LIGA

LIGA est une séquence de fabrication qui produit des microstructures métalliques avec des rapports d'aspect dépassant couramment 100:1, ce qui la rend essentielle pour les dispositifs microfluidiques, les implants médicaux et les composants mécaniques de précision. L'acronyme vient des termes allemands pour lithographie, galvanoplastie et moulage. Contrairement à l'usinage micromécanique conventionnel, qui soustrait de la matière, LIGA construit des structures par des procédés additifs qui préservent la précision dimensionnelle à l'échelle micrométrique.

Le processus commence par une lithographie aux rayons X sur une couche de résine épaisse, généralement du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) d'une profondeur comprise entre 100 et 500 micromètres. Le rayonnement synchrotron expose la résine à travers un masque à motifs, et le développement laisse derrière lui une cavité de moule tridimensionnelle. Les rayons X de haute énergie pénètrent profondément sans diffusion significative, permettant des parois latérales verticales et une exposition uniforme sur toute la profondeur. Cette précision en profondeur est ce qui distingue LIGA de la lithographie optique, qui a des difficultés avec les résines épaisses.

La galvanoplastie remplit le moule en résine avec du métal, le plus souvent du nickel, bien que le cuivre et les alliages soient utilisés pour des applications spécifiques. Le métal se dépose uniformément dans la cavité, construisant l'inverse de la forme du moule. Une fois que le placage atteint l'épaisseur désirée, la structure est séparée de la résine, produisant un master ou un insert métallique. Ce moule métallique entre ensuite dans la phase de moulage par injection ou d'embossage à chaud, où des polymères thermoplastiques ou thermodurcissables sont formés contre la cavité métallique pour produire plusieurs copies.

Le coût de LIGA provient de l'accès au synchrotron et de l'outillage de précision requis. L'équipement et le temps d'utilisation des installations ne la rendent économique que lorsque la géométrie de la pièce ne peut être obtenue d'aucune autre manière ou lorsque les volumes de production justifient l'investissement initial. Les applications typiques incluent les injecteurs de carburant, les composants de micro-réacteurs et les dispositifs biomédicaux où les rapports d'aspect dépassent 20:1 et les tolérances sont de l'ordre du micromètre. Pour des rapports d'aspect inférieurs, la lithographie UV ou la gravure sont des alternatives plus rapides et moins chères.

Le processus est sensible à l'adhérence de la résine, à la distribution du courant de galvanoplastie et aux forces de démoulage. Une mauvaise adhérence provoque le décollement de la résine pendant le placage ; un placage inégal produit des parois coniques. Le cyclage thermique pendant le moulage peut entraîner un décalage dimensionnel si le master métallique et le moule polymère ont des taux de dilatation incompatibles. Une production LIGA réussie exige un contrôle rigoureux de la chimie, de la température et du temps à chaque étape.