Hva er mikrofabrikasjon?

Mikrofabrikasjon og mikromaskinering er termer som beskriver teknologiene og prosessene som brukes til å lage mikroskopiske strukturer eller enheter.Disse strukturene kan variere i størrelse fra bredden på et menneskehår ned til mindre enn en enkelt menneskelig celle.Muligheten til å bygge enheter som denne lille har ansporet teknologiske fremskritt innen datamaskiner, forbrukerelektronikk, grønn energiteknologi og mange andre felt.Mikrofabrikasjonsteknikker varierer mye avhengig av enheten som bygges.

I feltet mikrofabrikasjon, måles størrelser i mikrometer.Et mikrometer, ofte kjent som en mikron, er en tusendel av en millimeter.Det er 25 400 mikron på en tomme.Nanoteknologi er et lignende felt, men det omhandler enda mindre komponenter.

Bruken av mikrofabrikkerte deler ble pioner av halvlederindustrien.Oppfinnelsene av transistoren og integrerte krets på 1940- og 1950 -tallet ga opphav til en miniatyriseringsutvikling innen elektronikk.Etter hvert som mikrofabrikasjonsteknikker forbedret, ble mindre og mer komplekse integrerte kretser bygget, slik at kraftige mikrobrikker kan bygges.

Et økende antall bransjer er avhengige av mikrofabrikasjon.Små maskiner kjent som mikroelektro-mekaniske systemer kan finnes på mange enheter, inkludert smarttelefoner og bilkollisjonssensorer.Drivstoffceller og solcellepaneler bruker også mikrofabrikkerte deler.Mikrofabrikasjonsteknikker og teknologier har blitt brukt i forskningsapplikasjoner innen felt fra mikrobiologi til partikkelfysikk.

Teknikkene som brukes i en mikrofabrikasjonsprosess avhenger av industrien og ønsket resultat.De fleste teknikker er top-down tilnærminger, noe som betyr at de starter med en større komponent, for eksempel en silisiumskive, og fjernes fra den til den endelige strukturen er opprettet.Eksempler på top-down-teknikker brukt på mikroskopisk nivå inkluderer skjæring, polering og etsing.

Bottom-up produksjon på dette feltet er et stort sett eksperimentelt felt.I bottom-up-tilnærmingen brukes mindre elementer som atomer eller molekyler for å lage et større system eller enhet.Bottom-up-teknikker brukes i applikasjoner som er ment å etterligne biologiske strukturer eller funksjoner.

Mange av teknikkene som brukes i mikrofabrikasjon er lånt fra andre fagområder.Feltene for fotografering, optikk og fysikk har bidratt til mikroteknologi.Noen tradisjonelle produksjonsteknikker, for eksempel injeksjonsstøping, er blitt miniatyrisert og brukt i mikrofabrikasjon.

Uansett teknikk som er brukt, gir fabrikasjon på mikroskopisk nivå unike utfordringer.Den lille størrelsen betyr at et enkelt stykke støv kan gjøre en enhet ubrukelig.Mikrofabrikasjonslaboratorier er rom designet for å kontrollere luftbårne partikler som støv og mikrober.Arbeidere må bruke beskyttelsesklær i disse rommene for å forhindre forurensning av de mikroskopiske delene som opprettes.