vastmaken, weet Henneken niet precies. “Die informatie delen de bedrijven liever niet met de concurrentie. De kosten voor assemblage zijn vijftig tot tachtig procent van de totale kosten van de chip. Als je het beter doet dan een ander, valt daar veel geld mee te verdienen.” Wat Henneken wel weet is dat iemand minuten bezig is met een chip. “En dan nog moet de uitlijning van een op de drie chips opnieuw gebeuren.”

Hennekens zelfassemblerende chip moet het proces versnellen. Bovendien moet het ervoor zorgen dat onderdelen nauwkeuriger op hun plek komen. Met de apparatuur die nu gebruikt wordt is een tienduizendste millimeter nauwkeurigheid moeilijk te halen. Bovendien verschuift het materiaal nog na het vastzetten. “Bij laserlassen breng je warmte in. Als de aanhechting weer afkoelt, vervormt het”, legt Henneken uit. “Je kunt het dan nog wel een beetje op zijn plek friemelen, maar het blijft een beetje houtje-touwtje.”

De nieuwe chip van vijf bij zes millimeter kan het beter. “En een volgende kan ook kleiner zijn”, zegt Henneken. Hij bedacht een paar slimme trucs om het draadje recht voor de laserbron te plaatsen. De eerste is de V-vorm, een soort wig, waar de glasvezel in komt te liggen. Die V bestaat uit twee schuine vlakjes. Als de rechter naar de linker toe beweegt, schuift de draad over het linkervlak schuin omhoog. Beweeg je beide vlakjes naar elkaar, dan gaat het draadje recht omhoog.

Om die schuine vlakjes te bewegen, zette Henneken er . op de chip – een geknikt balkje van silicium tegenaan. Als daar stroom door gaat, zet het silicium uit en wordt de knik groter. De punt die zo ontstaat duwt de schuine vlakjes weg. Tests met de chip lieten zien dat de glasvezel heel nauwkeurig te bewegen is. Maar hij moet nog wel worden vastgezet.

Ook daarvoor verzonnen Henneken en zijn afstudeerders een list. Voor het uitlijnen van het draadje begint, wordt een stroompje door een stelsel van hefboompjes gestuurd. Die bewegen een haakje in de richting van een gat. Zodra de draad op de goede plek zit, gaat de stroom er weer af, en trekt het haakje zich als een anker vast aan de schuine vlakjes. “Ik heb met een machine heel hard aan de chip geschud, maar het bleef goed vastzitten.”

Op de eerste chip moest Henneken een jaar wachten. Bij Dimes maakten ze de chip, maar dat viel niet mee. “Vooral de combinatie van de schuine vlakken en rechte gaten die in de chip moesten komen was lastig te maken.”

Het bedrijf dat al interesse toonde in de chip hoeft niet bang te zijn ook zo lang te moeten wachten. “Een volgende kan in een paar weken gemaakt worden”, meent Henneken. “De ontwikkeling duurde even, maar het recept is nu klaar.”

De zichzelf assemblerende chip van Vincent Henneken kan een glasvezel op 0,1 micrometer nauwkeurig op de juiste plek plaatsen. Twee bewegende schuine vlakjes verplaatsen de vezel. (Foto: Vincent Henneken)

Er komt steeds meer beweging in chips. Oftewel, de mechatronica – waarin een mechanisch systeem en de aansturing daarvan tegelijk worden ontworpen . en de micro-elektronica komen steeds dichter bij elkaar, meent dr.ir. Marcel Tichem. Chips met bewegende onderdelen komen al voor in auto’s, bijvoorbeeld om een airbag te openen. En in beamers zitten chips die spiegeltjes laten bewegen. Een promovendus in het onderzoekscentrum Mechatronics and microsystems waarvan Tichem secretaris is, bedacht nog een andere toepassing. Ir. Vincent Henneken vroeg eind vorige maand patent aan op een chip die zichzelf kan assembleren.

