MEMS引信部件LIGA制作工艺及其问题分析
LIGA 制程原理及应用(初稿)
LIGA制程原理及應用Terry.LiaoOutline¡微機電系統技術(MEMS)簡介¡LIGA技術介紹¡LIGA技術制程原理¡LIGA技術的特點¡LIGA技術的應用MEMS簡介¡MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是微機電系統的縮寫。
MEMS是美國的叫法，在日本被稱為微機械，在歐洲被稱為微系統。
¡MEMS主要包括微型機構、微型感測器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，並應用現代資訊技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。
¡目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。
大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
MEMS 制造技術分類¡硅半導體制程技術(silicon Technology)¡LIGA 及相關技術(LIGA &related Tech.)¡激光加工技術(Laser machining Tech.)¡電火花加工技術(EDM Tech.)¡準分子激光技術(Excimer laser Tech.)MEMS的應用領域硅半導體制程技術簡介¡以硅半導體技術制作MEMS，是K. Peterson 於1982年首次提出以蝕刻法(etching)制作微機電元件，為MEMS技術的發展展開了先河。
¡利用此法發展出面型微機電技術(Surface MEMS)，主要產品像各種不同的感測器，DMD芯片等，和一些以硅材料為主的體型微機電技術(Bulk MEMS)。
各種微機加工技術比較LIGA 技術介紹¡LIGA是德國所發展出來以製造高深寬比微結構的技術，所代表的意義為光蝕刻(Lithography)、電鍍(Elect-roforming)和微成型(Micromolding)的組合。
MEMS工艺(7LIGA技术)
LIGA vs. Si micro-lithography
Micromolding of nanocomposites
• Fabricate high aspect ratio micromolds with LIGA. • Develop nanocomposite formulation amenable to micromolding. • Fabricate micromolds on functional substrates such as silicon and alumina.
LIGA 技术标准工艺
LIGA技术的四大工艺组成：
• LIGA掩模板制造工艺
• X光深层光刻工艺
• 微电铸工艺
• 微复制工艺
LIGA掩模板制造工艺
• LIGA 技术的第一步是制造LIGA专用的X光 掩模板，LIGA掩模板必须有选择地透过和 阻挡X光。一般的紫外光掩模板不适合做 LIGA掩模板。
• 由于LIGA掩模板要求阻挡层的侧壁垂直， 用普通的微加工工艺无法达到，所以LIGA 掩模板需要用LIGA技术来完成。
LIGA process
• Microfluidic device made using LIGA process. Note the rough surface due to lack of planarization (polishing). • Micromechanical actuator (capacitive comb drive) made using LIGA process.
在阳极上H+生成H2 的化学反应如下：
电镀与电铸
• 电铸的定义为：用电化学沉积的方法在芯 模上沉积金属，然后将两者分离来制取零 件的加工工艺，其基本原理与电镀相同， 电铸与电镀的区别在于，电镀的镀层厚度 很小，一般只有7～50μm，而电铸形成的 是具有一定形状与厚度的三维结构，其厚 度最大可达到1mm以上；电镀多用于结构 零件的防护与精饰，而电铸通常用于将芯 模的图形结构加以完整的复制。
liga工艺技术
liga工艺技术Liga工艺技术指的是将多种金属材料通过微电子封装工艺加工成一体化的高可靠性零件的技术。
Liga工艺技术广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗仪器等领域，具有独特的优势和潜力。
Liga工艺技术最早在德国发展起来，Liga是德语Lithographie, Galvanoformung und Abformung的缩写，翻译成中文就是印刷、电镀和压模。
这项技术采用先进的光刻、电解沉积和热塑性高分子材料模压工艺，能够将金属材料制成复杂的结构，实现高精度的加工和零部件集成，提高产品的性能和可靠性。
Liga工艺技术的核心是通过光刻技术制作金属模板，并在模板上进行电解沉积，形成所需的金属结构。
这种光刻技术利用光敏树脂作为光刻胶，根据需求使用紫外线或激光器进行曝光，再通过化学反应来腐蚀或增加金属层厚度，最后将光刻胶去除，得到金属模板。
接着，将这个金属模板放入电解槽中，进行电解沉积，使金属填充模板的微小孔隙和缝隙。
最后，用热塑性高分子材料作为压模材料，将金属结构从金属模板中脱离，得到最终产品。
Liga工艺技术有以下几个优势。
首先，它可以实现微小结构的制造。
由于采用了光刻技术和电解沉积，可以制造出空间分辨率可达几纳米的微小结构，适应了现代微纳电子器件的发展需求。
