Микротехнология имеет дело с технологиями , характеристики которых имеют размеры порядка одного микрометра (одна миллионная метра, или 10 -6 метра, или 1 мкм). [1] Основное внимание уделяется физическим и химическим процессам, а также производству или манипулированию структурами с величиной микрометра. [2]
Разработка
Примерно в 1970 году ученые узнали, что за счет размещения большого количества микроскопических транзисторов на одном кристалле можно построить микроэлектронные схемы, которые значительно улучшили бы производительность, функциональность и надежность, при этом снизив стоимость и увеличив объем. Это развитие привело к информационной революции .
Совсем недавно ученые узнали, что не только электрические устройства, но и механические устройства могут быть миниатюризированы и изготавливаться партиями, обещая те же преимущества механическому миру, что технология интегральных схем дала миру электричества. В то время как электроника теперь обеспечивает «мозг» для современных передовых систем и продуктов, микромеханические устройства могут обеспечивать датчики и исполнительные механизмы - глаза и уши, руки и ноги - которые взаимодействуют с внешним миром.
Сегодня микромеханические устройства являются ключевыми компонентами в широком спектре продуктов, таких как автомобильные подушки безопасности , струйные принтеры, мониторы артериального давления и системы проекционных дисплеев. Кажется очевидным, что в недалеком будущем эти устройства будут столь же широко распространены, как и электроника. Процесс также стал более точным, уменьшив размеры технологии до субмикрометрового диапазона, как продемонстрировано в случае усовершенствованных микроэлектрических схем, длина которых составляет менее 20 нм. [3]
Микро-электромеханические системы
Термин МЭМС для микроэлектромеханических систем был придуман в 1980-х годах для описания новых сложных механических систем на микросхеме, таких как микродвигатели, резонаторы, шестерни и т. Д. Сегодня термин MEMS на практике используется для обозначения любого микроскопического устройства с механической функцией, которое может быть изготовлено в периодическом процессе (например, массив микроскопических механизмов, изготовленных на микрочипе, будет считаться устройством MEMS, но крошечным стент, обработанный лазером, или компонент часов - нет). В Европе термин MST для микросистемной технологии является предпочтительным, а в Японии MEMS просто называют «микромашинами». Различия в этих терминах относительно незначительны и часто используются как синонимы.
Хотя процессы МЭМС обычно подразделяются на несколько категорий, таких как обработка поверхности , объемная обработка, LIGA и EFAB , на самом деле существуют тысячи различных процессов МЭМС. Некоторые создают довольно простые геометрические формы, в то время как другие предлагают более сложные трехмерные геометрические формы и большую гибкость. Компании, производящей акселерометры для подушек безопасности , потребуется совершенно другая конструкция и процесс производства акселерометра для инерциальной навигации. Переход с акселерометра на другое инерциальное устройство, такое как гироскоп, требует еще больших изменений в конструкции и технологическом процессе и, скорее всего, совершенно других производственных мощностей и инженерной группы.
Технология МЭМС вызвала огромный ажиотаж из-за огромного количества важных приложений, в которых МЭМС могут предложить недостижимые ранее стандарты производительности и надежности. В эпоху, когда все должно быть меньше, быстрее и дешевле, MEMS предлагает убедительное решение. МЭМС уже оказали глубокое влияние на некоторые приложения, такие как автомобильные датчики и струйные принтеры. Возникающая отрасль MEMS уже является многомиллиардным рынком. Ожидается, что он будет быстро расти и станет одной из основных отраслей 21 века. Cahners In-Stat Group прогнозирует, что к 2005 году объем продаж MEMS достигнет 12 миллиардов долларов. Европейская группа NEXUS прогнозирует еще больший доход, используя более всеобъемлющее определение MEMS.
Микротехнология часто строится с использованием фотолитографии . Световые волны фокусируются через маску на поверхность. Они укрепляют химическую пленку. Мягкие, неэкспонированные части пленки смываются. Затем кислота протравливает незащищенный материал.
Самый известный успех микротехнологии - это интегральная схема . Он также использовался для создания микромашин . Как ответвление исследователей, пытающихся еще больше миниатюризировать микротехнологию, нанотехнологии возникли в 1980-х годах, особенно после изобретения новых методов микроскопии. [4] Эти материалы и структуры имеют размеры от 1 до 100 нм. [4]
Предметы, построенные на микроскопическом уровне
Следующие объекты были построены в масштабе 1 микрометр с использованием фотолитографии:
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Даррин, М. Энн Гаррисон; Барт, Джанет Л. (2011). Системная инженерия для микромасштабных и наноразмерных технологий . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 7. ISBN 9781439837320.
- ^ Крар, Стивен Ф .; Гилл, Артур (2003). Изучение передовых производственных технологий . Industrial Press Inc., стр. 11–3–1. ISBN 0831131500.
- ^ Келер, Михаэль; Фриче, Вольфганг (2007). Нанотехнологии: введение в методы наноструктурирования . Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., стр. 33. ISBN 9783527318711.
- ^ а б Смоллмен, RE; Нган, AHW (2007). Физическая металлургия и современные материалы, седьмое издание . Оксфорд, Великобритания: Эльзевир. п. 607. ISBN 9780750669061.
Внешние ссылки
- Институт исследований микромашин и микротехнологий Университета Саймона Фрейзера