编辑“︁LIGA”︁

德语缩略词[[首字母缩略字|'''LIGA''']]（代表工艺步骤：光刻（Lithographie）、电镀（Galvanik）与成型（Abformung））是指一种基于[[光刻|深度光刻]]、[[电镀]]与[[成型|微成型]]相结合的工艺。LIGA工艺于20世纪80年代初在当时的[[卡尔斯鲁厄理工学院|卡尔斯鲁厄核研究中心]]由{{link-de|埃尔温·威利·贝克尔|Erwin Willy Becker}}和沃尔夫冈·埃尔费尔德<ref>{{Cite journal |last=Backer |first=E. W. |last2=Ehrfeld |first2=W. |last3=Münchmeyer |first3=D. |last4=Betz |first4=H. |last5=Heuberger |first5=A. |last6=Pongratz |first6=S. |last7=Glashauser |first7=W. |last8=Michel |first8=H. J. |last9=v. Siemens |first9=R. |title=Production of separation-nozzle systems for uranium enrichment by a combination of X-ray lithography and galvanoplastics |url=http://link.springer.com/10.1007/BF00463495 |journal=Naturwissenschaften |language=en |date=1982-11 |volume=69 |issue=11 |doi=10.1007/BF00463495 |issn=0028-1042 |access-date=2026-04-12}}</ref>领导的团队开发，最初是作为[[濃縮鈾]]的{{link-de|分离喷嘴法|Trenndüsenverfahren}}开发的一部分，旨在制造极小的分离喷嘴。
[[File:SNL-LIGA-CPW.jpg|thumb|使用LIGA工艺制造的波导（厚度约517 µm）]]
该工艺可使用塑料、金属或陶瓷等材料，制造出最小尺寸达0.2 µm、结构高度达3 mm且[[深宽比]]高达50（局部细节结构的深宽比可达500）的微结构。<ref>{{Cite journal |last=Becker |first=E.W. |last2=Ehrfeld |first2=W. |last3=Hagmann |first3=P. |last4=Maner |first4=A. |last5=Münchmeyer |first5=D. |title=Fabrication of microstructures with high aspect ratios and great structural heights by synchrotron radiation lithography, galvanoforming, and plastic moulding (LIGA process) |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0167931786900043 |journal=Microelectronic Engineering |language=en |date=1986-05 |volume=4 |issue=1 |doi=10.1016/0167-9317(86)90004-3 |access-date=2026-04-12}}</ref>LIGA工艺广泛应用于[[微系统技术]]领域，尤其是{{Internal link helper/de|微光学|Mikrooptik}}领域，特别是在需要制造具有极高深宽比的结构时。

== 工艺流程 ==
[[File:LIGA-Verfahren.svg|thumb|制造微成型模具嵌件的LIGA工艺步骤]]

# 起始材料是平整的基板，例如[[硅]]晶圆或抛光的[[铍]]、[[铜]]、[[钛]]或其他材料圆片。若基板本身不导电，则通常通过[[溅射]]或蒸发沉积覆盖一层金属“种子层”。在种子层上涂覆一层厚的光敏或X射线敏感的正性光刻胶（通常为[[聚甲基丙烯酸甲酯|PMMA]]）（图a），参见[[光刻]]。
# 对光刻胶进行曝光（图b）。
# 显影光刻胶层后，保留下将在电铸中生成的金属结构的阴模（图c）。
# 在[[电镀|电铸]]工艺中，金属沉积在基板上显影时光刻胶被去除（即种子层裸露）的区域（图d）。
# 去除光刻胶后，最初只留下基板、种子层和电铸沉积的金属（图e，上）。此时后续工艺有多种选择：
## 通过蚀刻掉种子层（此时作为{{Internal link helper/de|牺牲层|Opferschicht}}）及可能存在的基板，可以直接制造（微小的）金属部件。
## 通过进一步电铸（“过度生长”）并随后去除基板和种子层，可从光刻生成的微结构中制作出模具嵌件，将其安装到[[模具]]中，继而通过[[注射製模]]或热压印等方式成型出最终所需的塑料部件（图e、f、g）。
## 或者，也可以直接从带有光刻生成微结构的基板上（例如通过[[电火花加工]]）切割出模具嵌件，并将其安装到[[模具]]中。

