Wat is bulk micromachining?
Bulk micromachining is een methode om extreem kleine mechanische of elektrische componenten te maken. Dit proces maakt meestal gebruik van siliciumwafels, maar gebruikt soms ook plastic of keramisch materiaal. Bulk micromachining begint met een massief stuk en verwijdert materiaal totdat het zijn uiteindelijke vorm bereikt, in tegenstelling tot micromachining aan het oppervlak, dat een stuk laag voor laag opbouwt. De meest gebruikelijke methode voor het uitvoeren van bulk-micromachining is via selectieve maskering en natte chemische oplosmiddelen. Het nieuwere alternatief voor deze methode is droog etsen met behulp van een plasma- of lasersysteem om ongewenst materiaal te verwijderen. Dit is over het algemeen nauwkeuriger dan nat etsen, maar het is ook duurder.
Micromachining is het proces van het maken van hele kleine onderdelen. Deze componenten kunnen van alles zijn, van een diode tot een tandwiel met de grootte van een penpunt. Er zijn twee belangrijke manieren om dit proces uit te voeren. Micromachining aan het oppervlak gebruikt de afzonderlijke lagen van een siliciumwafer om een stuk bovenop een bestaande laag te maken. Hoewel dit een zeer belangrijk proces is, is het moeilijker om volledig onafhankelijke en unieke stukken te maken.
Om dat soort componenten te maken, zullen fabrikanten bulk micromachining gebruiken. In veel opzichten is dit vergelijkbaar met het snijden van een beeld uit marmer, alleen op een veel kleinere schaal. Een plak silicium wordt verwerkt om elk deel dat ongewenst is in het laatste stuk te verwijderen. Bulkverwerking gaat van groot naar klein, terwijl de oppervlaktemethode van klein naar groot gaat.
Het overgrote deel van de micro-machines in bulk maakt gebruik van silicium. Het materiaal is extreem goedkoop omdat het bijna een kwart van de aardkorst uitmaakt. Bovendien bezit het een zeer fijne kristallijne structuur die kan uiteenvallen in lagen die dunner zijn dan een mensenhaar. Hierdoor kan het materiaal net zo goed op macroscopisch niveau op microscopisch niveau werken.
De meest gebruikelijke methode voor bulk-micromachining wordt nat chemisch etsen genoemd. Eerst wordt het werkstuk bedekt met een materiaal dat het zal beschermen tegen een geselecteerd oplosmiddel. Het beschermende masker wordt vervolgens selectief verwijderd om de delen van het stuk bloot te leggen die loskomen. Het werkstuk wordt blootgesteld aan een oplosmiddel, dat vervolgens alle onbeschermde gebieden oplost en de rest intact laat. Daarna wordt het resterende maskeermateriaal verwijderd.
De nieuwere methode voor bulk-micromachining wordt droog etsen genoemd. Dit maakt gebruik van een uiterst nauwkeurig apparaat, vaak een laser, om ongewenst materiaal te verdampen. In vergelijking met het natte proces zijn dit minder stappen en een totaal gebrek aan potentieel gevaarlijke oplosmiddelen. De belangrijkste reden waarom dit proces niet populairder is, is de relatieve nieuwheid in vergelijking met de natte methode en de kosten van de aanschaf van de apparatuur.