其次，Liga工艺技术可以制造出高精度、高可靠性的产品。
由于采用了模板制备方法，形成了三维复杂的金属结构，避免了传统加工过程中的失真和偏差，提高了产品的准确性和稳定性。
再次，Liga工艺技术具有良好的适应性。
由于可以使用不同的金属材料和模板设计，可以制造出多种材质和形状的产品，适应了不同领域和应用的需求。
Liga工艺技术在航空航天、汽车制造、医疗仪器等领域有广泛的应用。
例如，在航空航天领域，Liga工艺技术可以制造出高精度的传感器和微型发动机零件，提高了航天器的性能和可靠性。
在汽车制造领域，Liga工艺技术可以制造出微型喷油器和涡轮增压器等关键部件，提高了汽车的燃烧效率和动力输出。
LIGA工艺
电子学院集成电路工程 2011514016 刘东梅LIGA工艺及相关工艺技术LIGA 技术起源于德国 ,在 80 年代初 ,由德国卡尔斯鲁尔核研究中心发明并取得专利。
德文的名字是 Lithograpic Galvahoformung Abformung。
L IGA 则是这三个词的缩写。
L IGA技术 ,实质就是用同步电磁辐射 x 光进行光刻腐蚀、电铸成型的微制造工艺过程。
L IGA 技术是纳米微制造技术过程中最有生命力、最有前途的方法。
利用 L IGA 技术 ,不仅可制造纳米级的微小结构 ,而且还能制造大到毫米级的微型结构。
据介绍，目前利用LIGA技术加工的微结构其典型参数见表1。
LIGA技术是深度X 射线曝光、微电铸和微复制工艺的完美结合。
它能够制造平面尺寸在微米级结构高度达几百微米的微结构，其工艺流程如图 1所示，主要工艺过程如下图1 LIGA工艺流程图以下是LIGA技术很关键的四部分：(1)深度X 射线曝光将光刻胶涂在有很好的导电性能的基片上,然后利用同步X 射线将 X 光掩模上的二维图形转移到数百微米厚的光刻胶上，刻蚀出深宽比可达几百的光刻胶图形 X光在光刻胶中的刻蚀深度受到波长的制约，若光刻胶厚度在10~1000m,应选用典型波长为 0.1~1nm的同步辐射源。
如图2所示。
(2)显影将曝光后的光刻胶放到显影液中进行显影处理,曝光后的光刻胶(如PMMA)分子长键断裂,发生降解,降解后的分子可溶于显影液中,而未曝光的光刻胶显影后依然存在, 这样就形成了一个与掩模图形相同的三维光刻胶微结构。
如图3所示。
(3)微电铸利用光刻胶层下面的金属薄层作为阴极对显影后的三维光刻胶微结构进行电镀,将金属填充到光刻胶三维结构的空隙中,直到金属层将光刻胶浮雕完全覆盖住,形成一个稳定的、与光刻胶结构互补的密闭金属结构。
此金属结构可以作为最终的微结构产品，也可以作为批量复制的模具。
(4)模铸用上述金属微结构为模板，采用注塑成型或模压成型等工艺重复制造所需的微结构。
LIGA工艺及其在微机电系统中的应用 LIGA Process and Its Application in MEMS(论文资料)
Deep X-ray lithography
◦ Advantages: ◦ Extreme precision ◦ Depth of field ◦ Low intrinsic surface roughness
◦ Disadvantages ◦ Synchrotron facilities ◦ Masks with thick gold
One of the major advantages of the LIGA technique Hot embossing
◦ Thermal plastic polymer ◦ Above TG ◦ Below TG ◦ Slow process ◦ Shrinkage effect
Injection molding
◦ Randomly distributed. ◦ Gas sensors
Nanoimprinting
◦ Low cost ◦ Requirement for resist
Adhesion to substrate
◦ Multi layer nanoimprinting
Electroforming VS. Electroplating
◦ Thicker ◦ Low adhesion ◦ Mechanical properties ◦ Material restrictions: Cu, Ni, Au……
Process parameters:
◦ Electrolyte & additives ◦ DC & AC & Pulse ◦ Current density ◦ Bath temperature ◦ pH value
Metal alloys: Ni-Co, Ni-W(hardness), Ni-P(wear)
liga工艺一般工艺流程
liga工艺一般工艺流程一、概述liga工艺是一种新兴的先进制造技术，它结合了激光加工、电化学加工和化学反应等多种工艺，以实现高精度微纳加工。
本文将介绍liga工艺的一般工艺流程。
二、工艺流程1. 材料准备在liga工艺中，通常使用的材料包括金属、陶瓷和聚合物等。
首先需要对所使用的材料进行准备，包括切割、研磨和清洗等步骤，以确保材料的表面质量和纯度。
2. 光阻涂覆在liga工艺中，光阻是一种重要的材料，用于制作光刻胶模板。
光阻涂覆是将光阻均匀涂覆在基板表面的过程。
通常使用旋涂法或喷涂法进行光阻涂覆，以获得均匀且适当厚度的光阻层。
3. 紫外光刻紫外光刻是liga工艺中的一项关键步骤，用于将光刻胶模板上的图案转移到基板上。
在紫外光刻中，通过使用光刻胶模板和紫外光源，将图案投影到光刻胶层上，并通过光化学反应实现图案的转移。
4. 电极沉积电极沉积是liga工艺中的另一个重要步骤，用于在基板上沉积金属电极。
