Microtecnología

La microtecnología se ocupa de la tecnología cuyas características tienen dimensiones del orden de un micrómetro (una millonésima de metro, o 10⁻⁶ metro, o 1 μm). Se centra en los procesos físicos y químicos, así como en la producción o manipulación de estructuras con una magnitud de un micrómetro.

Desarrollo

Alrededor de 1970, los científicos aprendieron que al colocar una gran cantidad de transistores microscópicos en un solo chip, se podían construir circuitos microelectrónicos que mejoraban drásticamente el rendimiento, la funcionalidad y la confiabilidad, al mismo tiempo que reducían los costos y aumentaban el volumen. Este desarrollo condujo a la revolución de la información.

Más recientemente, los científicos han descubierto que no solo los dispositivos eléctricos, sino también los dispositivos mecánicos pueden miniaturizarse y fabricarse por lotes, lo que promete los mismos beneficios para el mundo mecánico que la tecnología de circuitos integrados le ha brindado al mundo eléctrico. Si bien la electrónica ahora proporciona el "cerebro" para los sistemas y productos avanzados de hoy, los dispositivos micromecánicos pueden proporcionar los sensores y actuadores (los ojos y los oídos, las manos y los pies) que interactúan con el mundo exterior.

Hoy en día, los dispositivos micromecánicos son los componentes clave de una amplia gama de productos, como bolsas de aire para automóviles, impresoras de inyección de tinta, monitores de presión arterial y sistemas de visualización de proyección. Parece claro que en un futuro no muy lejano estos dispositivos serán tan omnipresentes como la electrónica. El proceso también se ha vuelto más preciso, reduciendo las dimensiones de la tecnología al rango submicrómetro, como se demostró en el caso de los circuitos microeléctricos avanzados que llegaron por debajo de los 20 nm.

Sistemas microelectromecánicos

Un wafer de silicio grabado

El término MEMS, para Micro Electro Mechanical Systems, se acuñó en la década de 1980 para describir sistemas mecánicos nuevos y sofisticados en un chip, como micromotores eléctricos, resonadores, engranajes, etc. Hoy en día, el término MEMS en la práctica se usa para referirse a cualquier dispositivo microscópico con una función mecánica, que se puede fabricar en un proceso por lotes (por ejemplo, una matriz de engranajes microscópicos fabricados en un microchip se consideraría un dispositivo MEMS, pero un pequeño el stent mecanizado con láser o el componente del reloj no). En Europa, se prefiere el término MST para Micro System Technology, y en Japón, los MEMS se denominan simplemente "micromáquinas". Las distinciones en estos términos son relativamente menores y, a menudo, se usan indistintamente.

Aunque los procesos MEMS generalmente se clasifican en varias categorías, como el mecanizado de superficies, el mecanizado a granel, LIGA y EFAB, existen miles de procesos MEMS diferentes. Algunos producen geometrías bastante simples, mientras que otros ofrecen geometrías tridimensionales más complejas y más versatilidad. Una empresa que fabrica acelerómetros para bolsas de aire necesitaría un diseño y un proceso completamente diferentes para producir un acelerómetro para navegación inercial. Cambiar de un acelerómetro a otro dispositivo de inercia, como un giroscopio, requiere un cambio aún mayor en el diseño y el proceso, y muy probablemente una instalación de fabricación y un equipo de ingeniería completamente diferentes.

La tecnología MEMS ha generado una enorme cantidad de entusiasmo, debido a la amplia gama de aplicaciones importantes en las que MEMS puede ofrecer estándares de rendimiento y confiabilidad que antes eran inalcanzables. En una época en la que todo debe ser más pequeño, más rápido y más barato, MEMS ofrece una solución convincente. MEMS ya ha tenido un profundo impacto en ciertas aplicaciones, como sensores automotrices e impresoras de inyección de tinta. La industria emergente de MEMS ya es un mercado multimillonario. Se espera que crezca rápidamente y se convierta en una de las principales industrias del siglo XXI. Cahners In-Stat Group ha proyectado que las ventas de MEMS alcancen los 12.000 millones de dólares para 2005. El grupo europeo NEXUS proyecta ingresos aún mayores, utilizando una definición más inclusiva de MEMS.

La microtecnología a menudo se construye usando fotolitografía. Las ondas de luz se enfocan a través de una máscara sobre una superficie. Solidifican una película química. Las partes blandas no expuestas de la película se eliminan por lavado. Luego, el ácido graba el material no protegido.

El éxito más famoso de la microtecnología es el circuito integrado. También se ha utilizado para construir micromaquinaria. Como una rama de los investigadores que intentaban miniaturizar aún más la microtecnología, la nanotecnología surgió en la década de 1980, particularmente después de la invención de nuevas técnicas de microscopía. Estos produjeron materiales y estructuras que tienen dimensiones de 1 a 100 nm.

Artículos construidos a nivel microscópico

Los siguientes elementos se han construido en una escala de 1 micrómetro mediante fotolitografía:

• Electrónica:
  • alambres
  • resistores
  • transistores
  • válvulas termonicas
  • diodos
  • sensores
  • condensadores
• Maquinaria:
  • motores eléctricos
  • engranajes
  • palancas
  • rodamientos
  • hinges
• Fluidics:
  • válvulas
  • canales
  • bombas
  • turbinas