Was ist Mikroelektronik?

Mikroelektronik ist ein Bereich der Elektronik, der winzige oder Mikrokomponenten zur Herstellung von Elektronik verwendet. Da die Nachfrage nach kleinen und weniger teuren Geräten wächst, wächst das Feld weiter. Die Hauptschwerpunkte sind im Allgemeinen Forschung, Zuverlässigkeit und Herstellung.

Typischerweise beginnt die Mikroelektronik mit einer integrierten mikroelektronischen Schaltung, bei der es sich um einen Satz miteinander verbundener elektrischer Komponenten handelt. Die gebräuchlichsten Komponenten sind Transistoren, Widerstände, Kondensatoren und Dioden. Transistoren schalten den Strom ein und aus, ähnlich wie ein Schalter. Widerstände steuern die Strommenge, die durch den Strom fließt, wie z. B. die Lautstärkeregelung eines Fernsehers. Kondensatoren konzentrieren den Strom für den gesamten Verbrauch und Dioden lenken, wann Strom verbraucht wird.

Viele große Universitäten in den USA forschen in der Mikroelektronik. Die meisten Studien befassen sich sowohl mit der Verkleinerung von Komponenten – wie Transistoren und Kondensatoren – als auch mit den Möglichkeiten für kleinere Komponenten. Georgia Tech ist auf medizinische Komponenten wie chirurgische Instrumente und Bildgebung spezialisiert. Der Bundesstaat Iowa ist auf die industrielle Verwendung von Mikroelektronik wie Mobiltelefonen und persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) spezialisiert.

Die Zuverlässigkeit der Mikroelektronik ist ein weiterer Bereich konzentrierter Bemühungen. Da in den meisten Unternehmen Computer eingesetzt werden, hat die Zuverlässigkeit der Geräte normalerweise höchste Priorität. Dies ist besonders wichtig im medizinischen Bereich, wo winzige Roboterwerkzeuge jetzt die Hände des Arztes in der Chirurgie ersetzen. Mithilfe einer Roboterhand und einem Videobildschirm kann der Arzt Operationen durch einen kleinen laparoskopischen Schnitt durchführen, anstatt die gesamte Höhle des Patienten zu öffnen.

Ein weiterer Bereich, der ein hohes Maß an Zuverlässigkeit erfordert, ist die Finanzindustrie. Da immer mehr Daten benötigt werden, war es früher nicht möglich, mit der Menge an benötigtem Speicherplatz Schritt zu halten. Mit den Verbesserungen in der Elektronik kann jedoch das, was einst ganze Räume mit Mainframe-Computern füllte, jetzt auf ein paar kleinen tragbaren Geräten gespeichert werden.

Ein letzter Schwerpunkt ist das Design für die Fertigung. Auf dem Gebiet der Mikroelektronik wurde viel Arbeit geleistet, um sicherzustellen, dass die verschiedenen Komponenten tatsächlich auf Leiterplatten platziert werden können. Die winzige Größe der Komponenten, die zur Herstellung von Mikroelektronik verwendet werden, ist normalerweise zu klein, als dass Menschen sie effizient auf Leiterplatten löten könnten.

Maschinen, die als Surface Mount Technology (SMT)-Maschinen bezeichnet werden, verwenden Robotik, um jede Komponente zu platzieren. Mit diesen Maschinen können Tausende von Komponenten pro Stunde platziert werden. In die Maschine wird ein Programm geladen, das auf jeder Leiterplatte eine bestimmte Stelle hat, an der die Komponenten platziert werden sollen. Das Programm steuert, wo die Roboterarme jedes Teil platzieren. Diese Automatisierung macht in der Regel den gesamten Herstellungsprozess effizienter, was auch die Gesamtkosten senkt.