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LIGA의 번영 미래로 섬광

박사에 의하여 Joachim Schulz

Joachim Schulz1,2, Marco 발터1, 파스칼 마이어2
1microworks, 독일
2(장비) 카를스루에 공과 대학, 미세 기술의 학회
대응 저자: joachim.schulz@micro-works.de

커버되는 토픽

요약
소개
LIGA의 유일한 특징을 기술하는 시도
시장 필요에 비추어 수년에 걸쳐 LIGA
     LIGA와 조형
     싱크로트론에 접근하십시오
     LIGA 기준
     LIGA 가면
Microworks의 접근
결론

요약

과거 십년간 내내 많은 응용은 LIGA (Lithographie, Galvanoformung, Abformung (전기도금을 하고, 주조하는 석판인쇄술)를 위해 상업적으로 실행 가능했던) 것과 같이 제시되었습니다. 그러나, 대부분은 실리콘 MEMS 또는 고전적인 microdrilling 및 micromilling를 통해 시장으로 밀렸습니다. 지금까지, 단 하나 상업적인 엑스레이 LIGA 노력은 아닙니다 번영하고 학문적인 LIGA 센터를 위한 지원은 퇴색하고 있습니다. 그러나, 저자는 LIGA 렌즈 정밀도 가늠구멍 등등과 같은 엑스레이 광학적인 성분을 포함하여 LIGA 응용을 위한 현재 수요가, LIGA를 위한 두번째 새벽의 출현이다고 믿습니다.

이 서류는 LIGA의 과거 그리고 미래의 기술적 개요 보다는 전략을 줄 것입니다.

소개

1990 년대에서는, LIGA는 전자 해독 회로와 통합된 가속도 센서 광학 장치와 같은 많은 지능적인 시스템에 사용된 MEMS를 위한 맥박 조정기 기술 이었습니다. 이 첫번째 LIGA 마약중독은 감동하는 방법으로 증명한 많은 다른 우수 견본 기술은 아주 다재다능하다고 귀착되었습니다. 응용의 이 종류가 실제적으로 LIGA의 유일한 특징의 무엇이든을 이용하지 않더라도, micropumps 조차 LIGA를 사용하여 만들어졌습니다. 학문적인 간행물의 그들의 날짜에서 재판될 때, 이 LIGA 시스템의 몇몇은 경쟁 기술에서 유사한 시스템을 선행했습니다. 그러나 시장에 LIGA의 돌파구는 여전히 일어나지 않았습니다. 왜 아닙니다?

가장 명백한 이유는 실리콘 마이크로 공학과 같은 그밖 기술이 큰 회사에 의해 밀렸다, 그리고 도전 정밀한 특징을 더 달성하기 위하여 EDM와 같은 고전적인 기술 등등 교련하는 맷돌로 가는이 것이 많은 중소 기업에 의해 밀렸다 입니다. 따라서 에 의하여 충분한 기술 노력 아닙니다와 같이 보이는 첫번째 섬광에 LIGA의 기능의 전진으로 끼워넣었습니다.

공중 기관은 또한 비난을 공유할지도 모릅니다: LIGA 센터의 아무도는 이제까지 자유 시장에 그것의 돈을 버. 반면에 이유는 LIGA가 단순히 너무 복잡하고, 시간이 걸리다 비싸다 일지도 모릅니다. 그리고 그밖 기술은 비트를 확실히 진행하고는 micropatterned 구조물에 있는 추가 기능을 수용하는 위하여 충분한 복합성을 도달했는 그러나 마지막으로, LIGA는 몇몇 가면 수준 및 한 줌 물자를 위한 한정된 선택권을 가진 기질에 필수적으로 2개 차원에 아직도 가혹하게 제한됩니다.

위 논쟁 전부는 약간 진실을 품습니다. 역시, microworks는 LIGA를 위한 벽감이 있을 LIGA의 과학 기술 전진 시장의 최근에는 및 필요가 순전히 합병하고 있다는 것을 납득시켜습니다. 1개의 오래 계속되는 벽감은 microgears입니다. 또다른 하나는 엑스레이 광학적인 성분을 위한 싱크로트론에서 수요에 의해 지금 자극되고 있습니다. 그밖 보기는 열거될 수 있었습니다.

