Uno sguardo nel futuro prospera LIGA è

dal Dr. Joachim Schulz

Argomenti trattati

Astratto
Introduzione
Un tentativo di descrivere le caratteristiche uniche di LIGA
LIGA Nel corso degli anni in vista delle esigenze di mercato
LIGA e stampaggio
L'accesso ai sincrotroni
LIGA Standard
LIGA Maschere
Approccio Microworks '
Conclusioni

Astratto

Negli ultimi decenni, molte applicazioni sono stati proposti come commercialmente valida per LIGA (Lithographie, Galvanoformung, Abformung (litografia, Galvanotecnica e Molding)). Tuttavia, la maggior parte di loro sono stati spinti verso il mercato attraverso MEMS silicio o anche microforatura classico e micromilling. Fino ad oggi, non un singolo commerciale radiografia sforzo LIGA ha prosperato e il supporto per i centri accademici LIGA sta svanendo. Tuttavia, gli autori ritengono che la richiesta di corrente per le applicazioni LIGA, tra cui radiografia elementi ottici, come LIGA-lenti, aperture di precisione, ecc, è l'avvento di un'alba secondo LIGA.

Questo documento darà una visione più strategica che tecnica del passato e del futuro della LIGA.

Introduzione

Nel 1990, LIGA è una tecnologia di pacemaker per MEMS, usato per molti sistemi intelligenti come i sensori di accelerazione o di dispositivi ottici integrati con circuiti elettronici di read-out. Questa prima campagna pubblicitaria LIGA dato luogo a molte showpieces diverse che hanno dimostrato in modo impressionante che la tecnologia è molto versatile. Anche micropompe sono state effettuate utilizzando LIGA, se questo tipo di applicazione in realtà non utilizza nessuna delle caratteristiche uniche del LIGA. Quando giudicati dalle loro date di pubblicazione accademica, molti di questi sistemi LIGA preceduta da sistemi simili tecnologie concorrenti. Eppure svolta LIGA sul mercato ancora non è successo. Perché no?

Le ragioni più evidenti sono che altre tecnologie, quali la micromeccanica silicio sono stati spinti da grandi aziende, e che le tecnologie classiche come elettroerosione, fresatura, foratura e simili sono stati spinti da molte aziende di piccole e medie imprese per ottenere caratteristiche di bene sempre più impegnativo. Così a prima vista sembra che non basta lo sforzo di ingegneria è stato messo in l'avanzamento delle capacità del LIGA.

Le istituzioni pubbliche possono anche condividere la colpa: Nessuno dei centri LIGA è stato mai costretto a finanziarsi sul mercato libero. Ancora un altro motivo potrebbe essere che LIGA è semplicemente troppo complicata, lunga e costosa. E infine, mentre altre tecnologie sono avanzate un bel po 'e hanno raggiunto la complessità sufficiente per ospitare più funzionalità in strutture micropatterned, LIGA è ancora fortemente limitata essenzialmente a due dimensioni su un substrato con opzioni limitate per i livelli maschera diversi e solo una manciata di materiali.

Tutti gli argomenti sopra indicati spetta parte di verità. Tuttavia, è convinto che microworks LIGA è avanzamenti tecnologici degli ultimi anni e le esigenze del mercato si stanno fondendo così tanto che non ci sarà nicchie per LIGA. Una nicchia di vecchia data è microingranaggi. Un altro è attualmente in fase stimolato dalla domanda dei sincrotroni per x-ray elementi ottici. Altri esempi potrebbero essere elencati.

Molti aspetti della tecnologia LIGA sono state affrontate negli ultimi dieci anni, prevalentemente come parte del governo-finanziato progetti R & S. I loro obiettivi sono stati generalmente di identificare un nuovo uso, adattare la catena di processo LIGA e fare prime parti. Alcuni progetti si sono concentrati su come affrontare gli aspetti tecnologici del processo LIGA. A questo proposito, microworks è riconoscente per il supporto del governo tedesco sia FELIG ² e INNOLIGA ³ , per cui FELIG focalizzata su come automatizzare il processo e INNOLIGA a garantire l'affidabilità di una resistenza basata sulla chimica di base, come lo stesso SU8.

LIGA e stampaggio

Nella pubblicazione primissima LIGA, Becker et al. ⁴ stampaggio come suggerito la strada da percorrere per la fabbricazione di massa. Dal punto di vista di oggi, la tecnologia usata per fare inserti di stampo è ancora inaffidabile, che rende difficile garantire le date di consegna ai clienti. Più importante, tuttavia, è che le caratteristiche principali che mantengono LIGA interessanti sono sostanzialmente impossibili da mantenere nello stampaggio: alta aspetto rapporti, molte caratteristiche del substrato e di alta precisione. Tutto questo è particolarmente vero per lo stampaggio ad iniezione, mentre la goffratura a caldo non produce il vantaggio di rapporto costi drastica oltre diretta LIGA. D'altra parte, il processo di utilizzare strutture modellate come una forma di metallo placcare non è mai stato dimostrato con successo.

