Hva er mikrofabrikk?

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

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

Bruken av mikrofabrikkerte deler ble pioner for halvlederindustrien. Oppfinnelsene av transistoren og den integrerte kretsen på 1940- og 1950-tallet ga opphav til en miniaturiseringstrend innen elektronikk. Etter hvert som mikrofabrikasjonsteknikkene ble forbedret, ble mindre og mer komplekse integrerte kretsløp bygget, slik at kraftige mikrobrikker kunne bygges.

Stadig flere industrier er avhengige av mikrofabrikasjon. Små maskiner kjent som mikroelektromekaniske systemer finnes på mange enheter, inkludert smarte telefoner og kollisjonsputesensorer. Drivstoffceller og solcellepaneler bruker også mikrofabrikkerte deler. Mikrofabrikasjonsteknikker og -teknologier er blitt brukt i forskningsapplikasjoner innen felt fra mikrobiologi til partikkelfysikk.

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

Produksjon av nedenfra og opp i dette feltet er et stort sett eksperimentelt felt. I bottom-up-tilnærmingen brukes mindre gjenstander 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 mikrofabrikker er lånt fra andre fagområder. Fagene fotografi, optikk og fysikk har bidratt til mikroteknologi. Noen tradisjonelle produksjonsteknikker, som sprøytestøping, er blitt miniatyrisert og brukt i mikrofabrikasjon.

Uavhengig av hvilken teknikk som brukes, fremstiller man på mikroskopisk nivå unike utfordringer. Den lille størrelsen betyr at et enkelt stykke støv kan gjøre en enhet ubrukelig. Mikrofabrikkeringslaboratorier er rom designet for å kontrollere luftbårne partikler som støv og mikrober. Arbeidstakere må bruke vernetøy i disse rommene for å forhindre forurensning av mikroskopiske deler.