
UV-LIGA電鋳|メタルアレイステンシルの製造。
現在、微細な金属ステンシルの調製には、フォトリソグラフィー-エッチング、レーザー加工、フォトリソグラフィー-電鋳という主なプロセス技術があります。フォトリソグラフィーの主なプロセスとして化学的または電気化学的溶解 - 腐食法の処理効率、滑らかな構造の表面は、金属の等方性エッチング挙動によって制限されている幅比、高解像度の微細構造に高い深さを作成することは困難です。レーザー加工は、加工速度が速く、自動制御が容易な非接触加工法であるが、加工壁面の粗さと再溶解層の存在により、微細なグラフィック構造の加工への適用に限界がある。フォトリソグラフィ-電鋳加工で作製されたメッシュプレートは、穴の形状に制約がなく、壁面が滑らかで開孔率が大きく、高精度に加工できる傾向にある。この技術は、現在、高性能なファインメタルメッシュ板を製造するための主要な加工方法として、業界で大きな関心を集めています。
微小なクラスターホールが規則的に密に配列されたファインメタルメッシュパネルは、化学繊維、精密機器、航空宇宙などの分野で広く使用されています。例えば、繊維産業用の紡糸口金や印刷スクリーン、ファインフィルタースクリーン、粒子篩い分けスクリーン、真空蛍光ディスプレイグリッド、表面実装スクリーンパネル、インクジェットプリンターのノズルなど。空隙率とは、単位面積当たりのメッシュ面積の割合のことで、メッシュパネルの重要な技術指標となる。開孔率が高いことは、金属メッシュパネルの特定の用途に大きな関連性を持つ。例えば、開孔率が高いほど、金属フィルター(スクリーン)の濾過(ふるい)効率は高くなる。しかし、開口率の増加は、所定のメッシュ形状特性およびプロセス条件下で製造されるメッシュの厚さによって制限されることが多い。開口率が大きいほど、バーの幅が小さいほど、バーの構造的特性の高さと幅の比(バーの幅に対する板厚の比)が大きくなる。一方、ある条件下では、メッシュパネルの厚みが大きいほど、メッシュパネルの性能と寿命が保証される。しかし、現実には、既存の製造技術では加工能力に限界があり、穿孔と厚みの間で妥協せざるを得ない。このため、高アスペクト比の金属微細構造特徴の製造問題を解決するための基礎となる、厚みが大きく空孔率の高い高性能金属微細メッシュパネルの調製を探ることは、現在も産学で最も重要な研究課題の一つとなっている。
SU-8接着剤を用いたUV-LIGA技術は、リソグラフィー、マイクロ電鋳、プラスチックキャスティングなど、高アスペクト比の微細構造体を低コストで製造する技術として近年急速に発展しています。この技術により、マイクロコイル、マイクロプローブ、マイクロ流路、マイクロスイッチ、マイクロリアクターなどの金属製マイクロデバイスを製造しています。
UV-LIGA技術は、放射光X線の代わりに、従来のIC製造用露光機の深紫外光を用いて、厚い接着剤をリソグラフィして接着した微細構造を得、これを電鋳型として金属化、脱接着して目的の金属微細構造物を得るものです。UV-LIGAは、IC製造における数ミクロンのリソグラフィー工程を、現在の数十~数百ミクロンの厚いグルーのリソグラフィーに拡張し、IC工程の高精度・高解像度を維持したまま、リソグラフィー工程を実現します。LIGA技術と比較すると、マイクロコイル、マイクロプローブ、マイクロランナー、マイクロスイッチ、マイクロリアクターなどの金属マイクロデバイスを製造してきた装置要件を大幅に削減しながら、高アスペクト比の微細構造を実現することができます。また、LIGA技術に比べ、集積回路製造ラインとの親和性が高いため、製造コストを大幅に削減することができ、注目されている。
LIGAテクノロジー | UV-LIGAテクノロジー | |
光源 | シンクロトロンX線 | 従来のUV光(波長350~450nm)。 |
マスキングテンプレート | Auを吸収体とするX線マスクテンプレート | 標準Crマスクテンプレート |
フォトレジスト | 一般的なポリメチルメタクリレート PMMA | ポジ型・ネガ型フォトレジスト、ポリイミド、SU-8粘着剤 |
アスペクト比 | 一般的に100以上、最大500まで | 一般>10、最大50 |
ゴムモールドの厚み | 数十ミクロン〜数センチメートル | 数ミクロン〜数ミリメートル |
制作費 | 非常に高い | 下、左の約1% |
サイドウォールの垂直性 | 89.9°より大きいことがある | 最大88°まで |
最小サイズ | サブミクロン | 1~数ミクロン |
処理温度 | 室温~5度前後 | 室温~5度前後 |
加工材料 | 金属、セラミックス、プラスチックなど、幅広い素材に対応。 | 金属、セラミックス、プラスチックなど、幅広い素材に対応。 |
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