Hvad er mikrofabrikation?
Mikrofabrikation og mikromachining er udtryk, der beskriver teknologier og processer, der bruges til at fremstille mikroskopiske strukturer eller enheder. Disse strukturer kan variere i størrelse fra bredden af et menneskehår til mindre end en enkelt menneskelig celle. Evnen til at bygge enheder denne lille har ansporet teknologiske fremskridt inden for computere, forbrugerelektronik, grøn energiteknologi og mange andre områder. Mikrofabrikationsteknikker varierer meget afhængigt af den enhed, der er bygget.
Inden for mikrofabrikation måles størrelser i mikrometer. Et mikrometer, ofte kendt som en mikron, er en tusindedel af en millimeter. Der er 25.400 mikrometer i en tomme. Nanoteknologi er et lignende felt, men det handler med endnu mindre komponenter.
Brugen af mikrofabrikerede dele blev banebrydende af halvlederindustrien. Opfindelserne af transistoren og det integrerede kredsløb i 1940'erne og 1950'erne gav anledning til en miniaturiseringstendens inden for elektronik. Efterhånden som mikrofabrikationsteknikker blev forbedret, blev mindre og mere komplekse integrerede kredsløb bygget, så man kunne bygge kraftige mikrochips.
Et stigende antal industrier er afhængige af mikrofabrikation. Små maskiner, der er kendt som mikroelektro-mekaniske systemer, findes i mange enheder, inklusive smarttelefoner og airbag-sensorer. Brændselsceller og solcellepaneler bruger også mikrofabrikerede dele. Mikrofabrikationsteknikker og -teknologier er blevet anvendt i forskningsapplikationer inden for områder fra mikrobiologi til partikelfysik.
Teknikkerne, der anvendes i en mikrofabrikationsproces, afhænger af branchen og det ønskede resultat. De fleste teknikker er top-down tilgange, hvilket betyder, at de starter med en større komponent, såsom en siliciumskive, og fjerner den, indtil den endelige struktur er oprettet. Eksempler på top-down teknikker anvendt på mikroskopisk niveau inkluderer skæring, polering og ætsning.
Fremstilling af bunden-up på dette felt er et stort set eksperimentelt felt. I bottom-up-metoden bruges mindre genstande såsom atomer eller molekyler til at skabe et større system eller enhed. Bund-up-teknikker bruges i applikationer, der er beregnet til at efterligne biologiske strukturer eller funktioner.
Mange af de teknikker, der anvendes til mikrofabrikation, er lånt fra andre discipliner. Områderne fotografering, optik og fysik har bidraget til mikroteknologi. Nogle traditionelle fremstillingsteknikker, såsom sprøjtestøbning, er blevet miniaturiseret og brugt til mikrofabrikation.
Uanset den anvendte teknik giver fremstillingen på mikroskopisk niveau unikke udfordringer. Den lille størrelse betyder, at et enkelt stykke stykke kan gøre en enhed ubrugelig. Mikrofabrikationslaboratorier er værelser designet til at kontrollere luftbårne partikler som støv og mikrober. Arbejdstagere skal bære beskyttelsesbeklædning i disse rum for at forhindre kontaminering af de mikroskopiske dele, der oprettes.