Microtecnología

La microtecnología es aquella tecnología cuyas características tienen dimensiones del orden de un micrómetro (una millonésima de 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 ]}

Hacia 1970, los científicos descubrieron que al integrar un gran número de transistores microscópicos en un solo chip, se podían construir circuitos microelectrónicos que mejoraban drásticamente el rendimiento, la funcionalidad y la fiabilidad, a la vez que reducían los costes y aumentaban el volumen de producción. Este avance dio lugar a la Revolución de la Información .

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

Hoy en día, los dispositivos micromecánicos son componentes clave en una amplia gama de productos, como airbags para automóviles , impresoras de inyección de tinta, tensiómetros y sistemas de proyección. Parece claro que en un futuro no muy lejano estos dispositivos serán tan comunes como la electrónica. El proceso también se ha vuelto más preciso, reduciendo las dimensiones de la tecnología al rango submicrométrico, como se demuestra en el caso de los circuitos microeléctricos avanzados que alcanzaron menos de 20  nm. ^{[ 3 ]}

El término MEMS , acrónimo de Micro Electro Mechanical Systems (Sistemas Microelectromecánicos), se acuñó en la década de 1980 para describir sistemas mecánicos novedosos y sofisticados integrados en un chip, como micromotores eléctricos, resonadores, engranajes, etc. Actualmente, el término MEMS se utiliza para referirse a cualquier dispositivo microscópico con función mecánica, que puede fabricarse en serie (por ejemplo, una matriz de engranajes microscópicos fabricados en un microchip se consideraría un dispositivo MEMS, pero un pequeño componente de un stent o un reloj mecanizado con láser no). En Europa, se prefiere el término MST (por "microsystem technology"), mientras que en Japón los MEMS se denominan simplemente "micromáquinas". Las diferencias entre estos términos son relativamente menores y a menudo se utilizan indistintamente.

Aunque los procesos MEMS se clasifican generalmente en varias categorías —como mecanizado de superficies , mecanizado de materiales a granel, LIGA y EFAB— , existen miles de procesos MEMS diferentes. Algunos producen geometrías bastante simples, mientras que otros ofrecen geometrías 3D más complejas y mayor versatilidad. Una empresa que fabrica acelerómetros para airbags necesitaría un diseño y un proceso completamente diferentes para producir un acelerómetro para navegación inercial. El cambio 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 planta 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 ofrece estándares de rendimiento y fiabilidad hasta ahora inalcanzables. En una era donde todo debe ser más pequeño, más rápido y más barato, MEMS ofrece una solución atractiva. Los MEMS ya han tenido un profundo impacto en ciertas aplicaciones, como los sensores para automóviles y las impresoras de inyección de tinta. La emergente industria 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 alcanzarán los 12.000 millones de dólares en 2005. El grupo europeo NEXUS proyecta ingresos aún mayores, utilizando una definición más inclusiva de MEMS.

La microtecnología se suele fabricar mediante fotolitografía . Se enfocan ondas de luz a través de una máscara sobre una superficie, solidificando una película química. Las partes blandas y no expuestas de la película se eliminan mediante lavado. Posteriormente, un ácido corroe el material no protegido.

El mayor éxito de la microtecnología es el circuito integrado . También se ha utilizado para construir micromáquinas . Como resultado de los esfuerzos de los investigadores por miniaturizar aún más la microtecnología, surgió la nanotecnología en la década de 1980, particularmente después de la invención de nuevas técnicas de microscopía. ^{[ 4 ]} Estas produjeron materiales y estructuras con  dimensiones de 1 a 100 nm. ^{[ 4 ]}

Los siguientes elementos se han fabricado a escala de 1 micrómetro utilizando fotolitografía:

• Electrónica :
  • condensadores
  • diodos
  • resistencias
  • sensores
  • válvulas termoiónicas
  • transistores
  • cables
• Maquinaria :
  • aspectos
  • motores eléctricos
  • engranajes
  • bisagras
  • palancas
• Fluidos :
  • canales
  • zapatillas
  • turbinas
  • válvulas

• Microfabricación

• Instituto de Investigación en Micromáquinas y Microfabricación de la Universidad Simon Fraser