Microfabricación: la revolución pequeña

Las microtecnologías son, hoy por hoy, un sinómimo de revolución tecnológica, social y sobre todo, de progreso industrial. Según el estudio más citado en esta materia, (elaborado por la organización europea Nexus), el volumen de facturación de este mercado crecerá en torno al 18 por ciento anual hasta el año 2002 con lo que la facturación europea se elevará por encima de los cinco billones de pesetas.

Las aplicaciones actuales de esta tecnología son bien conocidas: los catéteres e instrumental quirúrgico, los conectores de fibra óptica, las máquinas de fabricación con herramienta con punta de diamante, instrumentos científicos de medición o aplicaciones ópticas son sólo algunos ejemplos de una técnica que tiene aún mucho terreno por descubrir.

Pero su verdadero potencial se encuentra en sus aplicaciones futuras, ligadas en cierto sentido a la evolución de la nanociencia. Esto es así porque la fabricación a escala nanométrica, debido a sus altos costes, se complementará con la microfabricación, más asequible para la industria.

Por otra parte las nanotecnologías son aún terra incognita para muchos investigadores si bien ya se perfilan dos grandes pilares sobre los que asentar su crecimiento futuro: la farmacogenómica y la industria electrónica.

Tanto Estados Unidos, como Europa y Japón han apostado por este tipo de tecnologías con cuantiosas inversiones, sobre todo Estados Unidos que no quiere perder su posición en tecnologías de la información. En España, el micromecanizado y las nanotecnologías se citan en el Programa Nacional de Diseño y Producción industrial (PROFIT) y en otros programas de ámbito autonómico. De estos programas destaca el propuesto por el Gobierno vasco, que lo incluye dentro de los Programas de Investigación Estratégica dentro de su Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación 2001-2004.

De este esfuerzo por fomentar la implantación de la microfabricación destaca el que ha realizado el centro vasco Tekniker con la creación del Centro de Microfabricación e Ingeniería de Precisión, pionero en el Estado español y con vocación de convertirse en referente en micro y nanotecnologías. Las instalaciones que albergarán este centro empezaron a construirse a principios de este año y se inaugurarán en octubre, coincidiendo con el vigésimo aniversario de Tekniker.

Para concretar esta vocación, Tekniker aprobó el pasado año un plan de cuatro años que finalizará en el 2004 y que supone una inversión de 1.600 millones. Esta inversión se destinará tanto a la compra de equipos y formación del personal necesario como a las obras de construcción de las instalaciones donde estará ubicado el centro.

Tekniker apuesta por formar a parte de sus tecnólogos en los institutos más prestigiosos del mundo.

“Tekniker ha llegado a la microfabricación a partir de la precisión”. Esta frase del director científico de Tekniker, Ramón Bueno, resume la trayectoria de este centro de investigación. La opción de Tekniker por las microtecnologías arranca de su especialización por la metrología dimensional. “LLevamos ya varios años haciendo equipos de precisión –explica Ramón Bueno– para laboratorios de metrología e incluso para el Centro Español de Metrología”. Tekniker posee además una línea especializada en equipos de instrumentación científica entre cuyos logros destaca su colaboración en el Gran Telescopio de Canarias. Según nos cuenta Ramón Bueno: “Estamos en grandes proyectos que requieren una gran precisión, y las cosas muy precisas conducen a veces a lo muy pequeño”.

Es por este motivo que el Centro de Microfabricación de Tekniker incluirá también el laboratorio de metrología.

El nuevo centro de microfabricación de Tekniker se moverá en la escala submicrométrica y micrométrica (entre los cien nanómetros y la décima de milímetro). Para Ramón Bueno, esto no quiere decir que no se trabaje la escala nanométrica, si bien “los que van a sacar más provecho a las nanotecnologías seran los físicos e investigadores de otras especialidades. Lo que sí haremos –añade Ramon Bueno– es proveer de los medios necesarios a estos investigadores para que puedan investigar en esta escala: ya que cualquier cosa muy pequeña necesita mover algo con mucha precisión y nosotros allí colaboraremos”.

Para ejemplificarlo, Ramón Bueno habló de los microscopios de fuerza atómica, los más potentes que existen en la actualidad, que necesitarán mesas de posicionamiento con movimientos x e y ultraprecisos. “Vamos a colaborar en partes de este tipo de equipos más amplios que son los que, hoy en día, se utilizan a escala nanométrica”.

Siguiendo con los ejemplos, Tekniker quiere hacer también moldes micrométricos. Para ello se utilizarán distintas técnicas derivadas de la microelectrónica, el ataque químico para hacer cavidades sobre un material de silicio “o utilizando nuestra fresadora, nuestra máquina de electroerosión que hace cavidades o agujeros extremadamente pequeños”, explica Ramón Bueno.

Para hacer estos moldes deben utilizarse herramientas de un diámetro muy pequeño (25-50 micras). Estos moldes micrométricos se utilizarían para conseguir piezas en serie de tamaño micrométrico.

Según nos cuenta el director científico de Tekniker, “la replicación en microtecnología se consigue de dos formas distintas: por fabricación paralela en una misma oblea de silicio, por ejemplo, y mediante la inyección, que se utiliza para hacer cosas como microengranajes de plástico”.

Para conseguir uno de los talleres de microfabricación más avanzados de Europa se necesita un equipo humano especializado en este tipo de tecnología. Tekniker apuesta por formar a parte de sus tecnólogos en los institutos más prestigiosos del mundo. Por el momento, ya enviaron a uno de estos centros a una persona, que se ha formado en técnicas de microensamblaje durante un año. Ahora han enviado a tres personas más a cursar un máster en el Reino Unido. Dos de estas personas se han especializado en ingeniería de Precisión y la tercera en microfabricación con técnicas de derivadas de la fotolitografía y la microelectrónica.

El objetivo de Tekniker es utilizar técnicas derivadas de la maquinaria actual que se utiliza en máquina-herramienta o en inyección, junto con otras técnicas procedentes de la microelectrónica. En palabras de Ramón Bueno:
“Intentaremos combinar ambas técnicas para ser capaces de elaborar proyectos de productos completos, que muchas veces requieren de la aplicación de varias técnicas”.

Además de la formación, la otra clave que hará posible este Centro de Microfabricación son los equipos con los que se va a dotar: las micromáquinas, llamadas de este modo no por su tamaño sino por su capacidad para trabajar con lo extremadamente pequeño.

Por el momento, Tekniker ya cuenta con un torno-fresador, ULPRE, que es capaz de mecanizar superficies complejas tan pequeñas como un milímetro cuadrado. Sin embargo, el nuevo centro contará con todo un conjunto de máquinas para llevar a cabo técnicas como la fotolitografía, el ataque químico, microláser, microelectroerosión de penetración e hilo, láser de alta frecuencia, inyección...

Por el momento, el director científico de Tekniker ya ha avanzado que para la inauguración de las instalaciones, en octubre de este año, Tekniker ya habrá adquirido un torno de ultraprecisión para hacer torneados espejo con punta de diamante.

El centro contará también con dos salas blancas y todos los equipos que ya está adquiriendo Tekniker. Sin embargo, no será hasta el 2004 que el Centro de Microfabricación de Tekniker complete tanto el equipamiento como la formación del equipo técnico. Para entonces, este centro de microfabricación ya será homologable al concepto de European Research Area (ERA). Un espacio vertebrador de la actividad industrial de gran valor tecnológico.