LIGA

LIGA es una secuencia de fabricación que produce microestructuras metálicas con relaciones de aspecto que superan rutinariamente 100:1, lo que la hace esencial para dispositivos microfluídicos, implantes médicos y componentes mecánicos de precisión. El acrónimo proviene de los términos alemanes para litografía, electrodeposición y moldeo. A diferencia del micromecanizado convencional, que sustrae material, LIGA construye estructuras mediante procesos aditivos que preservan la precisión dimensional a escalas micrométricas.

El proceso comienza con litografía de rayos X sobre una capa gruesa de fotorresistencia, típicamente polimetilmetacrilato (PMMA) de entre 100 y 500 micrómetros de profundidad. La radiación sincrotrón expone la fotorresistencia a través de una máscara con patrón, y el revelado deja una cavidad de molde tridimensional. Los rayos X de alta energía penetran profundamente sin dispersión significativa, lo que permite paredes laterales verticales y una exposición uniforme en toda la profundidad. Esta precisión en profundidad es lo que distingue a LIGA de la litografía óptica, que tiene dificultades con fotorresistencias gruesas.

La electrodeposición llena el molde de fotorresistencia con metal, más comúnmente níquel, aunque se utilizan cobre y aleaciones para aplicaciones específicas. El metal se deposita uniformemente en la cavidad, construyendo el inverso de la forma del molde. Una vez que el chapado alcanza el espesor deseado, la estructura se separa de la fotorresistencia, obteniendo un maestro o inserto metálico. Este molde metálico entra entonces en la fase de moldeo por inyección o grabado en caliente, donde se forman polímeros termoplásticos o termoestables contra la cavidad metálica para producir múltiples copias.

El costo de LIGA se debe al acceso al sincrotrón y a las herramientas de precisión requeridas. El equipo y el tiempo de las instalaciones lo hacen económico solo cuando la geometría de la pieza no se puede lograr de otra manera o cuando los volúmenes de producción justifican la inversión inicial. Las aplicaciones típicas incluyen boquillas de inyección de combustible, componentes de microrreactores y dispositivos biomédicos donde las relaciones de aspecto superan 20:1 y las tolerancias están en el rango de un solo micrómetro. Para relaciones de aspecto más bajas, la litografía UV o el grabado son alternativas más rápidas y económicas.

El proceso es sensible a la adhesión de la fotorresistencia, la distribución de la corriente de electrodeposición y las fuerzas de desmoldeo. Una mala adhesión provoca que la fotorresistencia se levante durante el chapado; un chapado desigual produce paredes cónicas. El ciclo térmico durante el moldeo puede causar un cambio dimensional si el maestro metálico y el molde de polímero tienen tasas de expansión no coincidentes. La producción exitosa de LIGA exige un control estricto de la química, la temperatura y el tiempo en cada etapa.