Vi è un'altra indicazione che gli strumenti di stampaggio LIGA economicamente non redditizi: mimotec SA in Svizzera ha iniziato alla fine del 1990 principalmente facendo inserti stampo. Oggi, questi rappresentano meno del 10% della loro attività, mentre il 90% è la produzione diretta di parti metalliche LIGA.

L'accesso ai sincrotroni

Un ostacolo principale per x-ray LIGA è praticamente scomparso negli anni: la disponibilità di radiazione di sincrotrone. Maggiore disponibilità è stata un passo importante verso la possibilità di soddisfare in modo affidabile le date di consegna.

Alcuni sincrotroni ora offrire la gestione automatizzata dei campioni e le misure in cristallografia delle proteine ​​ad un alto grado di standardizzazione, che dovrebbe essere possibile per esposizioni LIGA pure. Dal momento che la tecnica LIGA coinvolge più di esposizioni giusto, è purtroppo ancora non così facile per trasferire un processo da un sincrotrone ad un altro. Il problema seconda fonte è quindi non è ancora stato completamente risolto, ma gli argomenti sono sufficienti a portata di mano che questo non rappresenta un problema in relazione al potenziale ordini di grandi dimensioni.

LIGA Standard

Lawes Ron e gli altri hanno sostenuto a conferenze HARMST molti molti anni che i vari gruppi LIGA devono accordarsi su un progetto, un processo e un insieme di proprietà da misurare, possibilmente utilizzando metodi diversi, rendendo le strutture e confrontando i risultati di tutte le i gruppi. Purtroppo, questo non è mai avvenuto. Forse il ricercatore tipico non vide R & S ricompensa nel fare le stesse cose più e più volte, inoltre, tutti i gruppi LIGA sono stati in concorrenza tra di loro.

Di conseguenza, se ha chiesto oggi che cosa specifiche LIGA può realmente realizzare, la comunità non ha una risposta per quanto riguarda la precisione, proporzioni massime, rugosità fianchi, verticalità ecc Quello che abbiamo, tuttavia, è una situazione in cui tutti i principali effetti che produrre risultati non ideali sono stati identificati, e questi effetti possono solitamente essere minimizzato approcci di ingegneria tipici.

LIGA Maschere

A nostro avviso, qui si trovano le carenze più gravi degli ultimi decenni: Mentre le tecnologie lotto altri si sono spostati da 4 pollici a 6 - e 8 - o anche wafer da 12 pollici, LIGA lavora ancora con 20x60 mm ² membrane in titanio (KIT) , 30x30 mm ² membrane di nitruro di silicio (camd e HTmicro), e 83 mm tondo membrane grafite (camd e BESSY). Inoltre, molti progetti falliti tentato di usare berillio per i suoi evidenti vantaggi in raggi X le applicazioni ⁵ .

Il motivo principale per aree più grandi è stato il fattore di costo per DRIE, UV LIGA e simili. Questo punto non era mai essere affrontata da uno dei centri LIGA. Tuttavia, sostengono che le motivazioni principali per lo sviluppo di grandi superfici LIGA sarà la sua compatibilità con altre tecnologie e la possibilità di realizzare dispositivi di grandi dimensioni.

Ciò che è stato raggiunto è che maschera il processo è diventato più attendibile, in combinazione con un migliore accesso al tempo del fascio, consentendo tempi notevolmente più brevi per lo sviluppo dei primi prodotti. Tuttavia, due iterazioni di un nuovo design sono ancora necessari nella maggior parte dei casi, e che prende ancora più di sei mesi.

Referenze

1. LIGA e le sue applicazioni; V. Saile, U. Wallrabe, O. Tabata, JG Korvink (a cura di), Wiley, 2009, ISBN: 978-3-527-31698-4
2. FELIG: Modulare Fertigungsstraße für Mikrobauteile Röntgentiefenlithographie und über Galvanik; Progetto finanziato dal Ministero tedesco dell'Istruzione e della Ricerca, 2005 al 2009; http://www.imt.kit.edu/downloads/FELIG-Broschuere.pdf (in tedesco)
3. INNOLIGA: Innovativo Resist-und Direkt-LIGA-Technologieentwicklung für eine affittabile Fertigungsmethode für LIGA-Präzisionsteile für KMUs mit einem stabil arbeitenden Röntgen-Negativresist; Progetto finanziato dal Ministero tedesco dell'Istruzione e della Ricerca, 2007-2010 con il numero del contratto 16SV3522
4. EW Becker, W. Ehrfeld, P. Hagmann, A. Maner, e D. Muenchmeyer "Fabbricazione di microstrutture con High-Aspect Ratio e la Gran Heights strutturali da Litografia Synchrotron Radiation, Galvanoforming e Stampaggio Materie Plastiche (processo LIGA),", Microelettronica Ingegneria, vol. 4, pp 35ff, 1986.
5. Vedi l'articolo di Jost Göttert in: LIGA e le sue applicazioni; Volker Saile, Ulrike Wallrabe, Osamu Tabata, Jan Korvink G. (a cura di), Wiley, 2009, ISBN: 978-3-527-31698-4
6. "Creazione progetto prevede di concentrare lo sviluppo del prodotto", S. Wheelright, K. Clark, Harvard Business Review, marzo-aprile 1992, pp 2-14

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