Co to jest mikrofabrykacja?

Mikrofabrykacja i mikroobróbka to terminy opisujące technologie i procesy stosowane w tworzeniu struktur lub urządzeń mikroskopowych. Struktury te mogą wahać się od szerokości ludzkich włosów do mniejszej niż pojedyncza ludzka komórka. Zdolność do budowania urządzeń, które ten mały pobudziła postęp technologiczny w komputerach, elektronice użytkowej, technologii zielonej energii i wielu innych dziedzin. Techniki mikrofabrykowania różnią się znacznie w zależności od budowy urządzenia.

W dziedzinie mikrofabrykowania rozmiary są mierzone w mikrometrach. Mikrometr, często znany jako mikron, ma jeden tysięczny milimetr. W jednym cale jest 25 400 mikronów. Nanotechnologia jest podobną dziedziną, ale dotyczy jeszcze mniejszych komponentów.

Pionie zastosowanie części mikrofabrbowanych było pionierem przemysłu półprzewodnikowego. Wynalazki tranzystora i obwodu zintegrowanego w latach 40. i 50. XX wieku dały początek trendowi miniaturyzacji w elektronice. Jako mikrofabrykacja TECZbudowano ulepszone, mniejsze i bardziej złożone zintegrowane obwody, umożliwiając budowanie potężnych mikroczipów.

Rosnąca liczba branż opiera się na mikrofabrykowaniu. Małe maszyny znane jako systemy mikroelektromechaniczne można znaleźć w wielu urządzeniach, w tym w smartfonach i czujnikach poduszki powietrznej. Ogniwa paliwowe i panele słoneczne również wykorzystują części mikrofablowane. Techniki i technologie mikrofabrykowania zastosowano w zastosowaniach badawczych w dziedzinach od mikrobiologii po fizykę cząstek.

Techniki stosowane w procesie mikrofabrykowania zależą od branży i pożądanego wyniku. Większość technik to podejścia odgórne, co oznacza, że ​​zaczynają się od większego komponentu, takiego jak wafel krzemowy, i usuwają z niego do momentu utworzenia końcowej struktury. Przykłady technik odgórnych stosowanych na poziomie mikroskopowym obejmują cięcie, polerowanie i trawienie.

ManufakTuring w tej dziedzinie jest polem w dużej mierze eksperymentalnym. W podejściu oddolnym do utworzenia większego systemu lub urządzenia są używane mniejsze elementy, takie jak atomy lub cząsteczki. Techniki oddolne są stosowane w aplikacjach przeznaczonych do naśladowania struktur lub funkcji biologicznych.

Wiele technik stosowanych w mikrofabrykowaniu jest zapożyczonych z innych dyscyplin. Pola fotografii, optyki i fizyki przyczyniły się do mikrotechnologii. Niektóre tradycyjne techniki produkcyjne, takie jak formowanie wtryskowe, zostały zminiaturyzowane i stosowane w mikrofabrykowaniu.

Niezależnie od zastosowanej techniki wytwarzanie na poziomie mikroskopowym stanowi unikalne wyzwania. Mały rozmiar oznacza, że ​​pojedynczy kawałek pyłu może uczynić urządzenie bezużytecznym. Laboratoria mikrofabrykacyjne to pomieszczenia zaprojektowane do kontrolowania cząstek w powietrzu, takie jak kurz i drobnoustroje. Pracownicy muszą nosić w tych pokojach odzież ochronną, aby zapobiec zanieczyszczeniu tworzonych części mikroskopowych.