니켈, 높은 1600µm, 160의 종횡비에 있는 LIGA 구조물.
엑스레이를 집중시키기 위하여 이용되는 SU8에 있는 LIGA 구조물. 가장 좁은 부속은 넓게 2 µm이고 수백 µm를 아래로 확장합니다.
엑스레이를 위해 비비는 흡수로 금에 있는 LIGA 구조물. 이 구조물의 종횡비는 50의 가까이에 있습니다
LIGA를 위해 전형적인 숫자 1. 각종 구조물: 높 양상 비율, 높 정밀도, 매끄러운 측벽.

LIGA의 유일한 특징을 기술하는 시도

1990 년대에 있는 LIGA를 승진시키기 위하여 이용된 4개의 장점은 빨리 목록으로 만들어집니다:

  1. 높 양상 비율
  2. 높은 측벽 질/낮게 소밀
  3. 극단적인 정밀도
  4. 제 2 자유를 완료하십시오

처음에서는, 이 4개 점은 LIGA로 보기에 정부에게서 IBM와 Bosch 같이 더 큰 회사에게 기술 검열에 있는 관련된 선수를, 납득시켜. 추가 소형화를 위한 드라이브는; 실리콘에서는, 그러나. 그것의 가혹한 금지로서만 대량에게 micromachining는 유효했습니다.

그리고 거의 빨리로, 사람은 이 장점이 어떻게 수년에 걸쳐 넘어진지 목록으로 만들 수 있었습니다. 완전하게 자유로운 제 2 기하학에 말하자면, 20의 높 양상 비율은 지금 실리콘에 있는 DRIE에 의해 쉽게 날조될 수 있습니다; 이 기술은 높은 측벽 질에 또한 조정되골, 필요하다면, cryoetching는 적용될 수 있습니다.

극단적인 정밀도는 계속 LIGA를 위해 항상 요구됩니다, 그러나 그것을 증명하는 방법론은 단지 최근에 개발되었습니다. 결과는 이제까지는 결정적이지 않습니다.

다음 뒤에 오는 요구조건에 맞는 거의 아무거나를 날조하기 위하여 SU8의 잠재력을 저항하는 이용하는 UV-LIGA가 있습니다: +/- 2 µm 정밀도, 고도 800 미만 µm, 그리고 니켈의 만들어 또는 물자로 니켈 인. 이 기술은 외관상으로는 엑스레이 LIGA를 위한 조금 룸을 떠나는 스위스에서 mimotec에 의해 시장에 우수하게, 두었습니다. 다른 한편으로는 LIGA가 경쟁적인 기술이다는 것을, 성공 명확하게 보여줍니다입니다. 엑스레이 제안자를 위한 1개의 긍정적인 양상: 가공 사슬이 엑스레이에 노출에 의하여 30에서 50%에 의하여서만, 그러나 더 비싼 시킵니다.

지금도 LIGA 기술을 위한 우리의 의견으로는 또 다른 벽감이 있습니다: 높 양상 비율에 작은 구조물의 평행한 대량 제작. 이들은 비교적 큰 길이 또는 지역에 함께 작동하는 전형적으로 소집한 구조물입니다. 좋은 본보기는 각 렌즈의 집중시키는 범위가 아주 작은 곳에, 장비 (상기의 중앙 그림)에 최근에 발육된 엑스레이 렌즈입니다. 그러나, 그(것)들의 수백이 나란히 둘 때, 효력은 잘 이용될 수 있습니다.

필요한 이용은 무엇을 벽감 잠재 시장을 위한입니까? 우리는 다음 섹션에서 이것에 응답하는 것을 시도할 것입니다.

시장 필요에 비추어 수년에 걸쳐 LIGA

LIGA의 우수한 개요는 상당히 최근 책, LIGA 및 그것의 응용 (Saile 그 외 여러분 2009년)에서 주어졌습니다1. 책은 우수한 미세를 만들기를 위한 강력한 공구로 명확하게 LIGA를 확인합니다. 이 단면도에서는, 우리는, microworks를 소단체의 관점에서 이 사실 인정 평가하는 것을 시도할 것입니다. 주요 표준은: 첫번째 부속의 앞에 관련시킨 시간은 일어납니다; 기준을 통해 가치 건의안의 증거; 원가 이자 뿐만 아니라.

