Wat is microfabricage?

Microfabricage en micromachines 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 menselijk haar tot kleiner dan een enkele menselijke cel. De mogelijkheid om apparaten te bouwen die zo klein is, heeft de technologische vooruitgang in computers, consumentenelektronica, groene energietechnologie en vele andere gebieden gestimuleerd. Microfabricatietechnieken variëren sterk, afhankelijk van het gebouwde apparaat.

In het gebied van microfabricage worden afmetingen 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 microfabriceerde onderdelen werd pionier door de halfgeleiderindustrie. De uitvindingen van de transistor en het geïntegreerde circuit in de jaren 1940 en 1950 gaven aanleiding tot een miniaturisatietrend in elektronica. Als Microfabrication TECHniques verbeterde, kleinere en complexere geïntegreerde circuits werden gebouwd, waardoor krachtige microchips konden worden gebouwd.

Een toenemend aantal industrieën vertrouwt op microfabricage. Kleine machines bekend als micro-elektromechanische systemen zijn te vinden op veel apparaten, waaronder smartphones en auto-airbagsensoren. Brandstofcellen en zonnepanelen maken ook gebruik van microfabriceerde onderdelen. Microfabricatietechnieken en technologieën zijn gebruikt in onderzoekstoepassingen op gebieden van microbiologie tot deeltjesfysica.

De technieken die in een microfabricageproces worden gebruikt, zijn afhankelijk van de industrie en het gewenste resultaat. De meeste technieken zijn top-down benaderingen, wat betekent dat ze beginnen met een grotere component, zoals een siliciumwafer, en ervan verwijderen totdat de uiteindelijke structuur is gemaakt. Voorbeelden van top-down-technieken die op microscopisch niveau worden gebruikt, zijn onder meer snijden, polijsten en etsen.

bottom-up manufacTuring 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 bedoeld zijn om biologische structuren of functies na te bootsen.

Veel van de technieken die in microfabricage worden gebruikt, worden geleend van andere disciplines. De velden van fotografie, optica en fysica hebben bijgedragen aan microtechnologie. Sommige traditionele productietechnieken, zoals spuitgieten, zijn geminiaturiseerd en gebruikt in microfabricage.

Ongeacht de gebruikte techniek biedt fabricage op een microscopisch niveau unieke uitdagingen. Het kleine formaat betekent dat een enkel stuk stof een apparaat nutteloos kan maken. Microfabricatielabs zijn kamers die zijn ontworpen om deeltjes in de lucht te regelen, zoals stof en microben. Werknemers moeten beschermende kleding in deze kamers dragen om te voorkomen dat besmetting van de microscopische onderdelen wordt gecreëerd.