Kaj je mikrofabrikacija?

Mikrofabrikacija in mikroobdelava sta izraza, ki opisujeta tehnologije in procese, ki se uporabljajo pri izdelavi mikroskopskih struktur ali naprav. Te strukture so lahko velike od širine človeškega las do manjše od ene same človeške celice. Sposobnost izdelave tako majhnih naprav je spodbudila tehnološki napredek v računalnikih, potrošniški elektroniki, tehnologiji zelene energije in mnogih drugih področjih. Tehnike mikroproizvodnje se zelo razlikujejo glede na napravo, ki se gradi.

Na področju mikroproizvodnje se velikosti merijo v mikrometrih. Mikrometer, pogosto znan kot mikron, je tisočinka milimetra. V enem inču je 25,400 mikronov. Nanotehnologija je podobno področje, vendar se ukvarja s še manjšimi komponentami.

Uporaba mikrofabriciranih delov je bila pionirska v polprevodniški industriji. Izumi tranzistorja in integriranega vezja v 1940-ih in 1950-ih so povzročili trend miniaturizacije v elektroniki. Ko so se tehnike mikroproizvodnje izboljševale, so bila zgrajena manjša in kompleksnejša integrirana vezja, ki so omogočala izdelavo močnih mikročipov.

Vse več industrij se zanaša na mikroproizvodnjo. Drobne stroje, znane kot mikro-elektro-mehanski sistemi, lahko najdemo v številnih napravah, vključno s pametnimi telefoni in senzorji avtomobilskih zračnih blazin. Gorivne celice in sončne celice uporabljajo tudi mikrofabricirane dele. Tehnike in tehnologije mikroproizvodnje so bile uporabljene v raziskovalnih aplikacijah na področjih od mikrobiologije do fizike delcev.

Tehnike, ki se uporabljajo v procesu mikroproizvodnje, so odvisne od industrije in želenega rezultata. Večina tehnik je pristopov od zgoraj navzdol, kar pomeni, da se začnejo z večjo komponento, kot je silikonska rezina, in se odstranijo iz nje, dokler ni ustvarjena končna struktura. Primeri tehnik od zgoraj navzdol, ki se uporabljajo na mikroskopski ravni, vključujejo rezanje, poliranje in jedkanje.

Proizvodnja od spodaj navzgor na tem področju je pretežno eksperimentalno polje. Pri pristopu od spodaj navzgor se manjši predmeti, kot so atomi ali molekule, uporabljajo za ustvarjanje večjega sistema ali naprave. Tehnike od spodaj navzgor se uporabljajo v aplikacijah, ki posnemajo biološke strukture ali funkcije.
Številne tehnike, ki se uporabljajo v mikrofabrikaciji, so izposojene iz drugih disciplin. Področja fotografije, optike in fizike so prispevala k mikrotehnologiji. Nekatere tradicionalne proizvodne tehnike, kot je brizganje, so bile miniaturizirane in uporabljene v mikroproizvodnji.

Ne glede na uporabljeno tehniko izdelava na mikroskopski ravni predstavlja edinstvene izzive. Majhna velikost pomeni, da lahko en sam kos prahu naredi napravo neuporabno. Laboratoriji za mikrofabrikacijo so prostori, zasnovani za nadzor delcev v zraku, kot so prah in mikrobi. Delavci morajo v teh prostorih nositi zaščitna oblačila, da preprečijo kontaminacijo mikroskopskih delov, ki nastajajo.