通过电化学方法，将金属离子还原为金属原子，并在基板上沉积形成金属电极。
电极沉积可以使用直流电沉积、交流电沉积或脉冲电沉积等方法。
5. 高温热退火高温热退火是liga工艺中的一项关键步骤，用于改善材料的结晶性和机械性能。
通过将基板加热到一定温度，并在一定时间内保持，使材料的晶粒长大并减少内部应力，从而提高材料的强度和稳定性。
6. 脱模和清洗脱模和清洗是liga工艺中的最后一步，用于将光刻胶模板从基板上移除，并清洗基板表面的杂质。
脱模通常使用化学溶剂或等离子体脱模等方法，以确保光刻胶完全从基板上剥离。
清洗则是使用溶剂或超声波等方法，将基板表面的污染物和残留物清除干净。
三、应用领域liga工艺具有高精度、高效率和高可控性的特点，被广泛应用于微纳加工领域。
它可以用于制造微型机械系统、光学元件、电子器件和生物传感器等。
此外，liga工艺还可以应用于制造微流控芯片、微型化学反应器和微型储能器件等。
四、发展前景随着微纳技术的快速发展，liga工艺在精密制造领域的应用前景广阔。
ligα工艺的工艺流程和注意事项
ligα工艺的工艺流程和注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!LIGA工艺：精密三维微结构的制造与注意事项LIGA工艺，源自德语“Lithographie, Galvanoplastik, Abformung”，是一种高度精确的三维微结构制造技术，广泛应用于微电子、微机械、生物医学等领域。
LIGA技术是微细加工的一种较理想新方法
微机电系统（MEMS）的一种制造工艺——LIGA技术1，简单介绍LIGA技术是微细加工的一种较理想的新方法.LIGA 是德文 Lithographie、Galvanoformung 和 Abfor-mung 三个词的缩写 , 是深度同步辐射X光光刻、电铸和塑铸工艺的相结合的一种工艺方法.下图为LIGA技术的基本原理图：2，工艺过程2. 1 深度同步辐射X光光刻利用深度同步辐射 X光光刻,将掩模吸收体图形转移到厚度近 1000μm 光刻胶层上, 利用适当显影液,溶去被照射部分,留下未受照射区原分子链结构。
2. 2 电铸利用光刻胶层下面的金属薄层作为电极进行电镀,将显影后的光刻胶所形成的三维立体结构间隙用金属填充,直至光刻胶上面完全覆盖了金属膜为止,形成一个与光刻胶图形互又补稳定的相反结构金属图形,这种金属微结构体就成为廉价的铸塑模子,以实现工业大规模生产。
2.3 塑铸由于深度同步辐射 X射线光刻是非常昂贵的一道工序,在大批量复制生产中,出于经济上考虑应尽量避免使用。
塑铸为大批量生产电铸产品,提供了塑料铸模。
经过金属注塑板上的小孔,将树脂注入到金属模具的腔体内,待树脂硬化以后,脱去模具就可以得到一个塑模微型结构,在塑铸完成的塑模微型结构上,再电铸所需要的产品结构，清除掉胶和注塑板，就可以得到三维立体金属结构器件。
3，优缺点：与传统微细加工方法相比, LIGA技术具有如下优点:1，可制造有较大高宽比的微结构。
(高深宽比是指宽度可小到亚微米量级，深度可达数百微米甚至毫米量级）2，取材广泛,可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等。
3，可以获得亚微米级精度的微结构;4，便于批量生产和大规模复制, 因而成本低廉价格便宜。
缺点：1，同步辐射X光的成本较高。
2，由于微结构尺寸很小，同时具有很大的高宽比，因此电镀要求较严格。
（由于要电铸的孔较深, 必须克服电铸液的表面张力, 使其进入微孔中, 因此, LIGA 技术对电铸液的配方和电铸工艺都有特殊的要求。
MEMS制造技术之LIGA技术
MEMS制造技术之LIGA技术——摘录整理自《微纳米技术及其应用》，有删节 1.LIGA技术简介1986年德国W.Ehrfeld教授首先开发了进行三维微细加工最有前途的方法——LIGA技术。
LIGA一词来源德文缩写，LI（lithographie）为深度X射线刻蚀，G（galvanformug）为电铸成型，A（abformug）为塑料铸模，即深度X射线刻蚀、电铸成型、塑料铸模等技术的完美结合。
最近，德国美茵兹微技术研究所（IMM）发展了使用准分子激光烧蚀与LIGA 技术结合的新加工工艺。
日本先进制造开发协会在1992年建立LIGA技术委员会，其成员包括7家私人公司，3家国立实验室，一所大学和一个微机械中心。
在美国，LIGA技术得到威斯康星州立大学的Henry Guckel教授的大力推动。
而且Henry Guckel教授领导的研究小组对LIGA技术进行了改进，开发出了SLIGA技术。
目前，基于LIGA或准LIGA技术研究的成果有微型传感器（温度传感器和加速度传感器）、微电机、微型泵、集成光学和微光学元件、微型马达、涡轮机、微型喷嘴、微型滤波片、微型机械零件、微型医疗器件和装置、流体技术微元件、纳米技术原件及系统。
LIGA技术是微细加工的一种新方法，主要工艺过程如下：1）、深度X射线刻蚀利用深度同步辐射X射线在数百微米厚的光刻胶上刻蚀出较大深宽比的光刻胶图形，高深宽比一般达到100.2）、电铸成型及制模利用光刻胶层下面的金属膜层作为电极进行电铸，将显影后的光刻胶所成型的三维立体结构间隙用金属填充，直到光刻胶上面完全覆盖金属为止，形成一个与光刻胶形状互补稳定的相反结构图形。
此金属结构可作用最终产品，也可以作为批量复制的模具。
3）、铸模复制（塑铸）由于深度同步辐射X射线光刻的代价大，制作X光刻掩膜也并不简单，所以在批量生产中采用子母模的办法。
塑铸为大批量生产电铸产品提供了塑料铸模。
