Co to jest mikrofabrykacja?

Mikrofabrykacja i mikroobróbka to terminy opisujące technologie i procesy stosowane w tworzeniu struktur mikroskopowych lub urządzeń.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 budowania 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.

Zastosowanie części mikrofablowanych było pionierem przemysłu półprzewodnikowego.Wynalazki tranzystora i obwodu zintegrowanego w latach 40. i 50. XX wieku dały początek trendowi miniaturyzacji w elektronice.W miarę poprawy technik mikrofabrykowania, zbudowano mniejsze i bardziej złożone zintegrowane obwody, umożliwiając budowę 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.

Produkcja oddolna w tej dziedzinie jest w dużej mierze eksperymentalną dziedziną.W podejściu oddolnym do utworzenia większego systemu lub urządzenia są używane mniejsze elementy, takie jak atomy lub cząsteczki.Techniki oddolne są stosowane w zastosowaniach przeznaczonych do naśladowania struktur biologicznych lub funkcji.

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 zminiaturuzowane 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.