Hvad er mikrofabrikation?

Mikrofabrikation og mikromachining er udtryk, der beskriver de teknologier og processer, der bruges til at fremstille mikroskopiske strukturer eller enheder.Disse strukturer kan variere i størrelse fra bredden af et menneskehår ned til mindre end en enkelt menneskelig celle.Evnen til at opbygge enheder, denne lille har ansporet teknologiske fremskridt inden for computere, forbrugerelektronik, grøn energiteknologi og mange andre felter.Mikrofabrikationsteknikker varierer meget afhængigt af den enhed, der er bygget.

Inden for mikrofabrikation måles størrelser i mikrometer.Et mikrometer, ofte kendt som en mikron, er en tusindedel af en millimeter.Der er 25.400 mikron i en tomme.Nanoteknologi er et lignende felt, men det beskæftiger sig med endnu mindre komponenter.

Brugen af mikrofabrikerede dele blev banebrydende af halvlederindustrien.Opfindelserne af transistor og integreret kredsløb i 1940'erne og 1950'erne gav anledning til en miniaturiseringstrend inden for elektronik.Efterhånden som mikrofabrikationsteknikker blev forbedret, blev mindre og mere komplekse integrerede kredsløb bygget, hvilket gjorde det muligt at bygge kraftige mikrochips.

Et stigende antal industrier er afhængige af mikrofabrikation.Små maskiner kendt som mikroelektro-mekaniske systemer kan findes i mange enheder, herunder smarte telefoner og bil-airbag-sensorer.Brændselsceller og solcellepaneler bruger også mikrofabrikerede dele.Mikrofabrikationsteknikker og teknologier er blevet anvendt i forskningsapplikationer inden for felter fra mikrobiologi til partikelfysik.

De teknikker, der bruges i en mikrofabrikationsproces, afhænger af industrien og det ønskede resultat.De fleste teknikker er top-down-tilgange, hvilket betyder, at de starter med en større komponent, såsom en siliciumskive, og fjerner det fra den, indtil den endelige struktur er skabt.Eksempler på top-down-teknikker, der anvendes på det mikroskopiske niveau, inkluderer skæring, polering og ætsning.

Bottom-up-fremstilling på dette felt er et stort set eksperimentelt felt.I bottom-up-metoden bruges mindre genstande såsom atomer eller molekyler til at skabe et større system eller en enhed.Bottom-up-teknikker bruges i applikationer, der er beregnet til at efterligne biologiske strukturer eller funktioner.

Mange af de teknikker, der bruges i mikrofabrikation, er lånt fra andre discipliner.Felterne inden for fotografering, optik og fysik har bidraget til mikroteknologi.Nogle traditionelle fremstillingsteknikker, såsom injektionsstøbning, er blevet miniaturiseret og anvendt i mikrofabrikation.

Uanset den anvendte teknik udgør fabrikation på et mikroskopisk niveau unikke udfordringer.Den lille størrelse betyder, at et enkelt stykke støv kan gøre en enhed ubrugelig.Mikrofabrikationslaboratorier er værelser designet til at kontrollere luftbårne partikler såsom støv og mikrober.Arbejdstagere skal bære beskyttelsesbeklædning inden for disse rum for at forhindre forurening af de mikroskopiske dele, der oprettes.