Co to jest mikroobróbka powierzchniowa?
Mikroobróbka powierzchniowa jest procesem produkcyjnym stosowanym do opracowywania układów scalonych i czujników różnego rodzaju. Zastosowanie technik mikroobróbki powierzchni pozwala na zastosowanie do prawie 100 drobno nałożonych warstw wzorów obwodów na jednym chipie. Dla porównania możliwe jest tylko pięć lub sześć warstw przy użyciu standardowych procesów mikroobróbki. Pozwala to na włączenie wielu dodatkowych funkcji i elektroniki do każdego układu w celu użycia w czujnikach ruchu, przyspieszeniomierzach, które uruchamiają poduszki powietrzne w wypadku samochodowym, lub do zastosowania w żyroskopach systemu nawigacji. Mikroobróbka powierzchniowa wykorzystuje wybrane materiały oraz procesy trawienia na mokro i na sucho w celu utworzenia warstw obwodów.
Części obwodów wykonane tą metodą były początkowo stosowane w akcelerometrach, które w momencie zderzenia uruchamiały poduszki powietrzne w pojazdach. Powierzchniowe mikromechaniczne czujniki w pojazdach zapewniają również ochronę przed przewróceniem poprzez kontrolę przechyłu i są stosowane w układach przeciwblokujących. Ten zespół obwodów jest również stosowany w żyroskopach o wysokiej wydajności w systemach kontroli naprowadzania i systemach nawigacji. Ponieważ obwody wytwarzane tą metodą wytwarzają małe i precyzyjne obwody, możliwe jest połączenie wielu funkcji w jednym układzie, do zastosowań w wykrywaniu ruchu, wykrywaniu przepływu oraz w niektórych urządzeniach elektronicznych. W fotografii podczas filmowania za pomocą kamery wideo układy te zapewniają stabilizację obrazu podczas ruchu.
Proces mikroobróbki powierzchni wykorzystuje podłoża krystalicznie krzemowe jako podstawę, na której można budować warstwy, lub można rozpocząć na tańszych podłożach szklanych lub plastikowych. Zwykle pierwsza warstwa jest z tlenku krzemu, izolatora, który jest wytrawiany do pożądanej grubości. Na tę warstwę nakładana jest światłoczuła warstwa folii, a światło ultrafioletowe (UV) jest nakładane przez nakładkę wzoru obwodu. Następnie ten wafel jest opracowywany, płukany i pieczony do następującego procesu trawienia. Proces ten powtarza się wiele razy w celu nałożenia większej liczby warstw, z dokładnym monitorowaniem i precyzyjnymi technikami wytrawiania zastosowanymi dla każdej warstwy, aby uzyskać ostateczny układ warstwowy.
Rzeczywisty proces mikroobróbki powierzchniowej wytrawiania odbywa się za pomocą jednego lub kilku procesów obróbki. Wytrawianie na mokro odbywa się za pomocą kwasów fluorowodorowych w celu wytrawiania projektów obwodów na warstwach, przecinając niezabezpieczone materiały izolacyjne; niezatrawione obszary tej warstwy są następnie elektrolizowane w celu odizolowania warstwy od nałożonej następnej. Wytrawianie na sucho można wykonać samodzielnie lub w połączeniu z wytrawieniem chemicznym, używając zjonizowanego gazu do bombardowania obszarów, które mają zostać wytrawione. Producenci stosują wytrawianie suchą plazmą, gdy znaczna część warstwy ma zostać wytrawiona w układzie obwodowym. Dodatkowo, inna kombinacja chloru w plazmie z gazowym fluorem może powodować głębokie cięcia w pionie przez folie maskujące warstwę, co jest często potrzebne przy wytwarzaniu mikroukładów czujników mikroaktywnika.