पाठ 13.7माइक्रो और नैनोअध्याय 13 · माइक्रो- और नैनोफ़ैब्रिकेशन

LIGA

X-रे या UV से गहरी खाँचें बनाता है, उन्हें निकल से भरता है, फिर नक़लें ढालता है

LIGA ऊँची, एकदम सीधी दीवारों वाले छोटे धातु पार्ट बनाता है, जैसे कुछ यांत्रिक घड़ियों के भीतर के गियर और स्प्रिंग। इसका नाम उन जर्मन शब्दों का संक्षिप्त रूप है जिनका अर्थ लिथोग्राफ़ी (रोशनी से पैटर्न बनाना), इलेक्ट्रोप्लेटिंग और मोल्डिंग है, यानी वे तीन चरण जिन्हें यह जोड़ता है। यह ऐसे आकारों तक पहुँचता है जो किसी कटिंग टूल के लिए बहुत छोटे और बहुत गहरे हैं।

फ़ोटो: Forschungszentrum Karlsruhe, CC BY-SA 3.0, स्रोत: Wikimedia Commons

LIGA · रेज़िस्ट से ढाली नक़ल तक छह अनुप्रस्थ काटछह पैनल बाएँ से दाएँ पढ़ें, पहले ऊपर की पंक्ति; घेरे में लिखे नंबर नीचे दिए चरणों से मेल खाते हैं।

यह कैसे काम करती है

मोटा रेज़िस्ट चढ़ाएँ। रेज़िस्ट की परत, एक प्लास्टिक जिसे रोशनी रासायनिक रूप से बदल सकती है, धातु की बेस प्लेट पर जोड़ी जाती है। आम रेज़िस्ट PMMA (ऐक्रेलिक) और SU-8 (एक एपॉक्सी) हैं, मिलीमीटर तक मोटे।
एक्सपोज़ करें। सिंक्रोट्रॉन (छल्ले के आकार का कण त्वरक जो तीव्र रोशनी छोड़ता है) से समानांतर X-रे, या सस्ते UV-LIGA में UV प्रकाश, मास्क के आर-पार चमकता है। मास्क पर सोने के धब्बे किरणों को रोकते हैं; जहाँ वे गुज़रती हैं, रेज़िस्ट नीचे तक बदल जाता है, जिसमें घंटे लग सकते हैं।
डेवलप करें। रासायनिक टब खुले हुए रेज़िस्ट को घोल देता है। लगभग खड़ी, आईने जैसी चिकनी दीवारों वाली गहरी खाँचें बचती हैं।
इलेक्ट्रोफ़ॉर्म करें। प्लेटिंग टब में बिजली की धारा हर खाँचे की तली की नंगी बेस प्लेट पर निकल जमा करती है। धातु ऊपर की ओर उगती है और खाँचों को परमाणु-दर-परमाणु भरती है, अक्सर कई घंटों में।
लैप करें और छीलें। ऊपरी हिस्सा लैप किया जाता है (बारीक घर्षक से घिसकर सपाट), फिर बचा रेज़िस्ट घोल दिया जाता है। स्वतंत्र खड़े धातु पार्ट बचते हैं, या अगर वे जुड़े रहें तो धातु का मोल्ड इन्सर्ट।
नक़लें ढालें (वैकल्पिक)। निकल इन्सर्ट इंजेक्शन मोल्डिंग या हॉट एम्बॉसिंग (नरम किए प्लास्टिक में दबाना) के लिए साँचे का काम करता है। इससे हज़ारों सस्ती प्लास्टिक नक़लें बन सकती हैं।

मुख्य तथ्य

सामग्री: रेज़िस्ट: PMMA या SU-8; धातु: निकल, निकल मिश्रधातुएँ, तांबा, सोना; नक़लें प्लास्टिक या सिरेमिक में
आम पार्ट: घड़ी के गियर और स्प्रिंग, माइक्रो-गियर, नोज़ल, MEMS के लिए कॉम्ब ड्राइव, माइक्रोफ़्लुइडिक चिप के साँचे
पार्ट का आकार: कुछ माइक्रोन की बनावटें; ऊँचाई दसियों माइक्रोन से मिलीमीटर तक; पार्ट आम तौर पर मिलीमीटर चौड़े
सटीकता: आड़े-बगल में माइक्रॉन से भी कम की सटीकता; X-रे के साथ ऊँचाई-चौड़ाई अनुपात लगभग 100:1 तक
सतह की फ़िनिश: बहुत चिकनी, लगभग खड़ी, आईने जैसी बग़ली दीवारें
किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त: छोटी से मध्यम सीरीज़ में धातु पार्ट; बड़ी सीरीज़ में ढाली प्लास्टिक नक़लें
टूलिंग और मशीन की लागत: X-रे LIGA को दुर्लभ, महँगा सिंक्रोट्रॉन समय चाहिए; UV-LIGA साधारण UV लैंप इस्तेमाल करता है और कहीं सस्ता है; साथ में मास्क और प्लेटिंग टब
गति: धीमा: एक्सपोज़र और प्लेटिंग हर एक में घंटे लगते हैं, पर एक प्लेट एक साथ कई पार्ट ले जाती है

