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LIGA (Fertigungsverfahren)Das deutsche Akronym LIGA oder LiGA (steht für die Verfahrensschritte: Lithographie, Galvanik und Abformung) bezeichnet ein Verfahren, welches auf einer Kombination von Tiefenfotolithografie, Galvanik und Mikroabformung basiert. Das LIGA-Verfahren wurde Anfang der 1980er Jahre am damaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe von einem Team unter Leitung von Erwin Willy Becker und Wolfgang Ehrfeld[1] im Rahmen der Entwicklung des Trenndüsenverfahrens zur Urananreicherung entwickelt, um extrem kleine Trenndüsen herstellen zu können.  Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Mikrostrukturen mit kleinsten Abmessungen bis zu 0,2 µm, Strukturhöhen bis 3 mm, und Aspektverhältnissen bis 50 (für Detailstrukturen bis 500) aus den Materialien Kunststoff, Metall oder Keramik.[2] LIGA wird im Bereich der Mikrosystemtechnik, nicht zuletzt der Mikrooptik, angewandt, und zwar insbesondere dann, wenn Strukturen mit sehr hohen Aspektverhältnissen zu erzeugen sind. Prozessablauf
Wiederholt man die Schritte Belichten, Entwickeln und Galvanik mehrmals, so kann man komplexere Strukturen entwerfen, die sich aber zum Substrat (dem Wafer) hin verjüngen müssen, sonst würde sich das Bauteil nicht aus der Form lösen. Dies beschränkt die Komplexität der herzustellenden Struktur. Benutzt man die mittels LIGA erzeugte Form zum Spritzgießen, ergibt sich eine Besonderheit im Gegensatz zur Herstellung makroskopischer Teile: es müssen keine Bohrungen für das Entweichen der in der Form vorhandenen Luft vorgesehen werden, da beim Herstellen von Bauteilen einiger hundert Mikrometer Größe die Unebenheiten der Kontaktfläche von Form und Gegenstück für das Entweichen der Luft ausreichen. Nur die Bohrungen für das Zuführen des zu spritzenden Materials müssen erzeugt werden. VariantenJe nach Art der Fotolithografie unterscheidet man zwischen Röntgen-LIGA, bei der Röntgenstrahlen (i. a. aus einem Synchrotron) verwendet werden, und UV-LIGA, bei der ultraviolettes Licht wie in der gängigen Halbleitertechnologie zur Anwendung kommt. UV-LIGA wurde im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts durch die Entwicklung von neuen Fotolacken, insbesondere des SU-8, ermöglicht. Bis dahin war LIGA praktisch synonym mit Röntgen-LIGA. Eine weitere Variante ist die Erzeugung eines Masters aus einem Silizium-Wafer mittels Fotolithografie und Siliziumtiefenätzen, mit nachfolgender Galvanik und (ggf.) Abformung. In Anlehnung an die traditionellen LIGA-Techniken wird dieses Verfahren, das wie die UV-LIGA im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts eingeführt wurde, auch als Silizium-LIGA bezeichnet. Sowohl UV-LIGA als auch Silizium-LIGA bieten geringere Präzision als die Röntgen-LIGA, erfordern aber auch in der Regel einen deutlich niedrigeren Kapitaleinsatz und werden deshalb bisweilen (im Wesentlichen wertneutral) als Poor Man's LIGA bezeichnet. Materialien
AnwendungsbeispieleMittels LIGA-Technik werden Zahnräder für Miniaturgetriebe (zum Beispiel im Kopf eines Bohrers beim Zahnarzt) und mikrofeine Düsen für Filter hergestellt. Da insbesondere in der Mikrooptik die hohe Präzision des LIGA-Verfahrens zu Tragen kommt, gibt es viele Anwendungen in diesem Bereich, beispielsweise in Mikrospektrometern. Miniaturisierte Getriebe, die mittels LIGA-Technik hergestellt wurden, kann man aufgrund ihrer geringen Größe nicht schmieren. Deshalb besteht die Kunst der Entwicklung eines solchen Getriebes darin, Materialkombinationen zu finden, die selbstschmierend sind. So sind etwa zwei Zahnräder aus dem gleichen Material schlechter als die Kombination von bestimmten unterschiedlichen Materialien. Ein Mikro-Elektromotor besteht aus magnetischem Material, i. d. R. einer Nickel/Eisen-Legierung. Alle Bestandteile des Mikromotors werden in Mikrogalvanoformung hergestellt. Literatur
Weblinks
Einzelnachweise
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