– Mikrosystemer er til nytte for menneskene, sier Kari Schj?lberg-Henriksen, som har jobbet med forskningsprosjektet ved Universitetet i Oslo, SensoNor og SINTEF. Det er ikke lett ? sette seg inn i mikroteknologiens mysterier dersom man ikke er en kyndig fagperson. For ? forklare Kari Schj?lberg-Henriksens forskningsfelt m? man se det i sammenheng: Mikroteknologi er teknologien for ? produsere mikrosystemer, som igjen er grunnlaget for bittesm? sensor-aktuatorsystemer. Den kjappe utviklingen innenfor mikroteknologi skyldes i stor grad framgangen som skjer innenfor mikrosystemene, og det er dette som er Schj?lberg-Henriksens forskningsfelt. Et mikrosystem er kn?ttlite, og du m? oftest bruke et mikroskop for ? se detaljene. Mikrosystemet omformer et fysisk signal, for eksempel et trykk, til et elektronisk signal. Deretter tolker elektronikkdelen dette signalet, og dersom det bestemmer at noe m? fysisk gj?res, blir det gitt beskjed om dette til den delen som skal utf?re arbeidet; en chip med aktuatorfunksjon.
Mindre, billigere, bedre
– Jeg pleier ? beskrive sensor-aktuatorsystemet som dusjen du tar om morgenen. Du kjenner p? vannet med én h?nd, mens du justerer temperaturen med den andre, inntil den f?rste h?nden signaliserer at vannet er passe varmt. Menneskelige sensor-aktuatorsystemer kan v?re sv?rt gode, men de sm? automatiserte kan i mange tilfeller v?re mer praktiske, sier Schj?lberg-Henriksen.
I doktorgradsarbeidet har hun sett p? hvordan integrerte mikrosystemer produseres og hvordan produksjonen kan forbedres. Avhandlingen tar utgangspunkt i at man vil g? fra et to-chip-system til et single-chip-system, eller et monolittisk system, som det ogs? kalles. Dette betyr at mikroteknologi kan bli b?de mindre i st?rrelse, billigere og fungere bedre.
– I et single-chip-system er elektronikken og sensoren p? samme brikke og produseres samtidig. Mange av prosessene i produksjonen er de samme, og man kan f? driftsfordeler av ? lage de to delene samtidig. I tillegg kan sensoren bli mindre og f? bedre elektriske egenskaper. Et to-chip-system best?r av to fysisk atskilte brikker, en sensorbrikke og en elektronikkbrikke. Ofte er de laget p? to forskjellige fabrikker. Fordelen med disse systemene er at de er mer fleksible, siden de to prosessene, sensor og elektronikk, ikke beh?ver ? "ta hensyn" til hverandre, forklarer Schj?lberg-Henriksen.
Mikrosystemer er uhyre sm? og lages i grunnstoffet silisium p? laboratorier. I dag produseres veldig f? single-chip-systemer, blant annet fordi de er vanskelige ? innkapsle.
– Jeg har sett p? hvordan single-chip-sensorer kan innkapsles enkelt og billig, uten at elektronikken tar skade av prosessen. Ingen har tidligere systematisk m?lt hvordan slike prosesser p?virker elektronikken. Dessuten er det ikke mange single-chip mikrosystemer i storskala-produksjon enn?, sier hun.
To typer innkapsling
I avhandlingen ser hun p? to typer innkapsling som er vanlig ? bruke i mikroteknologi: anodisk og plasmaaktivert skivebonding. Skivebonding er en innkapslingsmetode som m? til for ? beskytte mikrosystemene mot milj?, st?y, sand og liknende. Disse to forskjellige prosessene er til forskjellig bruk. Anodisk bonding sammenf?yer glass og silisium, mens plasmaaktivert bonding f?yer sammen to skiver av silisium. Det er litt forskjellige krav til de to prosessene, og disse er dessuten bare to av utallige muligheter n?r det gjelder innkapsling. Sp?rsm?let Schj?lberg-Henriksen stilte seg var: T?ler elektronikken disse prosessene; anodisk bonding og plasmaaktivert bonding? Og hvem av dem fungerer best, det vil si skader elektronikken minst? Gjennom m?linger fant hun ut at silisiumoksidet ble elektrisk ladet av begge former for skivebonding, i tillegg til at elektronikken forurenses av natrium under anodisk bonding. Slik ladning og forurensning betyr at elektronikken tar skade av denne m?ten ? innkapsles p?.
Vil unng? skade
– De positive resultatene er at vi har forsket p? strategier for ? unng? skade og funnet noen prosesser som hindrer ?deleggelser. Vi vet n? hva som skjer med elektronikken n?r vi bruker disse to metodene. Vi har testet ut beskyttelse og funnet ut hva som virker, sier Schj?lberg-Henriksen.
– Hva er spennende med ? forske p? mikroteknologi?
– Det er g?y fordi veien til anvendelse er kort. Jeg f?ler at arbeidet er meningsfylt, som for eksempel ? bidra til bedre airbager. Norge er et foregangsland p? feltet, mye p? grunn av SensoNor, og jeg har v?rt heldig som har f?tt jobbet mye med dem.
– Hva h?per du mikroteknologi kan brukes til?
– Jeg ?nsker en industri som lager ting som er nyttige for folk. For eksempel slik at man kan diagnostisere sykdom tidligere og gj?re medisinske analyser raskere og billigere. Doktorgraden min h?res sikkert ut som en liten ting ? forske p?, men all s?nn forskning er ? legge en brikke i et st?rre puslespill. Slik tar man et viktig skritt i retning av det man ?nsker ? finne ut.
Fakta
Hva er et mikrosystem? Et mikrosystem best?r av tre deler: 1. En sensor. Denne innhenter informasjon fra omgivelsene og omformer denne informasjonen til elektroniske signaler. 2. En elektronikkdel. Dette er en chip som fanger opp signalene fra sensoren og bestemmer om det er grunn til ? utf?re en fysisk operasjon. Hvis det er grunn til handling, sendes en beskjed til: 3. En aktuatordel. Som utf?rer denne operasjonen.