ताक़तें और सीमाएँ

खूबियाँ

बहुत ऊँची, पतली दीवारें जो लगभग खड़ी और चिकनी रहती हैं
मिलीमीटर ऊँचे पार्टों पर माइक्रॉन से भी कम की सटीकता
ठोस धातु पार्ट, सिर्फ़ पतली कोटिंग नहीं
धातु का साँचा सस्ती प्लास्टिक नक़लें बनाता है

सीमाएँ

X-रे रूप को सिंक्रोट्रॉन चाहिए: दुर्लभ और महँगा
लंबे एक्सपोज़र और प्लेटिंग समय
सिर्फ़ 2.5D आकार (सपाट रूपरेखा सीधे ऊपर खींची हुई), कोई अंडरकट नहीं
UV-LIGA सस्ता है पर कम ऊँचा और कम सटीक

कहाँ इस्तेमाल होती है

घड़ीसाज़ीएस्केप व्हील, एंकर, स्प्रिंग, सुइयाँ (UV-LIGA के निकल पार्ट)
MEMS (माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम, चिप पर छोटी मशीनें)माइक्रो-गियर, एक्चुएटर, कॉम्ब ड्राइव, ऑप्टिकल स्विच
चिकित्सामाइक्रो-नीडल, माइक्रोफ़्लुइडिक टेस्ट कार्डों के साँचे, श्रवण-यंत्र के पार्ट
प्रकाशिकी और X-रेX-रे लेंस, माइक्रो-स्पेक्ट्रोमीटर के साँचे, ग्रेटिंग
इलेक्ट्रॉनिक्समाइक्रो-कनेक्टर, चिपों को जाँचने की प्रोब सुइयाँ
ऊर्जा (ऐतिहासिक)यूरेनियम संवर्धन के लिए पृथक्करण नोज़ल, 1980 के दशक में LIGA की उत्पत्ति

इसे कैसे पहचानें

आप LIGA पार्ट कम ही देखेंगे: वे यांत्रिक घड़ियों, चिप जाँचने वाले प्रोब कार्डों और माइक्रोफ़्लुइडिक उपकरणों के भीतर छिपे रहते हैं।
एक छोटा धातु का गियर या स्प्रिंग जिसकी दीवारें इतनी सीधी और चमकदार हैं कि पॉलिश की हुई लगती हैं, कुछ जगहों पर बाल से भी पतली।
ऊपर से नीचे तक वही रूपरेखा, तीखे भीतरी कोनों के साथ और बिना ड्राफ़्ट (वह हल्का ढलाव जो ज़्यादातर ढाले पार्टों को चाहिए) के।
ढाली LIGA नक़लें: माइक्रो-नालियों या छोटे खंभों वाली साफ़ प्लास्टिक चिपें, जो सिर्फ़ आवर्धक में दिखती हैं।

तुलना करें

फ़ोटोलिथोग्राफ़ी13.2रोशनी से बनाने वाला वही चरण, पर चिप के सपाट पैटर्नों के लिए पतले रेज़िस्ट में; LIGA गहराई तक जाता है और धातु जोड़ता है।इलेक्ट्रोफ़ॉर्मिंग11.7पैटर्न पर प्लेटिंग करके धातु पार्ट उगाती है; LIGA लिथोग्राफ़िक माइक्रो-साँचे के भीतर इलेक्ट्रोफ़ॉर्मिंग है।फ़ेम्टोसेकंड लेज़र मशीनिंग13.6यह भी माइक्रो-पार्ट बनाती है, पर ठोस शीट से सामग्री हटाकर; LIGA उन्हें उगाता है, ज़्यादा सीधी और ऊँची दीवारों के साथ।

देखें

Support Center for Microsystems Education · LIGA के हर चरण का एनिमेटेड दौरा

sylmandcls · सिंक्रोट्रॉन पर असली X-रे लिथोग्राफ़ी बीमलाइन

Mimotec SA · एक स्विस निर्माता UV-LIGA घड़ी के पार्ट कैसे बनाता है

Tech Ed · माइक्रो-मशीनें बनाने के दूसरे तरीक़ों के बीच LIGA कहाँ बैठता है

असली तस्वीरें देखें

Wikipedia: LIGA — यूरेनियम-संवर्धन नोज़ल, ऑप्टिकल स्विच, माइक्रो-स्पेक्ट्रोमीटर साँचे और X-रे लेंसों की तस्वीरें
Wikimedia Commons फ़ोटो खोज

याद रखें

LIGA: X-रे या UV से गहरी खाँचें बनाएँ, उन्हें निकल से भरें, फिर चाहें तो नक़लें ढालें।
यह ऊँची, सीधी दीवारों वाले माइक्रो-पार्ट बनाता है जहाँ कोई कटिंग टूल नहीं पहुँच सकता।
X-रे LIGA सबसे सटीक है पर सिंक्रोट्रॉन चाहिए; UV-LIGA घड़ीसाज़ी का सस्ता कामकाजी घोड़ा है।