LIGA
用 X 射线或紫外光刻出深槽，填入镍，再翻模复制
LIGA 能制造壁又高又笔直的微小金属零件，比如一些机械手表里的齿轮和游丝。它的名字取自德语中光刻（用光画出图案）、电镀和模塑这三个词的缩写，正是它串联起来的三个步骤。它能做出任何切削工具都无法做到的又小又深的形状。
工作原理
涂厚光刻胶。 一层光刻胶（光能使其发生化学变化的塑料）被粘在金属底板上。常用的光刻胶有 PMMA（亚克力）和 SU-8（一种环氧树脂），厚度可达几毫米。
曝光。 来自同步辐射光源（发射强光的环形粒子加速器）的平行 X 射线，或更便宜的 UV-LIGA 中的紫外光，穿过掩模照射。掩模上的金块挡住射线；射线穿过之处，光刻胶一直变性到底，这可能需要几个小时。
显影。 化学浴溶解已曝光的光刻胶。留下深槽，壁近乎垂直，像镜面一样光滑。
电铸。 在电镀槽中，电流把镍沉积在每个槽底裸露的底板上。金属向上生长，一个原子一个原子地填满槽，往往要花很多小时。
研磨与去胶。 顶部被研磨（用细磨料磨平），然后溶解剩余的光刻胶。留下独立的金属零件，如果它们仍连在一起，则得到一块金属模芯。
模塑复制（可选）。 镍模芯可作为注塑成型或热压印（压入软化的塑料）的模具，可制造成千上万件廉价的塑料复制品。
关键数据
- 材料
- 光刻胶：PMMA 或 SU-8；金属：镍、镍合金、铜、金；复制品用塑料或陶瓷
- 典型零件
- 手表齿轮和游丝、微型齿轮、喷嘴、MEMS 梳齿驱动器、微流控芯片模具
- 零件尺寸
- 特征尺寸几微米；高度从几十微米到几毫米；零件通常只有几毫米大
- 精度
- 横向精度达亚微米；用 X 射线时高宽比可达约 100:1
- 表面质量
- 侧壁非常光滑、近乎垂直，像镜面一样
- 适合的批量
- 金属零件为中小批量；模塑塑料复制件可大批量
- 模具与设备成本
- X 射线 LIGA 需要稀缺而昂贵的同步辐射机时；UV-LIGA 用普通紫外灯，便宜得多；另外还有掩模和电镀槽
- 速度
- 慢：曝光和电镀各需几个小时，但一块底板可同时做出许多零件
优点与局限
优点
- 非常高而薄的壁，保持近乎垂直且光滑
- 对几毫米高的零件达到亚微米精度
- 是实心金属零件，而不只是薄涂层
- 金属模具可制造廉价的塑料复制品
局限
- X 射线版本需要同步辐射光源：稀缺且昂贵
- 曝光和电镀时间长
- 只能做 2.5D 形状（平面轮廓垂直向上拉伸），不能有倒扣
- UV-LIGA 更便宜，但高度更低、精度更差
应用领域
- 制表擒纵轮、锚、游丝、指针（UV-LIGA 镍制零件）
- MEMS（微机电系统，芯片上的微型机器）微型齿轮、执行器、梳齿驱动器、光开关
- 医疗微针、微流控检测卡模具、助听器零件
- 光学与 X 射线X 射线透镜、微型光谱仪模具、光栅
- 电子微型连接器、测试芯片的探针
- 能源（历史）铀浓缩用的分离喷嘴，LIGA 的 1980 年代起源
如何识别
- 你很少看到 LIGA 零件：它们藏在机械手表、芯片测试探针卡和微流控设备里面。
- 一个小小的金属齿轮或游丝，壁笔直闪亮，像抛光过一样，有的地方比头发还细。
- 从上到下轮廓相同，内角尖锐，没有拔模（大多数模塑零件都需要的轻微锥度）。
- 模塑的 LIGA 复制件：带微通道或微小柱子的透明塑料芯片，只有用放大镜才能看见。
对比
观看
Support Center for Microsystems Education · LIGA 每个步骤的动画演示
sylmandcls · 同步辐射光源上真实的 X 射线光刻光束线
Mimotec SA · 一家瑞士制造商如何生产 UV-LIGA 手表零件
Tech Ed · LIGA 在制造微型机器的各种方法中处于什么位置
查看实拍照片
- 维基百科：LIGA — 铀浓缩喷嘴、光开关、微型光谱仪模具和 X 射线透镜的照片
- 维基共享资源图片搜索
记住
- LIGA：用 X 射线或紫外光刻出深槽，填入镍，再选择性地翻模复制。
- 它能做出高而壁直的微型零件，是切削工具够不到的。
- X 射线 LIGA 精度最高，但需要同步辐射光源；UV-LIGA 是制表业更便宜的主力。