LIGA 기술의 많은 양상은 정부 투자한 연구 및 개발 계획사업의 한 부분으로, 우세하게 지난 십년간 다루어졌습니다. 그들의 목표는 전형적으로 새로운 사용을 확인하고, LIGA 프로세스 사슬을 적응시키고 계속 첫번째 부속을 만들기 위한 것입니다. 몇몇 계획사업은 LIGA 프로세스의 과학 기술 양상을 다루기에 집중했습니다. 이 점에서, microworks는 FELIG가 SU8와 동일 기본적인 화학에 근거를 둔2 저항의3신뢰도를 지키기에 프로세스 그리고 INNOLIGA 자동화에 집중했다 그것에 의하여, FELIG와 INNOLIGA 둘 다의 독일 정부 지원을 위해 감사합니다.

LIGA와 조형

LIGA에 맨처음 간행물에서는, 베커는 그 외 여러분4 대량 제작을 위해 가는 쪽으로 주조 건의했습니다. 오늘 관점에서, 형 삽입을 만들기 위하여 이용된 고객에게 납품일을 보장하 것을 단단한 하는 기술은 아직도 신뢰할 수 없습니다. , 그러나 더 중요한, LIGA를 매력이라고 유지하는 걸출한 특징은 조형에서 유지하기 본질적으로 불가능하다는 것을 입니다: 기질에 높 양상 비율, 많은 특징 및 높은 정밀도. 이것 전부는 직접 LIGA에 이점을 요하는 위하여 최신 돋을새김에 의하여는 예상하는 격렬하것이 생성하지 않는 그러나, 사출 성형을 위해 특히 확실합니다. 다른 한편으로는, 금속을 전기도금을 하기 위하여 양식으로 주조된 구조물을 이용하는 프로세스는 성공적으로 결코 설명되지 않았습니다.

LIGA 조형 공구가 상업적으로 실행 가능하지 않다 라는 또 다른 표시가 있습니다: 스위스에 있는 mimotec SA 1 차적으로 형 삽입을 만드는 1990 년대 후반에 밖으로 시작했습니다. 오늘날, 이들은 90%가 LIGA 금속 부속의 직접 제조이더라도 반면, 그들의 사업의 10% 미만 구성합니다.

싱크로트론에 접근하십시오

엑스레이 LIGA를 위한 주요 좁은 통로는 실제로 수년에 걸쳐 사라졌습니다: 싱크로트론 방사선의 가용성. 증가한 가용성은 믿을 수 있 납품일을 충족시킬 수 있는으로 중요한 단계 이었습니다.

몇몇 싱크로트론은 지금 LIGA 노출을 위해 또한 가능해야 하는 규격화의 고차에 단백질 결정학에 있는 자동화한 견본 취급 및 측정을 제안합니다. LIGA 기술은 더 많은 것 보다는 다만 노출을 관련시키기 때문에, 유감스럽게도 아직도 1개의 싱크로트론으로부터 또 다른 한개로 프로세스를 옮기게 쉬운 그것이 아닙니다. 제2 소스 문제점은 그러므로 아직도 완전하게 해결되었습니다, 그러나 이것이 잠재적인 대량 주문에 관하여 문제를 제기하지 않을 충분한 논쟁은 바로 가까이에 입니다.

LIGA 기준

Ron는 Lawes와 그 외 많은 년에 대하여 몇몇 HARMST 회의에 각종 LIGA 단이 1개의 디자인에 동의할 필요가 있다는 것을 이라고와, 다른 방법을 사용하고, 구조물을 만들고 모든 단의 결과를 비교해서 가, 가능하게 측정되 속성의 1 프로세스 그리고 1 세트 주장했습니다. 불행히도, 계속 이것은 결코 생기지 않습니다. 아마 전형적인 연구원은 동일 일을 계속해서 또다시 하기에 있는 연구 및 개발 사례금을 보지 않았습니다; 더구나, LIGA 단 전체는 서로 경쟁에서 이었습니다.

