خلاصه اختراع

پيوند آندي يك روش براي اتصال قطعات غير هم‌جنس (ازجمله سراميك‌ها و فلزات) به يكديگر، بدون استفاده از چسب است كه در زمينه‌هاي مهندسي، خصوصاً مكانيك و الكترونيك كاربردهاي وسيعي دارد. در دهه هاي اخير پيشرفت فنّاوري در حوزه هاي مختلف، سرعت چشم گيري داشته است. با توجه به فاصله‌ي تكنولوژيك موجود بين كشورهاي پيشرفته با كشورمان به سبب كمبود تجهيزات مرتبط با صنايع و فناوري‌هاي پيشرفته، لازم است كه هرچه سريع‌تر در راستاي كاهش اين فاصله و تسهيل مسير پيشرفت در فناوري‌هاي نوين حركت نمود. يكي از تجهيزاتي كه با توجه به كاربردي بودن در زمينه‌هاي پيشرفته تكنولوژيك و تحقيقاتي و همچنين صنايع پيشرفته، جاي خالي آن به‌شدت احساس مي‌شود تجهيزات اتصال آندي است. در فرآيند اتصال آندي دامنه‌ي نسبتاً گسترده‌اي از مواد غير هم‌جنس به يكديگر متصل مي‌شوند، اين فرايند، بدون ذوب و در شرايط دما، خلأ و ميدان الكتريكي بالا انجام مي‌شود. امروزه نقش اين فنّاوري در بسياري از صنايع پيشرفته حياتي است. ازجمله موارد كاربرد تجهيزات اتصال آندي مي‌توان به ساخت شتاب سنج‌ها، ميكروچيپ ها، ميكروپمپ ها، چيپ هاي آناليز در پزشكي، سنسورها، نمايشگرها، ميكرو لنزها، ميكروكانال و نانوكانال ها، سلول‌هاي خورشيدي و موارد پرشمار ديگر اشاره نمود. در طي اين فرآيند اتصالي باكيفيت، مستحكم و با ويژگي‌هاي بسيار مطلوب مكانيكي، شيميايي، اپتيكي و الكترونيكي در قطعات ايجاد مي‌شود. جوش آندي يك فرايند قابل‌اعتماد و ارزان‌قيمت براي اتصال ويفرهاي سراميكي و يا فلزي مي‌باشد. با توجه به كاربردهاي پردامنه و روزافزون اتصال آندي، اهميت وجود چنين ابزارهايي در صنايع كشور و همچنين مراكز تحقيقاتي و آكادميك، بسيار بالا ارزيابي شده و وجود آن مسيرهاي جديدي را در راستاي پيشرفت اين صنايع و زمينه‌هاي به روز تحقيقاتي مي‌گشايد. در راستاي برآورده ساختن اين نياز، پروژه‌اي به‌منظور طراحي و ساخت دستگاه اتصال آندي تعريف و اجرا شد.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

اختراع فوق در زمینه‌های مهندسی ازجمله مکانیک و مواد می‌باشد.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

در دهه های اخیر پیشرفت فنّاوری در حوزه های مختلف، سرعت چشم گیری داشته است. بسیاری از این پیشرفت‌ها مرهون ابداع ابزارها و تجهیزات پیشرفته به‌منظور بهره‌گیری از روش‌های جدید برای ارتقای فنّاوری مورداستفاده‌ی روز یا خلق ابزارهای جدید و کاربردی‌تر بوده‌اند. با توجه به فاصله‌ی تکنولوژیک موجود بین کشورهای پیشرفته با کشورمان به سبب کمبود تجهیزات مرتبط با صنایع و فناوری‌های پیشرفته، لازم است که هرچه سریع‌تر در راستای کاهش این فاصله و تسهیل مسیر پیشرفت در فناوری‌های نوین حرکت نمود. یکی از تجهیزاتی که با توجه به کاربردی بودن در زمینه‌های پیشرفته تکنولوژیک و تحقیقاتی و همچنین صنایع پیشرفته، جای خالی آن به‌شدت احساس می‌شود تجهیزات اتصال (جوش) آندی است. در فرآیند اتصال آندی دامنه‌ی نسبتاً گسترده‌ای از مواد غیر هم‌جنس به یکدیگر متصل می‌شوند، این فرایند، بدون ذوب و در شرایط دما، خلأ و میدان الکتریکی بالا انجام می‌شود. امروزه نقش این فنّاوری در بسیاری از صنایع پیشرفته حیاتی است. ازجمله موارد کاربرد تجهیزات اتصال آندی می‌توان به ساخت شتاب سنج‌ها، میکروچیپ های الکترونیکی، میکروکانال و نانوکانال ها، چیپ های آنالیز در پزشکی، سنسورها، نمایشگرها، میکرو لنزها، میکروپمپ ها، سلول‌های خورشیدی و موارد پرشمار دیگر اشاره نمود. با توجه به کاربردهای پردامنه و روزافزون اتصال آندی و عدم وجود تجهیزات این فرایند در کشور، طراحی و ساخت چنین ابزارهایی برای تسهیل مسیر این فرایند بسیار ضروری است. اهمیت وجود چنین ابزارهایی در صنایع کشور و همچنین مراکز تحقیقاتی و آکادمیک، بسیار بالا ارزیابی شده و وجود آن مسیرهای جدیدی را در راستای پیشرفت این صنایع و زمینه‌های به روز تحقیقاتی می‌گشاید. در راستای برآورده ساختن این نیاز، پروژه‌ای به‌منظور طراحی و ساخت دستگاه اتصال آندی تعریف و اجرا شد.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

دستگاه اتصال آندی با ایجاد شرایط خاص، زمینه‌ی اتصال برای قطعات غیر هم‌جنس ازجمله قطعات از جنس سرامیک و یا فلز را به یکدیگر فراهم می‌کند. با بالا رفتن دما تحرک ذرات باردار منفی در یکی از دو قطعه افزایش می‌یابد و درنتیجه‌ی اعمال میدان الکتریکی بالا، ذرات به سمت قطعه‌ی دیگر حرکت می‌کنند. در فصل مشترک دو قطعه، ذرات باردار با اتم‌های قطعه‌ی دیگر وارد واکنش شیمیایی شده و اتصال کوالانسی مستحکمی بین دو قطعه ایجاد می‌کنند. همچنین خلأ بالا برای حصول پیوند مناسب ضروری است. اتصال بدون ذوب در این فرایند در دستگاه جوش آندی راه‌حل بسیاری از مشکلات ناشی از اتصالات ذوبی روش‌های سنتی است، درنتیجه‌ی این اصل، مزیت‌های بسیاری برای کاربردهای بعدی قطعات متصل شده با این فرایند حاصل می‌شود. ازجمله این مزایا می‌توان به حفظ ساختار کریستالی قطعات و یا حفظ دقت ابعادی و توپولوژی سطحی قطعاتی که این ویژگی‌ها برای کاربرد آن ضروری است (مانند میکرو چیپ ها یا میکرو و نانوکانال ها) اشاره کرد.