Was ist Massenmikrobearbeitung?
Die Massenmikrobearbeitung ist eine Methode zur Herstellung extrem kleiner mechanischer oder elektrischer Bauteile. Bei diesem Verfahren werden normalerweise Siliziumwafer verwendet, gelegentlich werden jedoch auch Kunststoff- oder Keramikmaterialien verwendet. Die Massenmikrobearbeitung beginnt mit einem festen Stück und entfernt Material, bis es seine endgültige Form erreicht, im Gegensatz zur Oberflächenmikrobearbeitung, die ein Stück Schicht für Schicht aufbaut. Die gebräuchlichste Methode zur Durchführung der Mikrobearbeitung in großen Mengen ist die selektive Maskierung und die Verwendung von nasschemischen Lösungsmitteln. Die neuere Alternative zu dieser Methode ist das Trockenätzen mit einem Plasma- oder Lasersystem, um unerwünschtes Material zu entfernen. Dies ist im Allgemeinen genauer als das Nassätzen, ist jedoch auch teurer.
Mikrobearbeitung ist der Prozess der Herstellung wirklich kleiner Teile. Diese Komponenten können von einer Diode bis zu einem Zahnrad von der Größe einer Stiftspitze reichen. Es gibt zwei Hauptmethoden, um diesen Prozess durchzuführen. Bei der Oberflächenmikrobearbeitung werden die einzelnen Schichten eines Siliziumwafers verwendet, um ein Stück über einer vorhandenen Schicht zu erstellen. Während dies ein sehr wichtiger Prozess ist, ist es schwieriger, völlig unabhängige und einzigartige Stücke herzustellen.
Um diese Arten von Bauteilen herzustellen, verwenden die Hersteller die Massenmikrobearbeitung. In vielerlei Hinsicht ähnelt dies dem Schnitzen einer Statue aus Marmor, nur in einem viel kleineren Maßstab. Ein Wafer aus Silizium wird bearbeitet, um alle Teile zu entfernen, die im endgültigen Teil unerwünscht sind. Die Massenverarbeitung geht von groß nach klein, während die Oberflächenmethode von klein nach groß geht.
Die überwiegende Mehrheit der Massenmikrobearbeitung verwendet Silizium. Das Material ist extrem billig, da es fast ein Viertel der Erdkruste ausmacht. Darüber hinaus besitzt es eine sehr feine kristalline Struktur, die in Schichten zerfallen kann, die dünner sind als ein menschliches Haar. Dadurch kann das Material sowohl mikroskopisch als auch makroskopisch arbeiten.
Die gebräuchlichste Methode zur mikromechanischen Massenbearbeitung ist das nasschemische Ätzen. Zunächst wird das Werkstück mit einem Material abgedeckt, das es vor einem ausgewählten Lösungsmittel schützt. Die Schutzmaske wird dann selektiv entfernt, um die Bereiche des abziehenden Teils freizulegen. Das Werkstück ist einem Lösungsmittel ausgesetzt, das dann alle ungeschützten Bereiche auflöst und den Rest intakt lässt. Danach wird das restliche Abdeckmaterial entfernt.
Das neuere Verfahren zur Massenmikrobearbeitung wird Trockenätzen genannt. Hierbei wird ein hochpräzises Gerät, häufig ein Laser, verwendet, um unerwünschtes Material zu verdampfen. Im Vergleich zum Nassverfahren sind dies mehrere Schritte weniger und es fehlen potenziell gefährliche Lösungsmittel. Der Hauptgrund, warum dieses Verfahren nicht beliebter ist, ist seine relative Neuheit im Vergleich zur Nassmethode und die Kosten für den Kauf der Ausrüstung.