LIGA技术的繁荣未来一瞥

约阿希姆舒尔茨博士

讨论主题

摘要
简介
LIGA技术的独特功能，试图说明
多年来LIGA技术市场的需要
西甲和成型
到同步加速器
LIGA技术标准
LIGA技术口罩
Microworks“方法
结论

摘要

在过去的几十年里，许多应用程序已被提议作为商业LIGA技术可行（Lithographie，Galvanoformung，Abformung（光刻，电镀，成型））。然而，其中大多数是通过硅MEMS市场推入，甚至经典microdrilling和微细。至目前为止，不是一个单一的商业X射线LIGA技术的努力繁荣和学术LIGA技术中心的支持正在消失。然而，作者认为，LIGA技术的应用，包括X射线光学元件，如LIGA工艺的镜片，精密孔等，目前的需求了LIGA技术的第二个黎明的到来。

本文将提供一个以上的LIGA工艺技术概述，过去和未来的战略。

简介

LIGA技术在1990年，是心脏起搏器技术，为MEMS加速度传感器或电子读出电路的集成光学器件，如许多智能系统中使用。这首先LIGA技术的炒作，导致许多令人印象深刻的方式证明该技术是非常灵活的不同showpieces。即使是微型泵采用西甲，虽然这种应用并没有真正利用LIGA技术的独特功能。当学术刊物的日期，这些LIGA技术系统几个之前类似的系统，从竞争性技术判断。然而，LIGA技术的突破，仍然在市场上还没有发生。为什么不呢？

最明显的原因是，其他技术，如硅微型机械共推大公司，经典技术如电火花，铣床，钻床和许多小型和中型公司推到了实现以往更具挑战性的优良特性。所以乍一看它看起来没有足够的工程努力到LIGA技术的能力进步。

公共机构也可能分享的责任：没有LIGA技术中心曾被迫在自由市场上赚取的钱。然而，另一个原因可能是，LIGA技术简直是太复杂，费时和昂贵。最后，而其他技术，拥有先进的颇有些已经达到了足够的复杂性micropatterned结构，以适应更多的功能，LIGA仍然是严重制约两个基本尺寸基板上几个面具水平，只有极少数的材料的选择很有限。

上述论点都承担一定的道理。然而，microworks相信LIGA技术的科技进步，近年来市场需求的合并，以至于会有LIGA技术龛。一个长期的利基microgears。另一种是目前正在由同步加速器X射线光学元件的需求刺激。其他的例子可以上市。

LIGA技术结构的镍，高1600μm，长宽比为160。

LIGA技术在SU8结构的焦点X射线。最窄的部分是2μm宽，延伸几百微米的下降。

LIGA技术结构，黄金作为X射线的吸收光栅。 这些结构的长宽比是近 50

LIGA技术的独特功能，试图说明

四个被用来推动在1990年的LIGA技术的长处是快速上市：

1. 高宽比
2. 高侧壁品质/低粗糙度
3. 极高的精度
4. 完整的2 - D自由

一开始，这四点足以说服有关球员在技术筛选，从政府到规模较大的公司如IBM和博世，LIGA技术研究。更小型化的驱动器是明显的;在硅，但是。体微机械加工，只能用严厉的限制是可用的。

近很快，可以列出这些优势多年来下跌。在完全免费的2D几何体，比方说，20的高宽比，现在可以很容易地制作在硅的DRIE，以及这种技术可以调整到高侧壁质量，而且，如果需要的话，cryoetching可以应用。

极高的精度一直被宣称为LIGA技术，但只是最近已开发一种方法来证明它。迄今为止的结果不是决定性的。

再有就是UV - LIGA，利用SU8潜力抵制编造几乎任何符合以下要求：+ / -2微米精度，高度小于800微米，镍或镍磷作为一种材料制成的。这项技术是市场上的出色放置在瑞士mimotec，显然离开了X射线LIGA技术的小房间。另一方面，它的成功清楚地表明，LIGA技术是一个有竞争力的技术。一个积极的方面，X -射线的支持者：接触X射线的过程链较为昂贵，但只有30％到50％。