将去掉基板和光刻胶的金属模壳附上带有注入小孔的金属板，从注入孔向模腔中注入塑料，然后去掉模壳。
LIGA技术简介
塑铸成形
高深宽比微结构
IBM公司研发的SU-8胶是一种负性胶, 即曝光时, 胶中含有的少量光催化剂( PAG) 发生化学反应, 产生一种强酸, 能使SU-8胶发生热交联。SU-8胶 具有高的热稳定性、化学稳定性和良好的力学 性能, 在近紫外光范围内光吸收度低, 整个光刻 胶层可获得均匀一致的曝光量。
SLIGA工艺加工流程图
6.M2LIGA技术
为了控制微结构的侧壁倾斜度，便于形成具有不 同倾斜度的斜面、锯齿、圆锥或圆台等微结构,日 本科研人员在 1999年提了M2LIGA技术。该技术 用移动掩模X光深度光刻代替了常规的静止掩模X 光深度光刻。 在光刻时X光掩模不是固定不动,而 是沿着与光刻胶基片平行的方向移动或转动。 改变掩模图形、掩模运动轨迹和速度，就可以形 成各种不同的微结构。
DEM工艺流程图：
低阻硅片
（保护侧壁）
(KOH)
DEM工艺流程
DEM微结构照片
5.SLIGA-技术
SLIGA技术是结合硅面加工技术和常规LIGA技术而 开发出的一种新工艺，在这个工艺中，牺牲层用于 加工形成与基片完全相连或部分相连或完全脱离的 金属部件。 SLIGA技术可以制造活动的微器件。 SLIGA与LIGA异同：在平面基板上布设一层牺牲层 材料，如聚酰亚胺、淀积的氧化硅、多晶硅或者某 种合适的金属等 （与电镀的材料相比，这些材料比 较容易被有选择地去除）然后在基片和牺牲层上溅 射一层电镀基底。
ser-LIGA
Laser-LIGA是W.Ehrfeld等人在1995年首次提出 并使用的，它是采用波长为193nm的ArF准分子 激光器直接消融光刻PMMA光刻胶来取代X射线 光刻工序,其精度为微米级,深宽比适中（<10）
Laser-LIGA的主要工艺过程：
LIGA原理介绍
浅谈LIGA及相关技术
SLIGA
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
Like-LIGA
准LIGA 技术是利用常规光刻机上的深紫外光对 厚胶或光敏聚酰亚胺光刻, 形成电铸模,结合电 镀、化学镀或牺牲层技术, 由此获得固定的或 可转动的金属微结构。它不需要象LIGA技术 所需的昂贵设备, 制作方便, 故将是影响下世纪 微机械加工的一项重要技术。
机电工程学院
Thank you for your attention.
机电工程学院
浅谈LIGAke工艺） DEM工艺
A：曝光
B：ICP
D：去硅 E：铸塑
C：电镀 衬底 掩膜 胶
金属 铸塑 材料
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
LIGA不足：由于LIGA技术需要极其昂贵的X 射线光源和制作复杂的掩模板，使其工艺成 本非常高，限制该技术在工业上推广应用。
起分离层作用，故称其为牺牲层。
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
工艺过程为：先在平面基板上布设一层牺牲 层材料，如聚酰亚胺、淀积的氧化硅、多晶硅或 者某种合适的金属等，与电镀的材料相比，这些 材料比较容易被有选择地去除。然后在基片和牺 牲层上溅射一层电镀基底，其后的工艺与常规 SLIGA工艺相同。在完成LIGA技术的微电铸工 艺之后将牺牲层去除，就可获得可活动的微结构。
特点：高深宽比（1微米宽，1000微米深） 1）需要功率强大的回旋加速器产生的软X射线作光源 2）掩膜版要求高、成本高 3）难于与IC集成制作
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
1.深度X射线曝光 2.微电铸 3.模铸
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
• 1）以同步加速器放 射的短波长（＜1nm） X射线作为曝光光源， 在厚度达0.5mm的光 致抗蚀剂上生成曝光 图形的三维实体；
liga工艺技术制造微器件的原理和方法
liga工艺技术制造微器件的原理和方法【原理与方法：liga工艺技术制造微器件】引言：在现代科技发展的背景下，微器件的制造已成为各行各业的重要领域。
为了满足不断增长的需求，科学家们不断探索新的加工技术。
其中，liga工艺技术依靠其制造微器件的高精度、高效率等优点，成为研究人员的热门选择。
本文将介绍liga工艺技术制造微器件的原理和方法，探讨其应用领域以及未来发展趋势。
一、liga工艺技术的基本原理1. liga工艺技术的概念：liga工艺技术是一种通过光刻、电解沉积和热压等步骤制造微器件的方法。
它以高度可定制化、高分辨率和精确的加工能力而著称。
2. 光刻：在liga工艺技术中，光刻是基础步骤之一。
通过光刻胶和光掩模的组合，可以在表面形成所需的图案。
此过程需要高度的准确性和重复性。
3. 电解沉积：在完成光刻步骤之后，需要进行电解沉积。
通过正负极板和电解液的作用，可使所需材料沉积到指定位置，形成微器件的结构。
4. 热压：在电解沉积完成后，需要进行热压步骤。
加热和压力的作用下，可以将微器件的结构形成，并确保其稳定性和可靠性。
二、liga工艺技术的制造方法1. 设计和准备：在开始liga工艺技术制造微器件之前，需要进行仔细的设计和准备工作。
这包括选择材料、确定尺寸和形状等。
2. 光刻：将设计好的图案通过光刻机进行照射，形成所需的图案。
3. 电解沉积：在光刻完成后，将加工的芯片放入电解槽中，通过电解沉积的方式制造微器件的结构。
