Was ist Mikroelektronik?
Mikroelektronik ist ein Bereich in der Elektronik, in dem winzige oder Mikrokomponenten zur Herstellung von Elektronik verwendet werden. Mit der wachsenden Nachfrage nach kleinen und kostengünstigen Geräten wächst das Feld weiter. Die Hauptschwerpunkte sind im Allgemeinen Forschung, Zuverlässigkeit und Herstellung.
Typischerweise beginnt die Mikroelektronik mit einer integrierten Mikroelektronikschaltung, die aus einer Reihe miteinander verbundener elektrischer Komponenten besteht. Die am häufigsten verwendeten Komponenten sind Transistoren, Widerstände, Kondensatoren und Dioden. Transistoren schalten den Strom ein und aus, ähnlich einem Schalter. Widerstände steuern die Strommenge, die durch den Strom fließt, beispielsweise die Lautstärkeregelung eines Fernsehers. Kondensatoren bündeln den Strom für die gleichzeitige Verwendung und Dioden leiten, wann Strom verbraucht wird.
Viele große Universitäten in den USA forschen auf dem Gebiet der Mikroelektronik. Die meisten Studien befassen sich sowohl mit der Verkleinerung von Bauteilen - wie Transistoren und Kondensatoren - als auch mit den Möglichkeiten für die kleineren Bauteile. Georgia Tech ist auf medizinische Komponenten wie chirurgische Instrumente und Bildgebung spezialisiert. Der US-Bundesstaat Iowa ist auf industrielle Anwendungen für die Mikroelektronik spezialisiert, z. B. Mobiltelefone und PDAs (Personal Digital Assistants).
Die Zuverlässigkeit der Mikroelektronik ist ein weiterer Schwerpunkt. Da Computer in den meisten Unternehmen eine Rolle spielen, hat die Zuverlässigkeit der Geräte in der Regel höchste Priorität. Dies ist besonders wichtig im medizinischen Bereich, wo winzige Roboterwerkzeuge in der Chirurgie die Hände des Arztes ersetzen. Mit einer Roboterhand und einem Bildschirm kann der Arzt Operationen über einen kleinen laparoskopischen Einschnitt durchführen, anstatt den gesamten Hohlraum des Patienten zu öffnen.
Ein weiterer Bereich, der ein hohes Maß an Zuverlässigkeit erfordert, ist die Finanzbranche. Da immer mehr Daten benötigt wurden, war es bisher nicht möglich, mit dem erforderlichen Speicherplatz Schritt zu halten. Mit den Verbesserungen in der Elektronik kann jedoch das, was früher ganze Räume mit Großrechnern füllte, jetzt auf einigen kleinen Handgeräten gespeichert werden.
Ein letzter Schwerpunkt ist das Entwerfen für die Herstellung. In Bezug auf die Mikroelektronik wurde viel Arbeit geleistet, um sicherzustellen, dass die verschiedenen Komponenten tatsächlich auf Leiterplatten platziert werden können. Die geringe Größe von Bauteilen, die zur Herstellung von Mikroelektronik verwendet werden, ist in der Regel zu klein, um von Menschen effizient auf Leiterplatten gelötet zu werden.
Maschinen, die als SMT-Maschinen (Surface Mount Technology) bezeichnet werden, verwenden Robotik, um die einzelnen Komponenten zu platzieren. Mit diesen Maschinen können Tausende von Bauteilen pro Stunde platziert werden. In die Maschine wird ein Programm geladen, das auf jeder Leiterplatte eine bestimmte Stelle hat, an der die Komponenten platziert werden sollen. Das Programm steuert, wo die Roboterarme die einzelnen Teile platzieren. Diese Automatisierung macht typischerweise den gesamten Herstellungsprozess effizienter, was auch die Gesamtkosten senkt.