Um Relance no Futuro Progredindo de LIGA

Sobre as décadas passadas, muitas aplicações foram propor como comercialmente viáveis para LIGA (Lithographie, Galvanoformung, Abformung (Litografia, Galvanizando, e Moldando)). Contudo, a maioria delas foram introduzidos no mercado através do silicone MEMS ou mesmo microdrilling clássico e micromilling. Até agora, não um único esforço comercial do raio X LIGA progrediu e o apoio para centros académicos de LIGA está desvanecendo-se. Contudo, os autores acreditam que a procura actual para aplicações de LIGA, incluindo elementos ópticos do raio X tais como LIGA-lentes, aberturas Etc. da precisão, é o advento de um segundo alvorecer para LIGA.

Este papel dará um mais estratégico do que a vista geral técnica do passado e do futuro de LIGA.

Nos anos 90, LIGA era uma tecnologia do pacemaker para MEMS, usada para muitos sistemas espertos tais como os sensores da aceleração ou os dispositivos ópticos integrados com circuitos eletrônicos do read-para fora. Esta primeira campanha publicitária de LIGA conduziu a muitos exemplos diferentes que provaram em uma maneira impressionante que a tecnologia é muito versátil. Mesmo os micropumps foram feitos usando LIGA, embora este tipo da aplicação não utiliza realmente algumas das características originais de LIGA. Quando julgados de suas tâmaras da publicação académico, diversos destes sistemas de LIGA precederam sistemas similares das tecnologias de competência. Contudo a descoberta de LIGA no mercado não tem acontecido ainda. Por Que não?

As razões as mais aparentes são que outras tecnologias tais como a micromecânica do silicone estiveram empurradas por empresas grandes, e que as tecnologias clássicas tais como EDM, mmoer, furando e semelhante estiveram empurradas por muitas pequenas e médias empresas para conseguir umas características finas sempre mais desafiantes. Tão à primeira vista olha como não bastante esforço de engenharia foi posto no avanço das capacidades de LIGA.

As instituições Públicas puderam igualmente compartilhar da culpa: Nenhum dos centros de LIGA foi forçado nunca a ganhar seu dinheiro no mercado livre. Contudo uma outra razão pôde ser que LIGA é simplesmente demasiado complicado, demorado e caro. E finalmente, quando outras tecnologias avançarem bastante um bit e alcançarem a suficiente complexidade para acomodar mais funcionalidade em estruturas micropatterned, LIGA é restringido ainda severamente a essencialmente duas dimensões em uma carcaça com opções limitadas para diversos níveis da máscara e somente um punhado dos materiais.

Todos os argumentos acima carregam alguma verdade. Não Obstante, os microworks são convencidos que os avanços tecnologicos de LIGA nos últimos anos e as necessidades do mercado estão fundindo tanto que haverá ameias para LIGA. Uma ameia de longa data é microgears. Outro está sendo estimulado actualmente pela procura dos synchrotrons para elementos ópticos do raio X. Outros exemplos podiam estar listados.

Estrutura de LIGA no níquel, 1600µm alto, prolongamento de 160.

Estrutura de LIGA em SU8 usado para focalizar raios X. As peças as mais estreitas são o µm 2 largamente e estendem várias centenas o µm para baixo.

Estrutura de LIGA no ouro como uma absorção que raspa para raios X. O prolongamento destas estruturas está perto de 50

Os quatro pontos fortes que foram usados para promover LIGA nos anos 90 são alistados rapidamente:

1. relação do Alto-Aspecto
2. Qualidade/baixo aspereza Altas do sidewall
3. Precisão Extrema
4. Termine a 2-D liberdade

No início, estes quatro pontos eram suficientes para convencer jogadores relevantes na selecção da tecnologia, dos governos às empresas maiores como o IBM e ao Bosch, ao olhar em LIGA. A movimentação para mais miniaturização era aparente; no silicone, contudo. somente micromachining maioria com suas limitações severas estava disponível.

E quase como rapidamente, um poderia alistar como estes pontos fortes caíram ao longo dos anos. as relações do Alto-Aspecto de por exemplo 20 na 2D geometria completamente livre podem agora facilmente ser fabricadas por DRIE no silicone; esta tecnologia pode ser ajustada à qualidade alta do sidewall também, e, se necessário, cryoetching pode ser aplicado.

A precisão Extrema foi reivindicada sempre para LIGA, mas uma metodologia para prová-lo tem sido desenvolvida somente recentemente. Os resultados não são até agora conclusivos.

Então há UV-LIGA, que exploram o potencial de SU8 resistem para fabricar quase qualquer coisa que cabe as seguintes exigências: +/--2 precisão do µm, menos µm de 800 na altura, e feito do níquel ou níquel-fosforoso como um material. Esta tecnologia foi colocada excelente no mercado pelo mimotec em Suíça, saindo aparentemente de pouca sala para o raio X LIGA. Por outro lado, é sucesso mostra claramente que LIGA é uma tecnologia competitiva. Um aspecto positivo para proponentes do raio X: a exposição aos raios X faz a corrente do processo mais cara, mas somente por 30 a 50%.