4. 热压：经过电解沉积后，将芯片放入热压机中，加热和施加压力以确保微器件的稳定性。
三、liga工艺技术的应用领域1. 微电子学：liga工艺技术广泛应用于微电子学领域，用于制造集成电路、传感器和微控制器等微器件。
2. 微流控技术：liga工艺技术在微流控技术中有重要应用。
通过制造微流道和微阀等结构，实现微流控芯片的制造。
3. 生物医学领域：liga工艺技术在生物医学领域中有广阔的应用前景，可以制造微小的生物传感器和生物芯片，用于检测和诊断。
liga工艺技术制造微器件的原理和方法
1. liga工艺技术的原理liga工艺技术是一种微纳加工技术，它的名称来源于德文单词“Lithographie, Galvanoformung, Abformung”。
这种技术是利用光刻和电镀的原理，通过模板制作微型结构件。
通过光刻技术将所需结构图案设计在光刻胶上，然后用化学腐蚀或蚀刻的方法，在光刻胶上形成微细结构。
接下来，在这些微细结构上进行金属电镀，最终得到微器件。
liga工艺技术的原理可以概括为：光刻-腐蚀-电镀-脱模。
2. liga工艺技术的方法liga工艺技术的方法主要分为几个步骤：首先是光刻，即将待制作的结构图案设计在光刻胶上，然后暴光、显影形成微细结构。
接着是腐蚀，利用蚀刻液将光刻胶外露的部分蚀刻掉，得到所需的微细结构。
最后是电镀，将金属沉积到蚀刻后形成的微细结构上，形成微器件。
这些步骤都需要严格的工艺控制和精密的设备，以确保所制作的微器件质量和精度。
3. liga工艺技术在微器件制造中的应用liga工艺技术在微器件制造中有着广泛的应用。
在微机电系统（MEMS）中，liga工艺制作的微结构可以用于传感器、微泵、微阀等微器件的制造。
在光学领域，liga工艺制作的微透镜、光栅等微结构可以用于激光加工、光通信等领域。
在生物医学领域，liga工艺技术也可以制作微流体芯片、微针等微器件，用于生物分析和药物传输等应用。
4. 个人观点和理解作为一种高精度的微纳加工技术，liga工艺技术在现代科技领域的应用非常广泛，对促进微器件的发展具有重要意义。
通过liga工艺技术制作的微结构件具有精度高、成本低、批量生产等优点，为微纳系统、光学器件、生物医学器件等领域的发展提供了重要支持。
我认为，随着科技的不断进步和应用领域的拓展，liga工艺技术必将发挥更大的作用，为人类社会带来更多的创新和发展。
总结回顾在本文中，我们从liga工艺技术的原理和方法入手，深入探讨了它在微器件制造中的应用，并共享了个人观点和理解。
LIGA加工技术
• UV-LIGA技术 • UV-LIGA技术是美国威斯康星大学 Henry Guckle教授等人在1990年研究 开发提出的,它可以用于刻蚀适中厚度 的光刻胶，节省成本。UV-LIGA工艺 实际上是用深紫外光的深度曝光来取 代LIGA工艺中的同步x 射线深度曝光。
• Laster-LIGA技术 • Laster-LIGA是W.Ehrfeld等人在1995年首 次提出并使用的。它是采用波长为193nm 的Arf准分子激光器，直接消融光刻PMMA 光刻胶来取代X射线光刻工序， 其精度为微 米级，深宽比适中（<10）。
• 同步辐射X射线辐射照度很强，故曝光时间较短， 它的波长甚短，穿透能力极强，故可以达到很大 的光刻厚度。这种光源的平行度极好，刻出的图 形侧壁光滑陡峭，可以有很高的横向分辨率和很 大的高宽比。所以可以说深度同步辐射X射线光 源是LIGA技术的最重要和最基本的设备。 • 深度同步辐射X射线不仅价格极其昂贵，而且国 内外由此设备的单位也较少，因此有的单位就使 用超紫外线光源和普通的X射线光源。这种光源 波长长，强度和平行性也不够理想，故光刻的深 度较浅，质量稍差。使用这种光源代替同步辐射 X光源，一般称为准LIGA技术。
• 制作抗蚀光刻胶时，很重要的一点是它必 须和金属基底牢固连接，制成的很窄很高 的构件仍能牢固的连接在基板上。 • 由于PMMA涂覆在作为电镀基层的金属导 电膜上，因此PMMA的附着性能主要是与 金属导电膜的亲和性能。如果是钛为金属 导电体，可以通过化学处理在钛表面生成 一层氧化钛，氧化钛是多孔材料，这样增 大接触面积，增大附着力，或者通过化学 增附剂改善附着性能。
• LIGA 技术自问世后, 发展非常迅速, 德国、 美国和日本都开展了该技术领域的研究工 作。 • 用LIGA技术已研制和正在研制的产品有微 轴、微齿轮、微弹簧、多种微机械零件、 多种微传感器、微电机、多种微执行器、 集成光学和微光学原件、微电子原件、微 型医疗器械和装置、流体技术微元件、多 种微纳米原件及系统等。LIGA技术涉及的 尖端科技领域和产品部门甚广，其技术经 济的重要性是显而易见的。
纳米加工中的LIGA技术
纳米加工中的LIGA技术Nano machining technology LIGA09机Y4 顾力欢 09120408摘要：在本文中，主要阐述了纳米级加工技术中的LIGA技术，介绍了LIGA技术的发展以及内容，以及各国在LIGA技术领域的发展成果，最后介绍了LIGA技术的延伸——准LIGA技术和LIGA技术的应用实例。
这些应用的实例告诉了我们LIGA技术的实用性和多样性。
Abstract:In this paper, mainly expounds the nano machining technology in LIGA technology, introduces the development of LIGA technology and content, as well as countries in the field of LIGA technology development results, finally introduces the LIGA Technology Extension -- quasi LIGA technology and LIGA technology application. These examples tell us LIGA technology practicability and diversity.关键词：LIGA技术准LIGA技术同步辐射X光源X射线光刻Key word.LIGA Technology Quasi LIGA technique Synchrotron radiation X light source X ray lithography引言：本世纪八、九十年代大规模集成电路技术迅猛发展，由此引起的信息革命冲击着科学技术的各个领域。
在微电子技术的带动下,将微传感器、微处理器、微执行器等集成在一个极小的几何空间内形成的微型机电系统(MEMS:Miero Electro Mechanical Systems ) 已经间世, 从而, 微型机械及微型电气控制系统就能像集成电路一样大批量廉价地生产。
(完整版)MEMS的主要工艺类型与流程
MEMS的主要工艺类型与流程（LIGA技术简介）目录〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的定义2、MEMS研究的历史3、MEMS技术的研究现状二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺2、硅表面微机械加工技术3、结合技术4、逐次加工三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术1、LIGA技术是微细加工的一种新方法，它的典型工艺流程如上图所示。
2、与传统微细加工方法比，用LIGA技术进行超微细加工有如下特点：3、LIGA技术的应用与发展4、准LIGA技术5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用6、SLIGA技术四、MEMS技术的最新应用介绍五、参考文献六、课程心得〇、引言《微机电原理及制造工艺I》是一门自学课程，我们在王跃宗老师的指导下，以李德胜老师的书为主要参考，结合互联网和图书馆的资料，实践了自主学习一门课的过程。
本文是对一学期来所学内容的总结和报告。
由于我在课程中主讲LIGA技术一节，所以在报告中该部分内容将单列一章，以作详述。
一、什么是MEMS技术1、MEMS的概念MEMS即Micro-Electro-Mechanical System，它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置，包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。
一般认为，微电子机械系统通常指的是特征尺度大于1μm小于1nm，结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。
微机电系统是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一。
MEMS技术自八十年代末开始受到世界各国的广泛重视，主要技术途径有三种，一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术；二是以德国为代表发展起来的利用X射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA( Lithograph galvanfomung und abformug)技术，；三是以日本为代表发展的精密加工技术，如微细电火花EDM、超声波加工。
liga法 -回复
liga法-回复什么是LIGA法？它在微纳加工中有着怎样的应用？LIGA法是一种常用的微纳加工技术，全称为德文Lithographie, Galvanoformung, Abformung（光刻，电解模制，母模制造），也被称为X射线LIGA法。
它起源于20世纪70年代，通过结合光刻制程、电解沉积和母模制造工艺，成功地实现了复杂的微结构加工。
LIGA法的步骤如下：1. 设计和制作掩膜：首先，需要根据所需微结构的设计，使用计算机辅助设计软件进行设计。
然后，通过光刻技术将设计好的图案转移到掩膜上。
掩膜是一种透明基材上有高对比度、高分辨率的图案。
在将图案转移到掩膜上之前，常规的处理包括上薄胶，光刻曝光，显影等步骤。
2. 入模制造：制作掩膜后，需要使用X射线或紫外线照射将图案转移到光敏树脂层上。
这个步骤称为掩模制造。
然后，使用电解沉积工艺，在母模板上沉积金属层，以形成所需的微结构。
最常用的金属是镍。
这是因为镍具有很高的电导率和机械性能，非常适合于加工微米级或亚微米级的结构。
3. 母模制造：经过电解沉积后，通过适当的机械加工工艺，如蚀刻和抛光，可以得到高质量的母模板。
这个母模板是LIGA法的核心部分，也是之后用于制造微结构的基础。
4. 复制：根据所需的微结构，使用适当的材料制作复制品。
在一些应用中，使用复制效应后，还可以实现更高的精度和更复杂的结构。
在微纳加工中，LIGA法有广泛的应用。
其中，其主要应用之一是在MEMS （微电子机械系统）中。
MEMS是一种能够集成电子元件和机械元件的微米级或纳米级系统。
LIGA法可以用于制造用于感应器、执行器和微流体传感器等的微结构，这些结构在MEMS中起着关键作用。
例如，在压力传感器中，LIGA法可以用于制造高效的结构，使传感器能够灵敏地检测到微小的压力变化。
此外，LIGA法还在光学领域有着广泛的应用，例如制造高精度的光栅衍射透镜，用于光学通信系统。
除了MEMS和光学领域，LIGA法还可以应用于微流体学、生物医学工程和微纳米器件等领域，以实现更复杂的微结构加工需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第30卷第5期2008年10月探测与控制学报Journal of Detection &ControlVol 130No 15Oct 12008 3收稿日期:2008203220作者简介:吴志亮(1981-),男,江苏高邮人,博士研究生,研究方向:小口径引信关键技术。
MEMS 引信部件L IGA 制作工艺及其问题分析吴志亮1,黄新龙2,朱继南1,张 合1(1.南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;2.中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥 230029)摘 要:探讨了包括标准L IGA 技术,UV 2L IGA 技术在内的M EMS 引信部件的制作方法,给出了使用现有L IGA 技术加工M EMS 引信部件的流程、存在的问题以及解决方案,对M EMS 引信设计提出了基于工艺制作的要求和思考。
关键词:M EMS ;引信;L IGA ;工艺中图分类号:T J43;TN 405 文献标志码:A 文章编号:100821194(2008)0520048204Analysis on the F abrication of the MEMS Fuze Device and Its ProblemsWU Zhi 2liang 1,HUAN G Xin 2long 2,ZHU Ji 2nan 1,ZHAN G He 1(1.School of Mechanical Engineering ,Nanjing University of Science and Technology ,Nanjing 210094,China ;2.National Synchrotron Radiation Laboratory ,University of Science and Technology of China ,Hefei 230029,China )Abstract :The manufacture methods of M EMS fuze devices ,including standard L IGA technology and UV 2L IGAtechnology ,are discribed ,and the standard L IGA technics flow chart is given.Based on the manufacture experi 2ence ,the domestic L IGA progress flow chart and the typical states are given ;the problems existing in L IGA pro 2gress are discussed and demands on L IGA progress are set to the M EMS f uze designer to promote the application of M EMS technology in fuze.K ey w ords :M EMS ;f uze ;L IGA ;UV 2L IGA ;technics0 引言随着M EMS 技术的发展和应用的推广,M EMS 引信作为一种新概念引信已经越来越受到重视。
M EMS 引信具有高可靠性、低成本、小体积、多功能等方面的优越特性,必定成为21世纪引信的新宠[1]。
引信中的零件大多是可动零件,需承受较强的工作环境(几万g ),这些零件往往需要足够的机械强度和刚度才能保证动作可靠性。
反映在M EMS 机构中,即这些M EMS 可动器件应具有高深宽比的特性。
在现有技术条件下,制作这些高深宽比器件通常有两种方法[223]:一为基于Si 基底体加工技术中的深层反应离子刻蚀工艺(DRIE );二为L IGA 工艺,它的最大优点是可以用金属制作零部件并可实现批量化的微复制工艺。
通过对比分析,采用L IGA 技术制造M EMS 安全保险机构优于DRIE 工艺。
随着L IGA 技术的不断深入研究,国内外研究人员针对不同的目的,设计开发了多种L I 2GA 工艺[324],如UV 2L IGA 、Laser 2L IGA 、D EM 等准L IGA 技术、S 2L IGA 技术、M2L IGA 技术、抗蚀回流L IGA 技术等。
在制作引信安全保险机构过程中,运用到的L IGA 技术主要为标准L IGA 技术和UV 2L IGA 技术。
1 标准L IGA 工艺和UV 2L IGA 工艺标准L IGA 技术可以制造大高宽比的结构,理论上最小宽度达到微米量级,深度可达数百微米,甚至毫米量级,非常适合于制作复杂的微机械结构。
同时,标准L IGA 技术获得微结构有良好的侧壁陡直性和图形的精确性。
由X 射线深度曝光和微电铸获得金属模具后,通过塑铸,可以得到大高宽比、精度高的聚合物结构。
标准L IGA 技术如图1所示。
一般技术文章给出的标准L IGA 工艺流程图与图1相仿,它没有给出具体实际加工过程,实际上L IGA 过程每一步都是有严格的操作规程。
在实际制作过程中具体的工艺流程图如2所示。
其过程中典型阶段状况如图3所示。
