PROCESOS DE MANUFACTURA I

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NANOFABRICACIÓN

Tenemaza XavierNRC:4288

Introducción

La Nanofabricación implica la generación y manipulación de estructuras con dimensiones características menores de 1 m (40 pulg); 𝜇 𝜇nano quiere decir 10-9.

Si bien se han producido durante décadas dispositivos del orden de micrómetros, los procesos a nano escala prometen proporcionar grandes mejoras y revolucionarios dispositivos en pequeña escala.

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Ventajas

Muchos de los procesos de nanofabricación son versiones más exactas y precisas de los que se usan en la manufactura de circuitos integrados, como la fotolitografía, litografía y procedimientos relacionados.

Se puede hacer litografía limitada en un microscopio de fuerza atómica (MFA; en ingles AFM, de atomic forcé microscope) que permite manipular hasta átomos individuales.

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Desventajas

Con las dimensiones extremadamente pequeñas y las tolerancias dimensionales estrechamente asociadas que se deben mantener en la fabricación de estructuras en nano escala, no se pueden aplicar el ataque químico o el ataque húmedo. Por su tendencia a socavar debajo de una máscara protectora.

Por esta razón, las estructuras extremadamente finas se producen con ataque con ion reactivo o ataque a seco.

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Proceso DRIE de ión reactivo

En este proceso, un plasma de gas ionizado se dirige con radiofrecuencias hacia la superficie (por lo general metálica) de la pieza. Esto hace que el metal salpique y pueda generar grabados de muy alta calidad, con relaciones muy alta de profundidad a ancho.

El procedimiento DRIE de Ión Reactivo permite la realización de formas inusuales en tamaños muy pequeños y con enorme precisión. Las tolerancias quedan reducidas a la mitad con respecto a las técnicas tradicionales.

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Proceso DRIE de ión reactivo

Fig. 1 Oblea de silicio de 100 mm de diámetro y medio mm de grosor. En una oblea de estas medidas caben unas 250 piezas.

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El proceso LIGA

Litografía Galvanoplástica, una técnica de producción que se remonta a principios de los años 80. Combina la fotolitografía con el electromodelado.

Al principio se utilizó en medicina pero en nuestros días esta tecnología mixta se utiliza para crear microcomponentes de alta calidad con un excelente acabado superficial, muy indicado para pequeñas piezas en movimiento. Permite la innovación en términos de forma y función de los diversos componentes. 

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El proceso LIGA

Fig. 2 Ejemplo de dispositivo LIGA ( conector de fibra óptica a 100 m )

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Litografía a nanoescala

En la litografía a nanoescala se han usado microscopios de fuerza atómica, y hay gran potencial para ataque de superficies en pequeña escala.

Esos microscopios se usan principalmente como herramientas de visualización de superficie. Sin embargo, cuando tienen el voladizo adecuado, pueden hacer litografía con resolución atómica, y hasta se han usado para manipular moléculas y átomos individuales en las superficies.

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Litografía a nanoescala

Fig. 3 Nanolitografía plasmónica, que ofrecerá la posibilidad de fabricar microprocesadores y discos duros de ultra-alta densidad cuya capacidad puede superar en más de 100 veces a las actuales.

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Aplicaciones

Entre las aplicaciones potenciales de esos materiales y dispositivos incluyen la electrónica, dosificación de medicamentos, dispositivos mecánicos revolucionarios, sensores y sistemas de diagnóstico médico.

La nanofabricación tiene el potencial para revolucionar muchas industrias, incluyendo el almacenamiento de información, manufactura en circuitos integrados y sistemas de dosificación de medicinas.

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Aplicaciones

Fig. 4 Piezas de relojes fabricadas en silicio por el proceso DRIE de ión reactivo

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Aplicaciones

Fig. 5 Pieza de silicio diminuta de un reloj realizado por el proceso DRIE de ión reactivo

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Aplicaciones

Fig. 6 El Tourbillon Manufacture de Frédérique Constant con rueda de escape en silicio fabricado por el proceso DRIE de ión reactivo

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Videos sobre nanofabricación Parte 1 http://www.youtube.com/watch?v=TXD7CCnghT4

Parte 2 http://www.youtube.com/watch?v=Xcd8dHQHBM8

Fig. 6 El Tourbillon Manufacture de Frédérique Constant con rueda de escape en silicio fabricado por el proceso DRIE de ión reactivo

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Bibliografia

http://www.ntc.upv.es/nanofabricacion.html

http://www.imm.cnm.csic.es/castell/

memoria2000/l3.pdf

http://www.horalatina.com/articulos/249-la-

revolucion-del-silicio.html#.UO4U3uR2TAM

MANUFACTURA INGENIERIA Y TECNOLOGIA,

Kalpakjian & Schmid, Prentice Hall, 5ª ed.

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