微流控芯片作为生物芯片研究领域中的前沿,代表了微全分析系统(μ-TAS)的主要发展方向,并广泛的应用于生物化学、分析化学等多个领域。采用热压法加工PMMA微流控芯片,具有加工成形方便、价格便宜和适合芯片批量生产等优点。在热压成形工艺中,微流控芯片热压模具的质量决定了所得微流控芯片的各项精度指标。 微电铸,又称精密电铸,是一种全新的微细加工技术。它结合了传统电铸工艺和集成电路制作技术的特点,广泛地应用于微器件和微结构的制作工艺之中,成为LIGA和UV-LIGA的核心工艺。研究微电铸技术在制作微流控芯片热压模具中的工艺问题,对提高热压成形模具的精度指标具有重大的意义。 本文综述了微电铸技术的产生、发展、应用情况和国内外研究现状,参照已有电铸工艺提出了一套适合微流控芯片热压模具制作的微电铸工艺流程。在此基础上,开展了如下几个方面的研究: 1、研究微电铸理论基础。对微电铸工艺中涉及的原理和概念进行总结阐述。 2、优化微流控芯片热压成形模具的制作工艺。总结提出了该类模具的设计原则和特点;确定了适合微电铸的电铸液组成,并采用正交试验法优化脉冲电铸工艺参数;以此为基础,实验制作得到高质量的镍金属微流控芯片热压成形模具。 3、分析讨论易出现的微电铸工艺难题。分析了SU-8光刻胶的四个工艺问题:与基底的结合力、胶面龟裂、SU-8胶的去除和SU-8胶的平整;对微电铸工艺参数对铸层机械性能、铸层内应力和电铸析氢的影响进行了深入的研究,并进行了实验验证。 4、提高电铸均匀性问题。从相关理论出发,以实验为基础,确定采用象形阳极、强力搅拌和高频振动相结合的方式提高均匀性。实验结果显示,该方案显著的提高了金属沉积的均匀性问题。 实验验证,采用本文提出的微电铸工艺流程,能够制得符合设计标准的镍金属微流控芯片热压成形模具。目前,文中制作的金属模具正服务于微流控芯片通道成形与自动对准装配系统之中。