LIGA

Cách hoạt động

1. 1

   Phủ lớp cản quang dày. Một lớp cản quang (resist), loại nhựa mà ánh sáng có thể thay đổi hóa học, được dán vào tấm đế kim loại. Các loại cản quang thông dụng là PMMA (acrylic) và SU-8 (epoxy), dày đến vài milimet.

2. 2

   Phơi sáng. Tia X song song từ synchrotron (máy gia tốc hạt hình vòng phát ánh sáng cường độ cao), hoặc ánh sáng UV trong UV-LIGA rẻ hơn, chiếu qua mặt nạ. Các mảng vàng trên mặt nạ chặn tia; nơi tia đi qua, lớp cản quang biến đổi suốt chiều sâu, có thể mất hàng giờ.

3. 3

   Hiện hình. Bể hóa chất hòa tan lớp cản quang đã phơi sáng. Các rãnh sâu còn lại, với thành gần thẳng đứng, nhẵn như gương.

4. 4

   Đúc điện. Trong bể mạ, dòng điện lắng đọng niken lên tấm đế trần ở đáy mỗi rãnh. Kim loại mọc lên và lấp đầy rãnh từng nguyên tử, thường trong nhiều giờ.

5. 5

   Mài phẳng và tẩy. Mặt trên được mài phẳng (mài bằng hạt mài mịn), rồi lớp cản quang còn lại bị hòa tan. Chi tiết kim loại tự đứng còn lại, hoặc một lõi khuôn kim loại nếu chúng vẫn nối với nhau.

6. 6

   Đúc bản sao (tùy chọn). Lõi niken dùng làm khuôn cho ép phun hoặc dập nóng (ép vào nhựa đã mềm). Nó làm được hàng nghìn bản sao nhựa rẻ.

Thông số chính

Vật liệu

Lớp cản quang: PMMA hoặc SU-8; kim loại: niken, hợp kim niken, đồng, vàng; bản sao bằng nhựa hoặc gốm

Chi tiết thường gặp

Bánh răng và lò xo đồng hồ, bánh răng siêu nhỏ, vòi phun, bộ truyền động răng lược cho MEMS, khuôn cho chip vi lưu

Kích thước chi tiết

Chi tiết vài micron; chiều cao từ hàng chục micron đến milimet; chi tiết thường rộng vài milimet

Độ chính xác

Độ chính xác dưới micron theo chiều ngang; tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng đến khoảng 100:1 với tia X

Bề mặt hoàn thiện

Thành bên rất nhẵn, gần thẳng đứng, như gương

Số lượng phù hợp

Chi tiết kim loại loạt nhỏ đến vừa; bản sao nhựa đúc loạt lớn

Chi phí khuôn dụng cụ và máy

LIGA tia X cần thời gian synchrotron hiếm, đắt; UV-LIGA dùng đèn UV thường và rẻ hơn nhiều; cộng mặt nạ và bể mạ

Tốc độ

Chậm: phơi sáng và mạ mỗi bước mất hàng giờ, nhưng một tấm mang nhiều chi tiết cùng lúc

Ưu điểm và hạn chế

Ứng dụng

• Chế tác đồng hồBánh xe thoát, mỏ neo, lò xo, kim (chi tiết niken UV-LIGA)
• MEMS (hệ vi cơ điện tử, máy siêu nhỏ trên chip)Bánh răng siêu nhỏ, cơ cấu chấp hành, bộ truyền động răng lược, công tắc quang
• Y tếKim siêu nhỏ, khuôn cho thẻ xét nghiệm vi lưu, chi tiết máy trợ thính
• Quang học và tia XThấu kính tia X, khuôn quang phổ kế siêu nhỏ, cách tử
• Điện tửĐầu nối siêu nhỏ, kim dò để kiểm tra chip
• Năng lượng (lịch sử)Vòi phun tách làm giàu uranium, nguồn gốc của LIGA vào thập niên 1980

Cách nhận biết

• Bạn hiếm khi thấy chi tiết LIGA: chúng nằm ẩn bên trong đồng hồ cơ, thẻ đầu dò kiểm tra chip và thiết bị vi lưu.
• Một bánh răng hoặc lò xo kim loại nhỏ với thành thẳng và bóng đến mức trông như đã đánh bóng, có chỗ mỏng hơn sợi tóc.
• Cùng một đường viền từ trên xuống dưới, với góc trong sắc và không có độ vát (độ côn nhẹ mà hầu hết chi tiết đúc cần).
• Bản sao LIGA đúc: chip nhựa trong với vi kênh hoặc cột nhỏ, chỉ thấy được dưới kính lúp.

So sánh với

Xem video

LIGA Micromachining Process Overview

Support Center for Microsystems Education · Hướng dẫn hoạt hình qua từng bước LIGA

SyLMAND X-Ray Lithography Process Overview

sylmandcls · Một đường chùm quang khắc tia X thực tế tại synchrotron

UV-LIGA by Mimotec SA - English

Mimotec SA · Cách một nhà sản xuất Thụy Sĩ làm chi tiết đồng hồ UV-LIGA

MEMS Fabrication Techniques

Tech Ed · LIGA nằm ở đâu trong các cách chế tạo vi máy khác

Xem ảnh thật

• Wikipedia: LIGA — ảnh vòi phun làm giàu uranium, công tắc quang, khuôn quang phổ kế siêu nhỏ và thấu kính tia X
• Tìm ảnh trên Wikimedia Commons