Wat is microfabricage?
Microfabricage en micromachining zijn termen die de technologieën en processen beschrijven die worden gebruikt bij het maken van microscopische structuren of apparaten. Deze structuren kunnen in grootte variëren van de breedte van een mensenhaar tot kleiner dan een enkele menselijke cel. De mogelijkheid om apparaten te bouwen die zo klein zijn heeft geleid tot technologische vooruitgang in computers, consumentenelektronica, groene energietechnologie en vele andere gebieden. Microfabricatietechnieken variëren sterk, afhankelijk van het apparaat dat wordt gebouwd.
Op het gebied van microfabricage worden maten gemeten in micrometers. Een micrometer, vaak bekend als een micron, is een duizendste van een millimeter. Er zijn 25.400 micron in één inch. Nanotechnologie is een soortgelijk veld, maar het behandelt nog kleinere componenten.
Het gebruik van microgefabriceerde onderdelen is een pionier in de halfgeleiderindustrie. De uitvindingen van de transistor en het geïntegreerde circuit in de jaren 1940 en 1950 gaven aanleiding tot een miniaturisatietrend in de elektronica. Naarmate de microfabricagetechnieken verbeterden, werden kleinere en complexere geïntegreerde schakelingen gebouwd, waardoor krachtige microchips konden worden gebouwd.
Steeds meer industrieën vertrouwen op microfabricage. Kleine machines die micro-elektromechanische systemen worden genoemd, zijn te vinden in veel apparaten, waaronder smartphones en airbagsensoren in auto's. Brandstofcellen en zonnepanelen gebruiken ook microgefabriceerde onderdelen. Microfabricatietechnieken en -technologieën zijn gebruikt in onderzoekstoepassingen op gebieden van microbiologie tot deeltjesfysica.
De technieken die worden gebruikt in een microfabricageproces zijn afhankelijk van de industrie en het gewenste resultaat. De meeste technieken zijn top-downbenaderingen, wat betekent dat ze beginnen met een grotere component, zoals een siliciumwafel, en deze eruit verwijderen totdat de uiteindelijke structuur is gemaakt. Voorbeelden van top-down technieken die op microscopisch niveau worden gebruikt, zijn snijden, polijsten en etsen.
Bottom-up productie op dit gebied is een grotendeels experimenteel veld. In de bottom-up benadering worden kleinere items zoals atomen of moleculen gebruikt om een groter systeem of apparaat te maken. Bottom-up technieken worden gebruikt in toepassingen die zijn bedoeld om biologische structuren of functies na te bootsen.
Veel van de technieken die worden gebruikt bij microfabricage zijn ontleend aan andere disciplines. De gebieden fotografie, optica en natuurkunde hebben bijgedragen aan microtechnologie. Sommige traditionele productietechnieken, zoals spuitgieten, zijn geminiaturiseerd en gebruikt bij microfabricage.
Ongeacht de gebruikte techniek biedt fabricage op microscopisch niveau unieke uitdagingen. Het kleine formaat betekent dat een enkel stuk stof een apparaat onbruikbaar kan maken. Microfabrication labs zijn ruimtes ontworpen om deeltjes in de lucht, zoals stof en microben, te beheersen. Werknemers moeten beschermende kleding dragen in deze kamers om besmetting van de microscopische delen te voorkomen.