基于微電鑄的微通道熱壓成形模具制造技術的研究.pdf

1、大連理工大學碩士學位論文摘要微流控芯片作為生物芯片研究領域中的前沿，代表了微全分析系統(tǒng)(1iTAS)的主要發(fā)展方向，并廣泛的應用于生物化學、分析化學等多個領域。采用熱壓法加工PMMA微流控芯片，具有加工成形方便、價格便宜和適合芯片批量生產(chǎn)等優(yōu)點。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精度指標。微電鑄，又稱精密電鑄，是一種全新的微細加工技術。它結合了傳統(tǒng)電鑄工藝和集成電路制作技術的特點，廣泛地應用于微器件和微

2、結構的制作工藝之中，成為LIGA和UVLIGA的核心工藝。研究微電鑄技術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具有重大的意義。本文綜述了微電鑄技術的產(chǎn)生、發(fā)展、應用情況和國內(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。在此基礎上，開展了如下幾個方面的研究:1、研究微電鑄理論基礎。對微電鑄工藝中涉及的原理和概念進行總結闡述。2、優(yōu)化微流控芯片熱壓成形模具的制作工藝。總結提出

3、了該類模具的設計原則和特點確定了適合微電鑄的電鑄液組成，并采用正交試驗法優(yōu)化脈沖電鑄工藝參數(shù)以此為基礎，實驗制作得到高質(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光刻膠的四個工藝問題:與基底的結合力、膠面龜裂、SU8膠的去除和SU8膠的平整:對微電鑄工藝參數(shù)對鑄層機械性能、鑄層內(nèi)應力和電鑄析氫的影響進行了深入的研究，并進行了實驗驗證。4、提高電鑄均勻性問題。從相關理論出發(fā)，以實驗為基礎，確定采用象

4、形陽極、強力攪拌和高頻振動相結合的方式提高均勻性。實驗結果顯示，該方案顯著的提高了金屬沉積的均勻性問題。實驗驗證，采用本文提出的微電鑄工藝流程，能夠制得符合設計標準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于微流控芯片通道成形與自動對準裝配系統(tǒng)之中。關鍵詞:PMMA微流控芯片微模具微電鑄UVLIGA本文由國家“863”計劃微機電系統(tǒng)重大專項“非硅MEMS加工技術及其應用研究—微流控芯片加工工藝與制造技術研究(NO.2