La microtecnología es una tecnología cuyas características tienen dimensiones del orden de un micrómetro (una millonésima parte de un metro, o 10 −6 metros, o 1 μm). [1] Se centra en los procesos físicos y químicos, así como en la producción o manipulación de estructuras con una magnitud de un micrómetro. [2]
Alrededor de 1970, los científicos descubrieron 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 avance condujo a la Revolución de la Información .
Más recientemente, los científicos han descubierto que no sólo los dispositivos eléctricos , sino también los dispositivos mecánicos, pueden miniaturizarse y fabricarse en serie, lo que promete los mismos beneficios al mundo mecánico que la tecnología de circuitos integrados ha brindado al mundo eléctrico. Mientras que la electrónica proporciona ahora los "cerebros" de 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.
En la actualidad, los dispositivos micromecánicos son componentes clave de una amplia gama de productos, como los airbags de los automóviles , las impresoras de inyección de tinta, los tensiómetros y los sistemas de proyección de imágenes. 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 hasta el rango submicrométrico, como se ha demostrado en el caso de los circuitos microeléctricos avanzados que alcanzaron dimensiones inferiores a los 20 nm. [3]
El término MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) se acuñó en la década de 1980 para describir nuevos y sofisticados sistemas mecánicos en un chip, como micromotores eléctricos, resonadores, engranajes, etc. En la actualidad, el término MEMS se utiliza en la práctica 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 stent mecanizado con láser o un componente de reloj no). En Europa, se prefiere el término MST (Micro System Technology), y en Japón a los MEMS se los conoce simplemente como "micromáquinas". Las distinciones en estos términos son relativamente menores y a menudo se usan indistintamente.
Aunque los procesos MEMS se clasifican generalmente en varias categorías (como mecanizado de superficies , mecanizado en masa, LIGA y EFAB), existen de hecho miles de procesos MEMS diferentes. Algunos producen geometrías bastante simples, mientras que otros ofrecen geometrías 3D más complejas y más versatilidad. Una empresa que fabrica acelerómetros para airbags necesitaría un diseño y un proceso completamente diferentes para producir un acelerómetro para navegación inercial. Cambiar de un acelerómetro a otro dispositivo inercial, 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 un enorme entusiasmo debido a la amplia gama de aplicaciones importantes en las que los MEMS pueden ofrecer estándares de rendimiento y fiabilidad que antes no se podían alcanzar. En una época en la que todo debe ser más pequeño, más rápido y más barato, los MEMS ofrecen una solución convincente. Los MEMS ya han tenido un profundo impacto en ciertas aplicaciones, como los sensores de automoción y las impresoras de inyección de tinta. La emergente industria de los MEMS ya es un mercado multimillonario. Se espera que crezca rápidamente y se convierta en una de las principales industrias del siglo XXI. El grupo Cahners In-Stat ha previsto que las ventas de MEMS alcancen los 12.000 millones de dólares en 2005. El grupo europeo NEXUS prevé unos ingresos aún mayores, utilizando una definición más inclusiva de los MEMS.
La microtecnología se construye a menudo mediante fotolitografía . Las ondas de luz se enfocan a través de una máscara sobre una superficie. Solidifican una película química. Las partes blandas y no expuestas de la película se eliminan. Luego, el ácido elimina el material no protegido.
El éxito más famoso de la microtecnología es el circuito integrado . También se ha utilizado para construir micromaquinaria . Como resultado de los intentos de los investigadores de miniaturizar aún más la microtecnología, surgió la nanotecnología en la década de 1980, en particular después de la invención de nuevas técnicas de microscopía. [4] Estas produjeron materiales y estructuras con dimensiones de entre 1 y 100 nm. [4]
Los siguientes elementos se han construido a escala de 1 micrómetro mediante fotolitografía:
