微流控芯片金屬模具電鑄成型技術研究.pdf

1、微流控芯片可應用于微檢測、藥物輸送（微型泵，微針）、工業(yè)和環(huán)境分析裝置、制藥和生命科學研究、食品檢測、新材料制備，市場需求潛力巨大。作為微流控技術的重要載體，微流控芯片是在幾平方厘米的芯片上構建化學或生物實驗室，具有費用低、效率高、便攜性好、準確度高等優(yōu)點。但目前微流控芯片的產業(yè)化成本相對較高，基于熱壓成型、注塑成型的模具成型工藝是解決微流控芯片大批量制造難題的重要方法，而制造加工出含有大規(guī)模微結構的精密微流控芯片模具是該技術的關鍵所在

2、，電鑄作為一種低成本的大面積微結構制造技術，可用于微流控芯片金屬模具的制備。
　　結合微流控芯片金屬模具加工工藝要求，制定了照相制版技術、化學蝕刻技術和電鑄技術相結合的工藝方法。通過對被加工件進行光刻處理來制作掩膜，然后進行化學蝕刻和電鑄成型來加工微流控芯片金屬模具?；瘜W蝕刻采用噴淋蝕刻機床，電鑄實驗平臺通過PID控制方式來實現(xiàn)對溫度的精確控制，陰極工裝夾具設計了軌跡式運動，提高電鑄鑄層的均勻性。
　　圍繞電鑄工藝，研究了電

3、鑄陰極平動、陰極電流密度、掩膜厚度、二次輔助陰極等方面對微流控芯片金屬模具電鑄成型微結構側壁陡直度和鑄層均勻性的影響。實驗設計的含有外加電勢二次輔助陰極的三電極電鑄體系可以提高鑄層的均勻性。針對電鑄工藝因素較為復雜的問題，以鑄前蝕刻深度、溫度、掩膜厚度和陰極電流密度為重點工藝因素，進行正交實驗，得到優(yōu)化的實驗工藝方案。
　　研究對比了化學微蝕刻法和微細電鑄法制備微流控芯片金屬模具?；瘜W微蝕刻法制備的模具微結構側壁呈不規(guī)則弧形、尺寸

4、均勻性相對較差，表面粗糙度較大(Ra3.58μm)。而微細電鑄法制備的模具微結構的側壁呈規(guī)則的梯形、尺寸均勻性好、表面粗糙度較低(Ra0.65μm)。綜合比較，微細電鑄法制備的微流控芯片金屬模具在微結構的側壁陡度、尺寸均勻性和粗糙度方面比化學微蝕刻好。
　　采用控制電鑄過程電源脈沖頻率、脈沖波形的實驗方案，進行微流控芯片模具流道表面微納結構制備的初步工藝研究，較高的頻率和一定的脈沖波形可以制備得到具有一定尺寸表面微納結構的芯片微流