基于微電鑄的微通道熱壓成形模具制造技術(shù)的研究.pdf

1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要微流控芯片作為生物芯片研究領(lǐng)域中的前沿，代表了微全分析系統(tǒng)(1iTAS)的主要發(fā)展方向，并廣泛的應(yīng)用于生物化學(xué)、分析化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。采用熱壓法加工PMMA微流控芯片，具有加工成形方便、價(jià)格便宜和適合芯片批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。在熱壓成形工藝中，微流控芯片熱壓模具的質(zhì)量決定了所得微流控芯片的各項(xiàng)精度指標(biāo)。微電鑄，又稱精密電鑄，是一種全新的微細(xì)加工技術(shù)。它結(jié)合了傳統(tǒng)電鑄工藝和集成電路制作技術(shù)的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于微器件和微

2、結(jié)構(gòu)的制作工藝之中，成為LIGA和UVLIGA的核心工藝。研究微電鑄技術(shù)在制作微流控芯片熱壓模具中的工藝問題，對提高熱壓成形模具的精度指標(biāo)具有重大的意義。本文綜述了微電鑄技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用情況和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，參照已有電鑄工藝提出了一套適合微流控芯片熱壓模具制作的微電鑄工藝流程。在此基礎(chǔ)上，開展了如下幾個(gè)方面的研究:1、研究微電鑄理論基礎(chǔ)。對微電鑄工藝中涉及的原理和概念進(jìn)行總結(jié)闡述。2、優(yōu)化微流控芯片熱壓成形模具的制作工藝?？偨Y(jié)提出

3、了該類模具的設(shè)計(jì)原則和特點(diǎn)確定了適合微電鑄的電鑄液組成，并采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化脈沖電鑄工藝參數(shù)以此為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)制作得到高質(zhì)量的鎳金屬微流控芯片熱壓成形模具。3、分析討論易出現(xiàn)的微電鑄工藝難題。分析了SU8光刻膠的四個(gè)工藝問題:與基底的結(jié)合力、膠面龜裂、SU8膠的去除和SU8膠的平整:對微電鑄工藝參數(shù)對鑄層機(jī)械性能、鑄層內(nèi)應(yīng)力和電鑄析氫的影響進(jìn)行了深入的研究，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。4、提高電鑄均勻性問題。從相關(guān)理論出發(fā)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，確定采用象

4、形陽極、強(qiáng)力攪拌和高頻振動相結(jié)合的方式提高均勻性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方案顯著的提高了金屬沉積的均勻性問題。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用本文提出的微電鑄工藝流程，能夠制得符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的鎳金屬微流控芯片熱壓成形模具。目前，文中制作的金屬模具正服務(wù)于微流控芯片通道成形與自動對準(zhǔn)裝配系統(tǒng)之中。關(guān)鍵詞:PMMA微流控芯片微模具微電鑄UVLIGA本文由國家“863”計(jì)劃微機(jī)電系統(tǒng)重大專項(xiàng)“非硅MEMS加工技術(shù)及其應(yīng)用研究—微流控芯片加工工藝與制造技術(shù)研究(NO.2