Micro-elektronica: de wetenschap van miniatuur elektronica

Micro-elektronica is een veld in de elektronica die gebruikmaakt van kleine, of micro, componenten om elektronica te produceren. Naarmate de vraag naar kleine en minder dure apparaten groeit, blijft het veld zich uitbreiden. De hoofdbereiken van focus zijn doorgaans onderzoek, betrouwbaarheid, en productie.

Typisch begint micro-elektronica met een geïntegreerde micro-elektronica circuit wat een set is van elektrische componenten die samen verbonden zijn. De meest voorkomende componenten zijn transistors, weerstanden, condensatoren, en diodes. Transistors schakelen de elektriciteit aan en uit, vergelijkbaar met een schakelaar. Weerstanden controleren de hoeveelheid elektriciteit die door de stroom vloeit, zoals het volumeregelaar op een televisie. Condensatoren concentreren de elektriciteit voor gebruik allemaal tegelijk, en diodes sturen wanneer elektriciteit gebruikt zal worden.

Veel grote universiteiten in de Verenigde Staten voeren onderzoek in micro-elektronica. De meeste studies omvatten zowel hoe componenten kleiner te maken — zoals transistors en condensatoren — als wat de mogelijkheden zijn voor de kleinere componenten. Georgia Tech specialiseert zich in medische componenten zoals chirurgische instrumenten en imaging. Iowa State specialiseert zich in industriële toepassingen voor micro-elektronica, zoals mobiele telefoons en personal digital assistants (PDAs).

De betrouwbaarheid van micro-elektronica is een ander gebied van geconcentreerde inspanning. Aangezien computers betrokken zijn bij de meeste bedrijven, is de betrouwbaarheid van de apparatuur meestal een top prioriteit. Dit is met name belangrijk in het medische veld waar kleine robotische gereedschappen nu de plaats innemen van de handen van de dokter in chirurgie. Met een robothand en volgend een videoscherm, is de dokter in staat om operaties uit te voeren door een kleine laparoscopische insnijding in plaats van de hele lichaamsholte van de patiënt open te maken.

Een ander gebied dat een hoge graad van betrouwbaarheid vereist is de financiële industrie. Met steeds meer benodigde data, was het voorheen niet haalbaar om bij te benen met de hoeveelheid vereiste schijfruimte. Met de verbeteringen in elektronica, kan wat eens hele kamers vol mainframe computers vulde, nu op een paar kleine handgehouden apparaten opgeslagen worden.

Een laatste gebied van nadruk is ontwerpen voor productie. In termen van micro-elektronica is veel werk gedaan om ervoor te zorgen dat de diverse componenten inderdaad op geprinte circuits printplaten geplaatst kunnen worden. De miniatuur grootte van componenten die gebruikt worden om micro-elektronica te produceren is typisch te klein voor mensen om efficiënt op geprintte circuits printplaten te solderen.

Machines genaamd surface mount technology (SMT) machines gebruiken robotica om elke component te plaatsen. Duizenden componenten kunnen per uur geplaatst worden door het gebruik van deze machines. Een programma wordt in de machine geladen wat een specifieke plek op elk geprint circuitbord heeft waar de componenten geplaatst moeten worden. Het programma controleert waar de robotarmen elk deel plaatsen. Deze automatisering maakt het hele productieproces doorgaans efficiënter wat ook de totale kosten verlaagt.