Há ainda uma outra ameia para a tecnologia de LIGA em nossa opinião: a fabricação em massa paralela de estruturas minúsculas com relações do alto-aspecto. Estas são as estruturas tipicamente postas que trabalham junto sobre comprimentos ou áreas razoavelmente grandes. Um bom exemplo é as lentes do raio X que foram desenvolvidas recentemente no JOGO (imagem central acima), onde a escala de focalização de cada lente é muito pequena. Contudo, quando as centenas delas são colocadas próximos um do outro, o efeito pode bem ser explorado.

Que é a façanha necessário a ameia para mercados potenciais? Nós tentaremos responder a este na secção seguinte.

Um gargalo principal para o raio X LIGA desapareceu virtualmente ao longo dos anos: a disponibilidade da radiação de synchrotron. A disponibilidade Aumentada era uma etapa principal para poder encontrar confiantemente tâmaras de entrega.

Alguns synchrotrons oferecem agora a manipulação e as medidas automatizadas da amostra no cristalografia da proteína em um alto nível da normalização, que deva ser possível para exposições de LIGA também. Desde Que a técnica de LIGA envolve mais do que apenas exposições, não é infelizmente ainda aquela fácil transferir um processo de um synchrotron a outro. A edição da segunda fonte conseqüentemente foi resolvida ainda completamente, mas os suficientes argumentos são à mão que este não levantará um problema no que diz respeito aos grandes pedidos potenciais.

Ron Lawes e outro argumentiu em diversas conferências de HARMST sobre muitos anos que os vários grupos de LIGA precisam de concordar com um projecto, um processo e um grupo de propriedades a ser medidas, possivelmente usando métodos diferentes, fazendo estruturas e comparando os resultados de todos os grupos. Infelizmente, isto nunca ocorreu. Talvez o pesquisador típico não viu nenhuma recompensa do R&D em fazer a mesma coisa repetidamente; também, todos os grupos de LIGA foram em competição com se.

Em conseqüência, se perguntado hoje que especificações LIGA pode realmente conseguir, a comunidade não tem nenhuma resposta em relação à precisão, aos prolongamentos máximos, à aspereza do sidewall, à verticalidade Etc. O Que nós temos, contudo, é uma situação em que todos os efeitos principais que produzem resultados não-ideais foram identificados, e estes efeitos podem geralmente ser minimizados por aproximações típicas da engenharia.

Desde o início, nossa missão foi transformar-se um fabricante principal de LIGA. Nunca foi do “um exemplo forte negócio”, porque de outra maneira nós não seríamos os primeiros tal esforço em Europa. Nós procuramos outras oportunidades da fabricação também, e dentro de um ano ou Assim, diversos projectos foram adquiridos. Uma análise da carteira pode ser um pouco rara para uma pequena empresa como microworks, mas ajuda-nos a manter nosso foco. A imagem olhou muito diversa, de facto maneira demasiado diversa em 2008. Uma reestruturação de nossos projectos, último mas não de menor importância reforçada pela crise financeira, faz microworks agora olhar bastante diferentes.

Figura 2. Carteira dos projectos dos microworks ao fim de 2008. O tamanho da elipse dá aproximadamente o valor total do projecto, e a cor indica os riscos tecnologicos associados com as exigências tecnologicos (do ponto baixo ao risco elevado: cinza, luz escuros - cinzentos, verdes, amarelos, alaranjados).

Figura 3. Mesmos que Fig. 2 mas 2010. As diferenças 18 meses a mais adiantado podem ser resumidas como segue: nós concordamos a um grau um tanto mais alto de riscos tecnologicos com a média mas cancelamos projectos de alto risco com baixos benefícios, adicionamos um projecto chave do R&D (em colaboração com o JOGO) e mantivemos vacas de dinheiro.

Ao longo dos anos, diversas conferências de COMS e de HARMST consideraram contribuições excelentes dos peritos de LIGA nos avanços desta tecnologia. Uma empresa comercialmente bem sucedida não apareceu ainda. Nós argumentimos nesta contribuição que as limitações do tamanho da elevada precisão, e-feixe-escritas máscaras do raio X foram um factor de limitação não somente no que diz respeito aos custos mas igualmente no que diz respeito ao tamanho do dispositivo e compatibilidade com outras tecnologias. Resolver estas limitações do tamanho é a questão básica para o futuro da tecnologia de LIGA. Nós igualmente argumentimos que o posicionamento estratégico dos projectos dos microworks junto com uma solução potencial ao problema da máscara pode conduzir ao raio X comercialmente viável LIGA.

Referências

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