Mikä on mikroelektroniikka?

Mikroelektroniikka on elektroniikan ala, joka käyttää pieniä tai mikrokomponentteja elektroniikan valmistukseen. Pienten ja halvempien laitteiden kysynnän kasvaessa ala kasvaa edelleen. Pääasialliset painopistealueet ovat yleensä tutkimus, luotettavuus ja valmistus.
Tyypillisesti mikroelektroniikka alkaa integroidulla mikroelektroniikkapiirillä, joka on joukko sähköisiä komponentteja, jotka on kytketty yhteen. Yleisimmät komponentit ovat transistorit, vastukset, kondensaattorit ja diodit. Transistorit kytkevät virran päälle ja pois päältä, kuten kytkin. Vastukset ohjaavat virran läpi kulkevan sähkön määrää, kuten television äänenvoimakkuuden säätö. Kondensaattorit keskittävät sähkön käytettäväksi kerralla, ja diodit ohjaavat suoraan, milloin sähköä käytetään.

Monet suuret yliopistot Yhdysvalloissa tekevät tutkimusta mikroelektroniikasta. Useimmat tutkimukset koskevat sekä komponenttien pienentämistä – kuten transistoreita ja kondensaattoreita – että myös mahdollisuuksia pienemmille komponenteille. Georgia Tech on erikoistunut lääketieteellisiin komponentteihin, kuten kirurgisiin työkaluihin ja kuvantamiseen. Iowan osavaltio on erikoistunut mikroelektroniikan, kuten matkapuhelimien ja henkilökohtaisten digitaalisten avustajien (PDA), teolliseen käyttöön.

Mikroelektroniikan luotettavuus on toinen keskittynyt ponnistelualue. Koska tietokoneet ovat mukana useimmissa yrityksissä, laitteiden luotettavuus on yleensä etusijalla. Tämä on erityisen tärkeää lääketieteen alalla, jossa pienet robottityökalut ovat nyt korvaamassa lääkärin käsiä leikkauksessa. Käyttämällä robotin kättä ja seuraamalla videonäyttöä lääkäri pystyy suorittamaan toimenpiteet pienen laparoskooppisen viillon kautta sen sijaan, että se avaisi potilaan koko ontelon.

Toinen ala, joka edellyttää suurta luotettavuutta, on rahoitusala. Koska dataa tarvitaan yhä enemmän, aiemmin ei ollut mahdollista pysyä tarvittavan levytilan määrässä. Elektroniikan parannusten myötä kuitenkin se, mikä kerralla täytti kokonaiset huoneet keskuskoneilla, voidaan nyt tallentaa muutamiin pieniin kannettaviin laitteisiin.

Viimeinen painopistealue on suunnittelu valmistukseen. Mikroelektroniikan osalta on tehty paljon työtä sen varmistamiseksi, että eri komponentit voidaan todella sijoittaa painettuihin piirilevyihin. Mikroelektroniikan valmistuksessa käytettävien komponenttien pieni koko on tyypillisesti liian pieni ihmisille, jotta ne voisivat juottaa tehokkaasti painettuihin piirilevyihin.

Koneet, joita kutsutaan pinta -asennustekniikoiksi (SMT), käyttävät robotiikkaa kunkin komponentin sijoittamiseen. Näitä koneita käyttämällä voidaan sijoittaa tuhansia komponentteja tunnissa. Koneeseen ladataan ohjelma, jonka jokaisessa piirilevyssä on tietty paikka, johon komponentit tulee sijoittaa. Ohjelma ohjaa mihin robottivarret asettavat kunkin osan. Tämä automaatio tekee tyypillisesti koko valmistusprosessin tehokkaammaksi, mikä myös alentaa kokonaiskustannuksia.