Mikrovalmistus ja mikrotyöstö ovat termejä, jotka kuvaavat mikroskooppisten rakenteiden tai laitteiden valmistuksessa käytettyjä tekniikoita ja prosesseja. Näiden rakenteiden koko voi vaihdella ihokarvan leveydestä pienempään kuin yksittäinen ihmissolu. Kyky rakentaa näin pieniä laitteita on kannustanut teknistä kehitystä tietokoneissa, kulutuselektroniikassa, vihreän energian tekniikassa ja monilla muilla aloilla. Mikrovalmistustekniikat vaihtelevat suuresti rakennettavan laitteen mukaan.
Mikrovalmistuksen alalla mitat mitataan mikrometreinä. Mikrometri, joka tunnetaan usein mikronina, on millimetrin tuhannesosa. Yhdessä tuumassa on 25,400 XNUMX mikronia. Nanoteknologia on samanlainen ala, mutta se käsittelee vielä pienempiä komponentteja.
Puolijohdeteollisuus aloitti mikrovalmisteisten osien käytön. Transistorin ja integroidun piirin keksinnöt 1940- ja 1950 -luvuilla saivat aikaan pienennystrendin elektroniikassa. Mikrovalmistustekniikoiden parantuessa rakennettiin pienempiä ja monimutkaisempia integroituja piirejä, jotka mahdollistivat tehokkaiden mikrosirujen rakentamisen.
Yhä useammat teollisuudenalat turvautuvat mikrovalmistukseen. Pieniä koneita, joita kutsutaan mikro-sähkömekaanisiksi järjestelmiksi, löytyy monista laitteista, mukaan lukien älypuhelimet ja auton turvatyynyanturit. Polttokennot ja aurinkopaneelit käyttävät myös mikrovalmisteisia osia. Mikrovalmistustekniikoita ja -teknologioita on käytetty tutkimussovelluksissa aloilla mikrobiologiasta hiukkasfysiikkaan.
Mikrovalmistusprosessissa käytetyt tekniikat riippuvat toimialasta ja toivotusta tuloksesta. Useimmat tekniikat ovat ylhäältä alaspäin suuntautuvia lähestymistapoja, mikä tarkoittaa, että ne alkavat suuremmalla komponentilla, kuten piikiekolla, ja poistavat siitä, kunnes lopullinen rakenne on luotu. Esimerkkejä mikroskooppisella tasolla käytetyistä ylhäältä alas -tekniikoista ovat leikkaus, kiillotus ja etsaus.
Alhaalta ylöspäin valmistaminen tällä alalla on pitkälti kokeiluala. Alhaalta ylöspäin suuntautuvassa lähestymistavassa pienempiä kohteita, kuten atomeja tai molekyylejä, käytetään suuremman järjestelmän tai laitteen luomiseen. Alhaalta ylös tekniikoita käytetään sovelluksissa, joiden tarkoituksena on jäljitellä biologisia rakenteita tai toimintoja.
Monet mikrovalmistuksessa käytettävistä tekniikoista on lainattu muilta tieteenaloilta. Valokuvaus, optiikka ja fysiikka ovat vaikuttaneet mikrotekniikkaan. Jotkut perinteiset valmistustekniikat, kuten ruiskupuristus, on pienennetty ja niitä on käytetty mikrovalmistuksessa.
Käytetystä tekniikasta riippumatta mikroskooppisen tason valmistus on ainutlaatuisia haasteita. Pieni koko tarkoittaa, että yksittäinen pölykappale voi tehdä laitteen hyödyttömäksi. Mikrovalmistajalaboratoriot ovat huoneita, jotka on suunniteltu hallitsemaan ilmassa olevia hiukkasia, kuten pölyä ja mikrobeja. Työntekijöiden on käytettävä suojavaatetusta näissä tiloissa estääkseen mikroskooppisten osien saastumisen.