Co je to mikrofabrikace?

Mikrofabrikace a mikromletí jsou pojmy, které popisují technologie a procesy používané při výrobě mikroskopických struktur nebo zařízení. Velikost těchto struktur se může pohybovat od šířky lidských vlasů až po menší než jednotlivé lidské buňky. Schopnost konstruovat tato malá zařízení podnítila technologický pokrok v počítačích, spotřební elektronice, technologii zelené energie a mnoha dalších oblastech. Techniky mikrofabrikace se velmi liší v závislosti na budovaném zařízení.

V oblasti mikrofabrikace se rozměry měří v mikrometrech. Mikrometr, často známý jako mikron, je jedna tisícina milimetru. Na jeden palec je 25 400 mikronů. Nanotechnologie je podobné pole, ale zabývá se ještě menšími součástmi.

Použití mikrofabrikovaných dílů bylo průkopníkem v odvětví polovodičů. Vynálezy tranzistoru a integrovaného obvodu ve 40. a 50. letech 20. století vyvolaly v elektronice trend miniaturizace. Jak se zlepšily techniky výroby mikrofilmů, byly vytvořeny menší a složitější integrované obvody, které umožnily vybudování výkonných mikročipů.

Rostoucí počet průmyslových odvětví se spoléhá na mikrofabrikaci. Drobné stroje známé jako mikroelektromechanické systémy lze nalézt v mnoha zařízeních, včetně chytrých telefonů a senzorů airbagů do automobilů. Palivové články a solární panely také používají mikrofabrikované díly. Mikrofabrikační techniky a technologie byly použity ve výzkumných aplikacích v oborech od mikrobiologie po fyziku částic.

Techniky používané v procesu výroby mikrofabrikátů závisí na průmyslu a požadovaném výsledku. Většina technik jsou přístupy shora dolů, což znamená, že začínají větší složkou, jako je křemíkový oplatek, a odstraňují se z ní, dokud není vytvořena konečná struktura. Příklady technik shora dolů používaných na mikroskopické úrovni zahrnují řezání, leštění a leptání.

Výroba zdola nahoru v této oblasti je do značné míry experimentální. V přístupu zdola nahoru se menší předměty, jako jsou atomy nebo molekuly, používají k vytvoření většího systému nebo zařízení. Techniky zdola nahoru se používají v aplikacích určených k napodobování biologických struktur nebo funkcí.

Mnoho technik používaných v mikrofabrikaci je vypůjčeno z jiných oborů. K mikrotechnologii přispěly oblasti fotografie, optiky a fyziky. Některé tradiční výrobní techniky, jako je vstřikovací lití, byly miniaturizovány a použity v mikrofabrikaci.

Bez ohledu na použitou techniku ​​představuje výroba na mikroskopické úrovni jedinečné výzvy. Malá velikost znamená, že jediný kus prachu může učinit zařízení zbytečným. Laboratoře na výrobu mikrofilmů jsou místnosti určené k řízení částic ve vzduchu, jako jsou prach a mikroby. Pracovníci musí v těchto místnostech nosit ochranný oděv, aby se zabránilo kontaminaci vzniklých mikroskopických částí.