还有另一个在我们看来小生LIGA技术：并行的大规模制造的高宽比的微小结构。这些通常是一起工作过相当大的长度或地区的排列结构。一个很好的例子是最近开发工具包（中心上图中），其中每个镜头的聚焦范围是非常小的X射线镜头。然而，当其中的数百个彼此相邻放置，效果可以得到很好的利用。

需要开拓潜在市场的利基是什么？在下一节，我们将尽力回答。

多年来LIGA技术市场的需要

已经给出了一个相当新的书，LIGA技术及其应用（Saile等人，2009年） ¹的LIGA技术的一个很好的总结。书明确标识LIGA技术作为一种优良的微观结构的有力工具。在本节中，我们将尝试从一家小公司，microworks点，这些研究结果进行评估。主要标准是：涉及前第一部分是生产时间;证明价值主张通过标准;以及成本因素。

LIGA技术的许多方面都得到解决，在过去十年中，主要以政府资助的研发项目的一部分。通常，他们的目标是要确定一个新的使用，适应LIGA工艺链，使第一部分。几个项目都集中在解决技术方面的LIGA工艺。在这方面，microworks感谢德国政府的支持都FELIG ²和INNOLIGA ³ ，即FELIG自动化确保可靠性光阻SU8基于相同的基本化学过程和INNOLIGA重点。

西甲和成型

在西甲，贝克尔等首次出版。建议的方式去为大众制造成型。从今天的角度来看，使用的技术，使模具镶仍然不可靠的，这使得它很难保证向客户的交货日期。然而，更重要的是，是，它保持LIGA技术吸引力的突出特点是基本上不可能保留在成型：高宽比，在基板上，精度高的许多功能。所有这一切都特别适用于注塑成型，热压而不会产生直接LIGA技术的预期大幅的成本优势。另一方面，这个过程作为一个从未成功地展示了电镀金属的形式使用模压结构。

有LIGA成型工具没有商业上可行的的另一个迹象表明：mimotec SA在20世纪90年代末开始在瑞士主要模具制造插入。如今，这些不到10％的业务，而90％的LIGA技术的金属零件直接制造。

到同步加速器

一个X射线LIGA技术的主要瓶颈，几乎已经绝迹多年以来：同步辐射的可用性。提高可用性的重要一步朝着能够可靠地满足交货日期。

现在有些同步加速器提供自动化样品处理和测量蛋白质晶体在标准化程度高，应LIGA技术风险尽可能。由于LIGA技术所涉及的不仅仅是暴露，但不幸的是仍然不容易从一个同步传输一个过程。因此，第二个来源问题仍然没有完全解决，但手头足够的论据是，这不会构成一个潜在的大订单问题。

LIGA技术标准

罗恩劳斯和其他几个HARMST会议认为，多年来各种LIGA技术组必须同意一个设计，一个过程，一要测量的属性，可能使用不同的方法，使结构和比较所有的结果组。不幸的是，这从未发生过。也许是典型的研究员看到在一遍又一遍地做同样的事情没有研发奖励;也，LIGA技术组都在相互竞争。

因此，今天如果有人问什么规格LIGA技术可以真正实现，社会一直无人接听，关于精度，最大的长宽比，侧壁粗糙度，垂直度等我们做什么，但是，一种情况中，所有的重大影响产生非理想的结果已经确定，这些影响，通常可以通过典型的工程方法最小化。

LIGA技术口罩

在我们看来，在于过去几十年最严重的缺陷：虽然移动从4英寸到6 - 8 -甚至是12英寸晶圆等一批技术，LIGA技术仍然与20x60毫米钛膜（KIT）的作品30X30毫米²氮化硅膜（CAMD和HTmicro），和83毫米的圆形石墨膜（CAMD和BESSY）。此外，一些失败的项目，试图用X射线应用其明显的优势^铍 5 。

的DRIE，紫外线西甲和较大的地区的主要原因是成本因素。这一点从来没有任何LIGA技术中心。但是，我们认为，为发展大面积的LIGA技术的主要动机，将其与其他技术和选项，以使大型设备的兼容性。

