Микротехнологии - Microtechnology

Микротехнологии имеет дело с технологии чьи характеристики имеют размеры порядка одного микрометр (одна миллионная метра, или 10−6 метр или 1 мкм).[1] Он фокусируется на физических и химических процессах, а также на производстве или манипулировании структурами с величиной микрометра.[2]

Развитие

Примерно в 1970 году ученые узнали, что, собрав большое количество микроскопический транзисторы На одном кристалле могут быть построены микроэлектронные схемы, которые значительно улучшат производительность, функциональность и надежность при одновременном снижении стоимости и увеличении объема. Это развитие привело к Информационная революция.

Совсем недавно ученые узнали, что не только электрические устройства, но также и механические устройства, могут быть миниатюрный и производятся партиями, обещая те же преимущества механическому миру, что и Интегральная схема технология дала миру электричества. В то время как электроника сейчас является «мозгом» для современных передовых систем и продуктов, микромеханические устройства могут обеспечить датчики и приводы - 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, тонометры, и проекционные системы отображения. Кажется очевидным, что в недалеком будущем эти устройства будут широко распространены, как и электроника. Процесс также стал более точным, уменьшив размеры технологии до субмикрометрового диапазона, что продемонстрировано в случае усовершенствованных микроэлектрических схем, длина которых составляет менее 20 нм.[3]

Микро-электромеханические системы

Протравленная силиконовая пластина

Период, термин МЭМС, для Micro Electro Mechanical Systems, был придуман в 1980-х годах для описания новых сложных механических систем на микросхеме, таких как микродвигатели, резонаторы, шестерни и т. д. Сегодня термин МЭМС 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 МЭМС, 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 классифицируются по ряду категорий, например, поверхностные механическая обработка, объемная обработка, ЛИГА, и EFAB - действительно существуют тысячи различных процессов MEMS. Некоторые создают довольно простые геометрические формы, в то время как другие предлагают более сложные трехмерные геометрии и большую универсальность. Компания, создающая акселерометры для подушки безопасности потребуется совершенно другая конструкция и процесс производства акселерометра для инерциальной навигации. Переход с акселерометра на другое инерциальное устройство, такое как гироскоп требует еще большего изменения дизайна и процесса и, скорее всего, совершенно другого изготовление объект и инженерная команда.

Технология МЭМС вызвала огромный ажиотаж из-за большого 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 отличное решение. МЭМС уже оказали глубокое влияние на некоторые приложения, такие как автомобильные датчики и струйные принтеры. Развивающаяся отрасль MEMS уже является многомиллиардным рынком. Ожидается, что он будет быстро расти и превратиться в одну 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 фотолитография. Световые волны фокусируются через маску на поверхность. Они укрепляют химическую пленку. Мягкие неэкспонированные части пленки смываются. потом кислота протравливает незащищенный материал.

Самый известный успех микротехнологии - это Интегральная схема. Он также использовался для построения микромашина. Как ответвление исследователей, пытающихся еще больше миниатюризировать микротехнологии, нанотехнологии появились в 1980-х годах, особенно после изобретения новых методов микроскопии.[4] Эти материалы и конструкции имеют размеры 1-100 нм.[4]

Предметы, созданные на микроскопическом уровне

Следующие предметы были построены в масштабе 1 микрометр с использованием фотолитографии:

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Даррин, М. Энн Гаррисон; Барт, Джанет Л. (2011). Системная инженерия для микромасштабных и наномасштабных технологий. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 7. ISBN  9781439837320.
  2. ^ Крар, Стивен Ф .; Гилл, Артур (2003). Изучение передовых производственных технологий. Industrial Press Inc., стр. 11–3–1. ISBN  0831131500.
  3. ^ Келер, Михаэль; Фриче, Вольфганг (2007). Нанотехнологии: введение в методы наноструктурирования. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., стр. 33. ISBN  9783527318711.
  4. ^ а б Смоллмен, Р. Э .; Нган, А. Х. У. (2007). Физическая металлургия и современные материалы, седьмое издание. Оксфорд, Великобритания: Эльзевир. п. 607. ISBN  9780750669061.

внешние ссылки