Aan het begin van een glasvezelverbinding voor dataverkeer zit een chip. Een laserbron op die chip stuurt data, gecodeerd in lichtpulsen, de optische glasvezel in. De laserbron en het begin van de draad moeten heel precies tegenover elkaar worden vastgemaakt op de chip, anders is aan het eind van de draad de puls niet meer te ontcijferen. En dat mikken en vastmaken is nogal een uitdaging, omdat het op 0,1 micrometer nauwkeurig moet gebeuren. Ter vergelijking, een haar is ongeveer 50 micrometer dik.

Henneken laat in zijn kantoor op Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3Me) een soort visdraad zien. Het is een doorzichtige glasvezelkabel voor datatransport. “De kern van deze draad is acht micrometer”, vertelt Henneken. “De kern moet zo smal zijn om de pulsjes herkenbaar te houden tot aan de andere kant van de draad.”
Friemelen

Hoe bedrijven de laser en de glasvezel op de chip vastmaken, weet Henneken niet precies. “Die informatie delen de bedrijven liever niet met de concurrentie. De kosten voor assemblage zijn vijftig tot tachtig procent van de totale kosten van de chip. Als je het beter doet dan een ander, valt daar veel geld mee te verdienen.” Wat Henneken wel weet is dat iemand minuten bezig is met een chip. “En dan nog moet de uitlijning van een op de drie chips opnieuw gebeuren.”

Hennekens zelfassemblerende chip moet het proces versnellen. Bovendien moet het ervoor zorgen dat onderdelen nauwkeuriger op hun plek komen. Met de apparatuur die nu gebruikt wordt is een tienduizendste millimeter nauwkeurigheid moeilijk te halen. Bovendien verschuift het materiaal nog na het vastzetten. “Bij laserlassen breng je warmte in. Als de aanhechting weer afkoelt, vervormt het”, legt Henneken uit. “Je kunt het dan nog wel een beetje op zijn plek friemelen, maar het blijft een beetje houtje-touwtje.”

De nieuwe chip van vijf bij zes millimeter kan het beter. “En een volgende kan ook kleiner zijn”, zegt Henneken. Hij bedacht een paar slimme trucs om het draadje recht voor de laserbron te plaatsen. De eerste is de V-vorm, een soort wig, waar de glasvezel in komt te liggen. Die V bestaat uit twee schuine vlakjes. Als de rechter naar de linker toe beweegt, schuift de draad over het linkervlak schuin omhoog. Beweeg je beide vlakjes naar elkaar, dan gaat het draadje recht omhoog.

Om die schuine vlakjes te bewegen, zette Henneken er . op de chip – een geknikt balkje van silicium tegenaan. Als daar stroom door gaat, zet het silicium uit en wordt de knik groter. De punt die zo ontstaat duwt de schuine vlakjes weg. Tests met de chip lieten zien dat de glasvezel heel nauwkeurig te bewegen is. Maar hij moet nog wel worden vastgezet.

Ook daarvoor verzonnen Henneken en zijn afstudeerders een list. Voor het uitlijnen van het draadje begint, wordt een stroompje door een stelsel van hefboompjes gestuurd. Die bewegen een haakje in de richting van een gat. Zodra de draad op de goede plek zit, gaat de stroom er weer af, en trekt het haakje zich als een anker vast aan de schuine vlakjes. “Ik heb met een machine heel hard aan de chip geschud, maar het bleef goed vastzitten.”

Op de eerste chip moest Henneken een jaar wachten. Bij Dimes maakten ze de chip, maar dat viel niet mee. “Vooral de combinatie van de schuine vlakken en rechte gaten die in de chip moesten komen was lastig te maken.”

Het bedrijf dat al interesse toonde in de chip hoeft niet bang te zijn ook zo lang te moeten wachten. “Een volgende kan in een paar weken gemaakt worden”, meent Henneken. “De ontwikkeling duurde even, maar het recept is nu klaar.”

De zichzelf assemblerende chip van Vincent Henneken kan een glasvezel op 0,1 micrometer nauwkeurig op de juiste plek plaatsen. Twee bewegende schuine vlakjes verplaatsen de vezel. (Foto: Vincent Henneken)