图1 标准L IGA工艺步骤图2 标准L IGA 技术的M EMS器件制作工艺图3 实际L IGA 工艺流程UV 2L IGA 技术属于准L IGA 技术。
它采用深紫外线曝光如图4所示,加工厚度为几微米至几百微米。
由于L IGA 工艺需要大型且昂贵的同步辐射X 光源和制作复杂的X 光掩模,即使美、德等国家也只有不多的同步辐射X 光源。
准L IGA 技术大大地降低了工艺设备的成本,除了曝光时采用普通紫外光源外,其他工艺过程与L IGA 工艺基本相同,是一种很有发展前途的M EMS 制作技术。
UV 2L IGA 也是一个多步工艺过程,其工艺路线如图5所示。
94吴志亮等:M EMS 引信部件L IGA 制作工艺及其问题分析图4 紫外曝光过程图5 UV 2L IGA 技术的M EMS 器件制作工艺2 MEMS 引信部件L IGA 加工工艺问题及其思考L IGA 技术在国内的研究起步较晚,其在引信技术中的应用研究只是在最近十年间开始的。
在研究的过程中,遇见的各种问题都必须由我们独立思考解决。
下面结合在实际加工过程中遇见的问题,提出一些思考。
2.1 图形设计问题在资料研究中不难发现美国图形设计的几大特点:1)总体设计的比较匀称;2)边线拐弯处采用圆弧过渡,避免成角度的强硬连接;3)在图形结构较为致密的地方刻有文字或者留有孔洞,如图6所示。
在不了解具体工艺流程的情况下,很容易误解这是美国人的个性使然,当然并不排除这种可能性以及设计时的必要考虑,如质心安排在中轴线上,但笔者更倾向于这是为后续的电镀考虑。
因为图形设计的不均匀性,电铸系统中,电流分布受图形分布影响,导致局部金属离子沉积不均匀而产生缺陷,若来不及循环补充离子将导致最终材料疏松与孔洞。
因此设计者在满足设计要求的情况下应尽可能把图形设计的均匀以提高电镀质量,直线连接处用圆弧过渡以减小应力。
另外设计图形时要注意高深宽比的极限,尽可能不要将图形线宽设计在加工工艺极限附近。
图6 美国设计的某型M EMS 引信安全保险机构2.2 电镀问题在L IGA 工艺中,制作X 射线掩模是关键的一步,其电镀溶液是自配的亚硫酸盐镀金溶液。
电镀金过程是在显完影的基底上,以基底种子层为电极,没有曝光的AZ9260表面理论上不应电镀上金属,但是在前期的操作过程中,会发生金电镀时造成爬壁现象,如图7所示。
经过分析,这是因为电镀前采用氧等离子体清洗去除图形根部残留的显影液和光刻胶时,种子层上的金材料质软,容易被溅射在图形的侧壁上。
通过清洗时间的控制,可以达到改良电镀效果的目的。
发生金属卷皮现象的原因与镀金溶液的状态有关,如温度、P H 值等。
电镀溶液具有相当大的腐蚀能力,很容易腐蚀没有被保护的其他金属器件,所以应在电镀的过程中,避免杂质的进入。
图7 镀金时的爬壁现象2.3 电铸问题电铸是在光刻胶结构的缝隙内电镀沉积金属,这要比电镀难得多,尤其是大高宽比结构的电铸,针孔、气泡、应力、均匀性能等都会影响到电铸结构质量,如图8所示。
电铸不同于电镀,通常电铸件镀层05探测与控制学报通常相当厚。
一般电镀镀层厚度约在1～50μm 之间,而电铸镀层厚度一般明显大于数百微米,甚至经常达到几个毫米以上。
在这相对漫长的电铸过程当中,电铸溶液的局部变化,如某些致密部分大量消耗的金属离子得不到顺畅补充,将会导致电镀件的质量下降。
另外,电铸时的温度,电流大小,电压大小等电铸参数的变化影响,都将影响最终电铸的质量。
电铸的机理分析,影响因素的探讨,国内外均有大量的文献报道。
图8 电铸件表面的孔洞图2.4 电镀种子层的去除问题在L IGA 工艺过程去除光刻胶之后,从基底开始的结构顺序是金属基底板或Si 片,上面溅射的一层种子层,如Ti/Cu/Ti ,再上为金属器件。
这就带来了一个问题,电铸之后的器件从基板剥离后,往往会沾附一层种子层,造成可活动部件释放不开,如图9所示迷宫弹簧底部。
这层种子层可以用强碱溶液或者稀酸溶液配以强氧化性物质,在某个温度下通过一段时间清洗干净,但是这个时间与温度的控制很难掌握,很有可能会损伤图形结构。
一种有效的办法是利用S 2L IGA 的研究方法,如在溅射的种子层上电镀一层Zn 作为牺牲层,Zn 层可以通过稀酸溶液很容易地去除。
图9 电铸件背面粘附的种子层2.5 装配问题思考M EMS 器件的显著特点之一是其结构的微小型化,一般来讲,其典型尺寸在微米到毫米量级。
M EMS 引信安全保险机构部件的尺寸一般在几个毫米,局部结构尺寸在几十微米,所以在不损伤M EMS 引信部件的前提下,用手工完成这些M EMS引信器件的装配难度很大。
美国已在最新公开的文献[5]展示了它的研究成果,这个问题应当引起我们的高度重视。
如图10所示为美国专为M EMS 引信设计的自动化微组装单元。
图10 美国专为M EMS 引信设计自动化微组装单元2.6 大批量生产问题思考L IGA 技术本身的成本很高,即使是降低设备成本的UV 2L IGA 技术,理论上都是通过复制技术来实现大批量生产从而降低成本的。
如图1所示L IGA 技术工艺步骤,其中显示大批量生产应该是通过电镀成型的模具来注塑或压制成型塑料产品的,但是就目前来看,M EMS 引信所需要的是金属产品,也就是说它不能通过自身的复制技术来大批量生产引信部件,这个问题应该得到我们的重视。
美国在这一问题上,提出了使用粉末金属喷射模塑的大批量生产的方法。
当然在实际的加工过程中,要制备合乎需求的M EMS 引信部件所遇到的问题肯定远远不止这些,比如我们所得到的M EMS 器件,在经过上述很多阶段的处理以后,它的材料性能有无改变,还能不能达到原先设计的目的,这些问题都将制约M EMS 技术在引信中的推广。