그 결과로, 오늘 질문하는 경우에 무슨 논고 LIGA를 달성할 실제로 수 있는, 지역 사회는 정밀도, 최대 종횡비, 측벽 소밀, 수직 등등에 대하여 아무 응답도 없습니다. 우리는 그러나, 있는 무엇이, 생성하는 주요 효과 전부가 비 이상적인 결과 확인된 상황입니다, 이 효력은 일반적으로 전형적인 기술설계 접근에 의해 극소화되고.

LIGA 가면

우리의 의견으로는, 여기에서 가장 가혹한 부족은 마지막 십년간의 속입니다: 그밖 배치 기술이 4 인치에서 6으로 -와 8 - LIGA가 20x60 mm 티타늄 막 (장비), 30x30 mm 실리콘2 질화물 막 (CAMD와 HTmicro), 2 그리고 83 mm 둥근 흑연 막으로 아직도 작동하는 또는 12 인치 웨이퍼 움직이는 동안, (CAMD와 BESSY). 더구나, 몇몇 고장나는 계획사업은 엑스레이 응용에 있는 그것의 명백한 이점을 위해 베릴륨을 이용하기 위하여 시도했습니다5.

큰 부위를 위한 주원인은 DRIE, 계속 UV LIGA를 위한 원가 이자 등등입니다. 이 점은 LIGA 센터 어떤에 의해 결코 제시되어야 했습니다. 그러나, 우리는 발전 크 지역 LIGA를 위한 주요 동기부여가 그밖 기술 및 큰 장치를 만드는 선택권을 가진 그것의 겸용성 일 것이라는 점을 이라고와 주장합니다.

달성된 무슨이 가면 만드는 것이 光速 시간에 더 나은 접근과 조화하여 realiable 되었다 이어, 첫번째 제품의 발달을 위한 현저하게 짧은 시간을 가능하게 하. 그러나, 새로운 디자인의 2개의 반복은 대부분의 경우에 아직도 필요하, 그것은 아직도 6 달 이상이 걸립니다.

LIGA를 위한 어떤 미래 관점든지를 위해 달성될 필요가 있는 무엇이 가면 지역 없이 실제로 타협의 증가입니다 구조상 질에.

Microworks의 접근

처음부터, 우리의 임무는 계속 주요한 LIGA 제조자가 되기 위한 것입니다. 그렇지 않으면 우리가 첫번째 유럽에 있는 그 같은 노력 아닐 것이 때문에, 강한 "사업 예"가 지금까지 결코 아니었습니다. 우리는 그밖 제조 기회를 또한 찾고, 년 이내에 또는 이렇게, 몇몇 계획사업은 취득되었습니다. 포트홀리로 분석은 microworks 같이 소단체를 위해 오히려 것이 지도 모르지만, 저희가 우리의 초점을 지킬 것을 돕습니다. 그림은 아주 다양하게, 실제로 2008년에 다양했던 쪽 너무 봤습니다. 금융 공황에 의해 실행된 우리의 계획사업의 구조조정은, 마지막으로 중요한 것은, microworks를 확실히 다르게 보 지금.

2008년 말에 microworks의 계획사업의 숫자 2. 포트홀리로. 타원 규모는 대략 총 계획사업 가치 주고, 군기는 과학 기술 필수품과 관련되었던 과학 기술 위험을 표시합니다 (낮은것에서 고 위험도에: 진한 회색, 밝은 회색, 녹색, 노란, 주황색).
숫자 3. 중앙 2010에서 FIG. 2와 같 그러나. 18 달 초기에 다름은 다음과 같이 요약될 수 있습니다: 우리는 평균에 과학 기술 위험의 약간 고차에 찬성하고 그러나 낮은 이득을 가진 고 위험도 계획사업을, 추가하고 1개 중요한 연구 및 개발 계획사업을 (장비와 협력하여) 지켰습니다 재원을 취소했습니다.