取得了什么成果，光罩制造已成为更realiable结合更好地进入束的时间，使第一批产品的发展显著较短的时间。然而，一个新的设计迭代，仍然有必要在大多数情况下，仍需要半年以上。

有什么需要取得任何LIGA技术的未来的角度，是没有或几乎没有任何妥协的面具结构质量的提高。

Microworks“方法

从一开始，我们的使命已经成为一个领先的LIGA技术制造商。它从来没有一个强大的“商业案例”，否则，我们不会是第一个在欧洲的努力。我们已研究过其他制造机会以及，一年半载之内，被收购的几个项目。一个像microworks这样的小公司的投资组合分析，可能会比较少见，但它可以帮助我们保持我们的重点。图片看上去非常多样，其实太在2008年的不同。一个转型，我们的项目最后但并非最不重要的受金融危机的执行，使得microworks现在完全不同。

图2。microworks“项目投资在2008年年底。椭圆的大小大致为项目总值，颜色显示的技术要求（从低到高风险：深灰色，浅灰色，绿色，黄色，橙色）相关的技术风险 。

图3。同图。 2，但在2010年年中。刚才的18个月的差异可以归纳如下：平均，但取消了高风险与低效益的项目上我们同意略高技术风险，加之一关键ř＆ð项目（试剂盒合作），并保持现金牛。

当我们在另一个组合图看下面的Wheelright和克拉克⁶的差别变得更加明显。我们应跳过状态云图，在2008年年底，只显示如何看像今天：

图4。 microworks重新定位到其项目的多样性与尊重。 巴登-符腾堡州的支持，中央的R＆D项目，载面具尺寸显着增加。 所有其他项目融入现有平台或，包括只有轻微的变化 。

光罩制造的主要研发项目的重点，强调搜索的方式获得大面积的口罩。不幸的是，我们不能在这些方面的报告今天因为一件专利申请仍在进行中。但我们可以说，如果我们成功，我们将能够提前到非常大的地区，说超过10英寸，并仍然保持图案的口罩在电子束的选项。

结论

多年来，几个COMS和HARMST会议LIGA技术专家对这种技术的进步突出贡献。一个商业成功的公司还没有出现。我们认为，精度高，尺寸的限制，X射线屏蔽电子束写入已与尊重，但也与设备的大小和与其他技术的兼容性方面的成本的限制因素不仅在这方面的贡献。解决这些尺寸的限制，是LIGA技术的未来的关键问题。我们还认为，microworks“项目的战略定位，一个潜在的解决方案面具问题可能导致商业上可行的X射线LIGA技术。

参考文献

1. LIGA技术及其应用;五Saile，U. Wallrabe，澳畑，JG Korvink（合编）; Wiley出版社，2009年，ISBN：978-3-527-31698-4
2. FELIG：Modulare Fertigungsstraße献给Mikrobauteile超级Röntgentiefenlithographie和Galvanik;项目由德国教育与研究部资助，2005年至2009年; http://www.imt.kit.edu/downloads/FELIG-Broschuere.pdf（德文）
3. INNOLIGA：创新的抵制和DirEKt挤压- LIGA - Technologieentwicklung献给eine可出租Fertigungsmethode献给韧带Präzisionsteile献给KMUs麻省理工学院einem STABIL arbeitenden伦琴Negativresist;由德国教育与研究部资助的项目，2007年至2010年合同数量16SV3522
4. EW贝克尔，W. Ehrfeld，P. Hagmann，A.满耳，和D. Muenchmeyer，“高长宽比和重大的结构性高度的同步辐射光刻技术制作微结构，Galvanoforming，和注塑（LIGA工艺），”微电子工程，第一卷。 4期，第35ff，1986年。
5. 见乔斯特Göttert文章：LIGA技术及其应用;沃尔克Saile，乌尔丽克Wallrabe，修田畑，月Korvink（合编）; WILEY，2009年，国际标准书号：978-3-527-31698-4
6. “创建项目计划，重点产品开发”，Wheelright，克拉克，“哈佛商业评论”，1992年3月至4，第2-14

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