LIGA技术简介PPT教案.pptx

LIGA技术是一种精密的微纳米制造技术，源自德国，由Lithographie（光刻）、Galvanoformung（电铸）和Abformung（注塑）三个德语单词首字母组成。这项技术最初是为了在核能研究中制作微型结构，以改进铀同位素分离工艺的效率。LIGA技术的核心在于它能够实现高深宽比的三维微结构，其深度可以达到数百微米，同时保持侧壁垂直且表面光滑。 LIGA工艺流程主要包括以下几个步骤： 1. 使用同步辐射X光进行光刻，这种高强度、平行性好的光源能够形成侧壁垂直的凹槽。 2. 应用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）作为光刻胶，这种材料具有高分辨率、机械强度强、低应力，并能与基材良好粘合。 3. 通过电铸将金属填充到凹槽中，形成所需形状。 4. 通过注塑成型将结构复制到其他材料中。 LIGA技术的优点包括： - 深宽比大，精度高，图形准确度小于0.5微米，表面粗糙度仅为10纳米，侧壁垂直度超过89.9°，高度可达500微米以上。 - 材料选择广泛，包括塑料、金属和陶瓷等。 - 采用微复制技术，适合批量生产，降低成本。 然而，LIGA技术也存在缺点： - 成本高昂，因为需要使用昂贵的同步加速器作为X光源。 - 制作X光光刻掩模板复杂且周期长。 为了解决LIGA技术的一些限制，发展出了准LIGA技术。其中，UV-LIGA技术使用紫外光源和标准铬掩膜板进行光刻，常见的光刻胶为SU-8。SU-8胶是一种负性胶，曝光后会发生化学反应形成微结构，具有高热稳定性、化学稳定性和良好的力学性能，特别适合形成深宽比较大的微结构。但SU-8胶存在张应力，烘烤过程需要注意避免龟裂，且烘烤温度通常不超过120℃。 深等离子体刻蚀则是另一种微结构加工方法，主要用于硅材料，提供高深宽比的硅刻蚀。这种方法的优点是各向异性刻蚀速率高，刻蚀速率快，系统结构简单。不过，硅材料本身的脆性是其主要缺点。 LIGA及其衍生技术为微纳米制造提供了创新解决方案，广泛应用于微电子机械系统（MEMS）、微光学元件、微齿轮和其他精密结构的制造。尽管存在成本和工艺挑战，但随着科技的发展，这些技术将继续推动微纳米制造领域的进步。