若多次重复曝光、显影和[[电镀|电铸]]步骤，则可设计出更为复杂的结构，但这些结构必须向基板（[[晶圓]]）方向逐渐收缩，否则部件将无法脱模。这限制了所制造结构的复杂性。

若使用LIGA工艺制造的模具进行注塑，与宏观零件制造相比存在一个特点：无需设置供模具内空气排出的排气孔，因为在制造几百微米尺寸的部件时，模具与配合面接触面的微小不平整度已足以让空气排出。仅需开设用于注入成型材料的进料孔。

== 变体 ==
根据光刻方式的不同，可分为使用[[X射线]]（通常来自[[同步辐射光源]]）的“X射线LIGA”工艺，以及使用主流半导体技术中常见紫外光的“UV-LIGA”工艺。20世纪90年代，随着新型[[光刻胶]]（特别是{{Internal link helper/en|SU-8光刻胶|SU-8 photoresist}}）的研发成功，“UV-LIGA”得以实现。在此之前，LIGA几乎是“X射线LIGA”的代名词。

另一种变体是通过光刻与{{Internal link helper/en|深反应离子刻蚀|Deep reactive-ion etching}}工艺在[[硅]]晶圆上制造出母模，随后进行电铸与（必要时的）成型。借鉴传统的LIGA技术，这种与“UV-LIGA”同在20世纪90年代被引入的工艺也被称为“硅LIGA”。

尽管“UV-LIGA”与“硅LIGA”的精度不如“X射线LIGA”，但其通常所需的资金投入显著较低，因此有时（基本为中性评价）被称为“穷人的LIGA工艺”（Poor Man's LIGA）。

== 材料 ==

* [[塑料]]：[[聚甲基丙烯酸甲酯|PMMA]] 、[[聚甲醛|POM]] 、[[聚醚醚酮|PEEK]]、[[聚偏二氟乙烯|PVDF]]、[[聚碳酸酯|PC]]、[[聚酰胺|PA]]、[[聚乙烯|PE]]
* [[金属]]：[[镍]]、[[铜]]、[[金]]、[[磷化镍]]
* [[陶瓷]]：[[鋯鈦酸鉛|PZT]]、[[氧化铝]]、[[二氧化锆]]

== 应用示例 ==

LIGA技术可用于制造微型齿轮箱的齿轮（例如牙医电钻的钻头内部）以及微米级过滤器的喷嘴。由于LIGA工艺的高精度在微光学领域尤为突出，因此在该领域有大量应用，例如微型[[光谱仪]]<ref>{{Internetquelle|url=https://www.insion.de/core-technology.html|titel=Home - Insion GmbH}}</ref>。由于尺寸微小，采用LIGA技术制造的微型齿轮箱无法进行润滑。因此，开发此类齿轮箱的难点在于寻找能够自润滑的材料组合。例如，由“相同”材料制成的两个齿轮效果就劣于特定“不同”材料的组合。微型[[电动机]]由[[磁铁|磁性]]材料构成，通常为[[镍]]/[[铁]][[合金]]。微型电机的部件均采用“微电铸”工艺制造。

== 文献 ==

* {{Cite book |title=LIGA and its applications |publisher=Wiley-VCH |location=Weinheim, Germany |date=2009 |isbn=978-3-527-31698-4 |series=Advanced micro & nanosystems |editor-last=Saile |editor-first=Volker}}
* {{Cite book |title=Handbuch Mikrotechnik |publisher=Hanser |location=München |date=2002 |isbn=978-3-446-21506-1 |editor-last=Ehrfeld |editor-first=Wolfgang |editor-last2=Bähr |editor-first2=Jochen}}
* {{Cite book |title=Mikrosystemtechnik für Ingenieure |last=Menz |first=W. |last2=Mohr |first2=Jürgen |last3=Paul |first3=Oliver |publisher=Wiley-VCH |location=Weinheim |date=2005 |isbn=978-3-527-30536-0 |edition=3., vollst. Überarb. und erw. Aufl (Online-Ausg.)}}

== 参考 ==
{{reflist|30em}}

{{微技术}}

[[Category:微技术]]
[[Category:微影]]