LIGA-Technik

LIGA oder LiGA ist eine Abkürzung für die Verfahrensschritte Lithographie, Galvanik, Abformung. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Mikrostrukturen mit kleinsten Abmessungen (in Bereichen von < 0,2 μm) auf Kunststoffen, Metallen und Keramiken.

Die Prozessschritte des LIGA-Verfahrens sind:

1. Strukturierung eines Polymers durch Röntgentiefenlithografie mit Synchrotron-Strahlung
2. Herstellung komplementärer Mikrostrukturen aus Metall durch Mikrogalvanoformung. Durch überwachsen lassen der Polymerstrukturen entsteht ein monolithischer Formeinsatz
3. Kopie der Strukturen in großer Zahl durch Mikroabformung mit Kunststoffen und anschließende Galvanoformung

Die Galvanoformung ist einer der wichtigsten Prozessschritte des LIGA-Verfahrens. Es gibt praktisch keine Alternative zur Galvanoformung, wenn, wie beim LIGA-Verfahren, die Mikrostrukturen additiv hergestellt werden.

Galvanische Prozesse werden aus diesem Grund an verschiedenen Stellen innerhalb des LIGA-Verfahrens eingesetzt:

• Herstellung der Röntgenmasken: Die Röntgenabsorber bestehen aus galvanisch abgeschiedenem Gold.
• Mikrostrukturen aus Metall (Direkt-LIGA Strukturen) werden durch galvanisches Auffüllen der durch Röntgenlithografie und anschließender Entwicklung erzeugten komplementären Kunststoffmikrostrukturen hergestellt. Neben Nickel, Kupfer und Gold kommen auch Legierungen unterschiedlicher Zusammensetzung, wie zum Beispiel Nickel-Eisen, Nickel-Phosphor und Nickel-Wolfram, zum Einsatz.
• Abform- und Prägewerkzeuge werden durch Galvanoformung und “Übergalvanisieren” der komplementären Kunststoffstruktur hergestellt. Dabei wird hauptsächlich Nickel eingesetzt.

Die Herausforderung besteht darin, dass Metallionen an den leitfähigen Grund der Kunststoffmikrostruktur transportiert werden müssen, aber eine Erhöhung der Strömung aufgrund der Strukturabmessungen keine Wirkung zeigt. Der Transport erfolgt hauptsächlich durch Diffusion.

Faszinierend ist, dass dies auch noch bei Abmessungen im Nanometerbereich funktioniert. Beispiel hierfür ist heute das Auffüllen von kleinsten Strukturen mit Kupfer in der Halbleiterfertigung.