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。

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技术简介LIGA是德文（Lithographie GaVanoformung Abformung）之缩写，译成英文则为Lithogrophy electroforming micro molding 译成中文则为X光光刻，微电铸，微成形也就是X 光深刻精密电铸模造成形，通常简称为深刻电铸模造。

LIGA制程源自德国核能研究所，1980年初期所发展出来用以制造微结构的技术。

它结X-Ray深刻术（Decp X-Ray Lithography）电铸翻模（Micro Electroform ing）及精密射出（Micro-Injection）热压成型（Micro-Embossing）技，适合量产高深宽比（Aspect Ratio）低表面粗糙度（Sub μm）拜直侧壁的微结构，且材料的应用范围广泛，可制造金属及塑料的微结构。

这些技术的特点使得LIGA被公认为最具有技术潜力开发高深宽比，高精度之2D,3D微结构之件及微系统。

一、LIGA之技术领域LIGA之技术领域可分为三方面(1)Lithography （光刻）(2)Electro deposition （电气沉积）Electroforming （电铸）Electroplating （电镀）(3) Micro Molding （微成形）Micro injection molding （微射出成形）二、光刻（Lithography）1、光刻之定义光刻之定义，就是将掩膜（Photomark）上之图案（Pattem）转移至光阻（Photoresist）上面，由于光阻材料之正负性质不同，经显影（Develop）后，光阻图案会和光完全相同或呈互补。

2、光刻制程光刻制程可说是半导体制程之关键制程，其步骤如下：(1)表面清洗(2)涂底（Priming）(3)光阻覆盖(4)软烤(Soft bake) (5)曝光(6)烘烤(7)显影(8)硬烤如图（一）图（二）所示：表面清洗是去除芯片表面氧化物、杂质、油质及水分子涂底是在芯片表面涂上一层HMDS化合物，以增加光阻与表面的附着力光阻是一种感光材料，由感光剂（Sensitizer）树脂（Resin）及溶剂（Solvent）混合而成光阻应具备之特性：(1) 高光源吸收率(2)高分辨率(3)高无感度(4)抗蚀剂性(5)高附着性(6)低黏滞系数(7)高对比光阻材料有正负之分，正光阻受光照射后分子键被剪断(Chan scission)因而易溶于显影液(Developer)，因而负光阻分子键则会产生交互链台(cross linking) 因而难溶于显影液如图三所示：3、光刻曝光法技术光蚀刻光刻技术是用已制成图案之掩膜或光阻，选择性的保护工件表面后，以各种光源蚀刻除去未被掩膜或光阻色覆的部份，而得到欲加工之几何形状。

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。

浅谈LIGA相关技术LIGA技术首先是由德国卡尔斯鲁厄核物理研究中心研究出来的，被公认为是一种全新的三维微细加工技术。

LIGA这一词源自德文缩写，LI指深度X射线刻蚀，G指电铸成型，A指的是塑料铸模。

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。

SLIGA是指牺牲光刻电铸成型工艺。

其中的S是指牺牲层。

SLIGA技术是H.Guckle教授等人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。

利用SLIGA技术可以制造活动的微器件。

开发研究LIGA技术的初始目的是为了加工出能够将铀同位素进行分离的特别微小的管嘴LIGA技术从首次报导至今，短短十多年飞速发展，引起人们极大的关注，发达国家纷纷投入人力、物力、财力开展研究，目前己研制成功或正在研制的LIGA产品有微传感器、微电机、微执行器、微机械零件和微光学元件、微型医疗器械和装置、微流体元件、纳米尺度元件及系统等。

为了制造含有叠状、斜面、曲面等结构特征的三维微小元器件，通常采用多掩模套刻、光刻时在线规律性移动掩模板、倾斜/移动承片台，背面倾斜光刻等措施来实现。

LIGA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。

主要工艺过程如下：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10-1000微米应选用典型波长为0.1-1纳米的同步辐射源。

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。

2)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。

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。