다름은 우리가 Wheelright와 클라크 다음 다른 포트홀리로 작의를 볼 때 더 명백하게 됩니다6. 우리는 2008년 말에 상태의 구름 그림을 건너뛰고 것이 오늘 같이서만 어떻게 보는지 보여줄 것입니다:

숫자 4. microworks는 그것의 계획사업의 다양성에 관하여 다른 장소로 옮겼습니다. Baden-Württemberg의 국가의 지원과 더불어 중앙 연구 및 개발 계획사업은, 가면 규모를 극적으로 증가시키기 위하여 착수됩니다. 현재 플래트홈에 맞은 그밖 계획사업은 전부 또는 사소한 변화만 포함합니다.

중요한 연구 및 개발 계획사업은 크 지역 가면을 장악하는 쪽을 찾기에 강조하여 가면 만들기에, 집중합니다. 불행히도, 우리는 이 양상에 특허 신청이 아직도 진행중이기 때문에 오늘 보고할 수 없습니다. 그러나 우리는 10 인치 저쪽에 우리가 성공하는 경우에, 말하고, e 光速에 있는 아직도 지킵니다 가면 모방의 선택권을, 우리는 아주 큰 부위에 진행할 수 있을 것이라는 점을 말해서 좋습니다.

결론

수년에 걸쳐, 몇몇 COMS와 HARMST 회의는 이 기술의 전진에 LIGA 전문가에게서 우수한 기여금을 보았습니다. 상업적으로 성공하는 회사는 아직 나타나지 않았습니다. 우리는 이 기여금에서 엑스레이 가면을 e 光速 쓰여진 높은 정밀도의 규모 제한이 비용에 관하여 또한 장치 규모에 관하여 제한 요인 뿐만 아니라 및 계속 그밖 기술을 가진 겸용성이다는 것을 이라고와 주장했습니다. 이 규모 제한을 해결하는 것은 LIGA 기술의 미래 동안 중요한 문제입니다. 우리는 또한 가면 문제에 잠재 해결책과 함께 microworks의 계획사업의 전략적인 두는 것이 상업적으로 실행 가능한 엑스레이 LIGA로 이끌어 낼 수 있다는 것을 이라고와 주장했습니다.


참고

  1. LIGA와 그것의 응용; V. Saile, U. Wallrabe, O. Tabata, J.G. Korvink (ed.); 윌에이 2009년, ISBN: 978-3-527-31698-4
  2. FELIG: Modulare Fertigungsstraße für Mikrobauteile über Röntgentiefenlithographie und Galvanik; 과 연구, 2005년에서 2009년 독일 교육부에 의해 투자되는 계획사업; http://www.imt.kit.edu/downloads/FELIG-Broschuere.pdf (독어에서)
  3. INNOLIGA: 혁신 임대할 수 있는 Fertigungsmethode für LIGA-Präzisionsteile für KMUs mit einem stabil가 Röntgen-Negativresist를 arbeitenden und Direkt-LIGA-Technologieentwicklung für eine를 저항하십시오; 과 연구 의 2007년에서 2010 아래 계약 번호 16SV3522 독일 교육부에 의해 투자해 계획하십시오
  4. E.W. 베커, W. Ehrfeld, P. Hagmann, A. Maner, 및 싱크로트론 방사선 석판인쇄술에 의하여 높 양상 비율 그리고 훌륭한 구조상 고도를 가진 미세, Galvanoforming 및 플라스틱 조형 (LIGA 프로세스)의 D. Muenchmeyer, "제작," 마이크로 전자 공학 기술설계, Vol. 4, Pp. 35ff 1986년.
  5. Jost Göttert 에의한 약품을에서 보십시오: LIGA와 그것의 응용; Volker Saile, Ulrike Wallrabe, Osamu Tabata, Korvink 1월 G. (ed.); 윌에이 2009년, ISBN: 978-3-527-31698-4
  6. "제품 개발"를 집중시키기 위하여 계획사업 계획을 만들기, S. Wheelright, K. 클라크 의 하버드 사업 검토, 1992년, PP 3월 4월. 2-14

저작권 AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Jan 23, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:23

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