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Microfabrication avec le rayonnement synchrotron, LIGA

Le procédé LIGA [LI pour "lithographie" par rayons X avec le rayonnement synchrotron, G  pour "Galvanoformung" (électrodéposition, électroformage ou électrocroissance) et A pour "Abformung" (moulage)], est un procédé de fabrication de micro-structures pouvant avoir de grands facteurs de formes (hauteur des pièces par rapport à leurs dimensions latérales).

Exemple de réalisation avec une petite section et un fort rapport de forme
Exemple de réalisation avec le procédé LIGA, avec une petite section et un fort rapport de forme. Poteau en or sur graphite, RF=17.

 

Microfabrication avec le rayonnement synchrotron, LIGA

Principe du procédé LIGA :

Dans sa première étape, le procédé LIGA n'est qu'une extension des techniques de micro lithographie dans le sens où l'on transfert, sans réduction, l'image bidimensionnelle d'un masque dans une résine (un polymère) sensible aux radiations. La différence vient du fait qu''il s'agit à présent de résines épaisses (jusqu'au millimètre ou plus) déposées sur un substrat métallique. Cela implique que la source lumineuse ne soit pas une lampe UV (cas de la lithographie classique) ni une source de rayonnement synchrotron X mous (cas de la nanolithographie), mais une source de rayonnement synchrotron à haut flux de rayons X durs émettant un rayonnement de quelques dixièmes de nanomètre de longueur d’onde. Du fait de l'extrême collimation naturelle d'un faisceau synchrotron, des tolérances dimensionnelles d'une fraction de micromètre sont possibles. Cette propriété est l'un des atouts essentiels du LIGA. Bien évidemment, la technologie des masques est aussi particulière.
 

La deuxième étape consiste à développer l'image latente transférée dans le volume de la résine par le biais d'une dissolution chimique sélective entre zones irradiées et vierges. Cette étape s'achève par l'électrodéposition d'un métal, dans le moule de polymère, qu'on laisse généralement déborder pour obtenir un contre moule métallique.
A ce stade, "un outil" a été créé à partir duquel on pourra reproduire "à l'infini" les microstructures qu'il contient, soit par emboutissage, soit par injection (d'un autre métal ou d'un polymère). Cette troisième étape du LIGA devrait être du ressort de l'industriel concerné par l'application qu'il désire commercialiser.

De nombreuses variantes existent dès la deuxième étape du procédé présentant un autre intérêt du LIGA qui donne accès à la réalisation, à moyenne ou grande échelle, de microstructures en polymères, en métaux ou alliages, voire en céramique.

Etapes du LIGA :

Les étapes du LIGA


 

Avantages du procédé :

- grande précision dimensionnelle sur les pièces dues à l'extrême collimation du faisceau synchrotron

- possibilité de réaliser à moyenne ou grande échelle des microstcutures en polymères, métaux ou alliages, voire céramique.

- plusieurs configurations de la station et modes faisceau adaptées aux différentes demandes

- stabilité de l'intensité du faisceau X pour maîtriser les conditions experimentales et éviter les corrections pendant l'exposition

 

Nos experts :

Fayçal BOUAMRANE, chercheur de l’UMR CNRS-THALES et chercheur associé à la ligne METROLOGIE pour la station LIGA

Pascal MERCERE, Responsable de la ligne de lumière METROLOGIE

Paulo DA SILVA, Assistant ingénieur de la ligne METROLOGIE