一种新型微流控芯片金属热压模具的制作工艺研究—罗怡王晓东刘冲等 此模具制作的微流控芯片如图5所示 (b)表面轮廓仪测试 图5PMMA微流控芯片 (a)金属模具 的测点4的凸起形貌 图4微流控芯片金属模具 3结论 本研究改进了传统的UV-LIGA方法,制 表1氨基磺酸镍溶液电铸的技术參数 作了PMMA微流控芯片的金属热压模具,解决 工艺参数 了传统方法中倒拔模斜度的冋題。本文方法还具 氨基磺酸镍浓度(g/L) 有制作周期短、成本低等优点,制作的微流控芯片 阳极活化剂浓度(g/L 模具微通道的宽度和高度尺寸偏差分别为1.7% 湿剂浓度(g/L) 和2.8%,满足微流控芯片的应用要求。 pH值缓冲剂浓度(g/L 电铸温度(℃ 55 参考文献: [1 Harrison D J, Fluri K, Seiler K, et al. Micromach- 阴极搅拌速度(mm/s) ining a Miniaturized Capillary Electrophore based Chemical Analysis System on a Chip. So ence,1993,261:895~897 表2电铸模具的测试数据 [2] Becker H, Locascio L. E. Polymer Microfluidic De- 测点序号掩模宽度 模具顶宽度模具高度 ces. Talanta,2002,56(2):267~287 ted Thermal Bonding of Plastic Capillary Electro- phoresis Microchip Imprinted with Stainless Steel 2 Template. Journal of Chromatography A, 2004 91.2 84.2 [4] Niggemann M. Fabrication of 78,6 nical Devices. SPIE Proc., 1998, 3511: 204-213 84.3 [5 Fujimura T, Etoh S, Ikeda A, et al. Mass Produc- 82.2 n Fabrication of Miniaturized Plastic Chip devic for Biochemical Applications, Conference on Device 82,8 and Process Technologies for MEMS, Microele 82.2 2 tronics, and Photonics Il, Perth, Australia, 2004 [6]方肇伦,微流控分析芯片,北京:科学出版社,2003 77.3 编辑苏卫国) 72.1 作者简介:罗怡,女,1973年生。大连理工大学机械工程学院 微系统研究中心副研究员、博士。研究方向为微细加工技术和微 91.3±0.2 84.4二1.4 76.0±2.1 机电工程。王晚东,男,1967年生。大连理工大学机械工程学院 剛教授、博土,刘冲,男,1963年生。大连理工大学机械工程 学院教授、博士研究生导师。至立垂,男,1934年生。大连理工 电铸微通道的尺寸宽度和高度偏差分别为大学机被工程学院教授、博士研究生导师,中国科学院院土 1.4/84.4=1.7%和2.1/76.0=2.8%,满足微流 控芯片微通道尺寸偏差在5%之内的要求。利 万方数据一种新型微流控芯片金属热压模具的制作工艺研究——罗 怡 王晓东 刘 冲等 1二 I 、f’ } it} 。} p—-一0．2ram 此模具制作的微流控芯片如图5所示。 ca，金属模具窨茹翟薯戮 图5 PMMA微流控芯片 图4微流控芯片金属模具 3 结论 表1 氨基磺酸镍溶液电铸的技术参数 名称 工艺参数 氨基磺酸镍浓度(g／L) 600 阳极活化剂浓度(g／L) 5 润湿剂浓度(g／L) 0．05～0．1 pH值缓冲剂浓度(g／L) 45 电铸温度(℃) 55 电铸液循环速度(mL／min) 45 阴极搅拌速度(ram／s) 75 表2 电铸模具的测试数据 掩模宽度 模具顶宽度 模具高度 测点序号 (urn) (um) (um) 1 91．7 82．5 82．6 2 91．2 85．2 76．6 3 91．7 83．7 77．8 4 91．2 84．2 75．1 5 91．7 83．7 78．6 6 91-2 84．3 75．0 7 91．2 82．2 76．5 8 91．2 89．1 77．9 9 91．2 82．8 70．2 10 90．7 82．2 70．2 11 91．2 83．0 77．3 12 91．2 88．5 77．8 13 91．2 83．1 72．1 14 91．2 87．6 76．6 平均 91．3±0．2 84．4±1．4 76．0±2．1 电铸微通道的尺寸宽度和高度偏差分别为 1．4／84．4—1．7％和2．1／76．0—2．8％，满足微流 控芯片微通道尺寸偏差在5％之内的要求。利用 本研究改进了传统的UV—LIGA方法，制 作了PMMA微流控芯片的金属热压模具，解决 了传统方法中倒拔模斜度的问题。本文方法还具 有制作周期短、成本低等优点，制作的微流控芯片 模具微通道的宽度和高度尺寸偏差分别为1．7％ 和2．8％，满足微流控芯片的应用要求。 C2] [3] E43 E5] E6] ining a Miniaturized Capillary E1ectrophoresis— based Chemical Analysis System on a Chip．Sci— ence，1993，261：895～897 Becker H．Locascio I。E．Polymer Microfluidic De— vices．Talanta，2002，56(2)：267～287 Chen Z F，Gao Y H，Lin J M，et a1．Vacuum Assis— ted Thermal Bonding of Plastic Capillary Electro— phoresis Microchip Imprinted with Stainless Steel Template．Journal of Chromatography A，2004， 1038(1—2)：239～248 Niggemann M．Fabrication of Miniaturized Biotech— nical Devices．SPIE Proc．，1998，3511：204～213 Fujimura T，Etoh S，Ikeda A，et a1．Mass Produc— tion Fabrication oI Miniaturized Plastic Chip Devices for Biochemical Applications．Conference on Device and Process Technologies for MEMS，Microelec tronics，and Photonics 11I，Perth，Australia，2004 方肇伦．微流控分析芯片．北京：科学出版社，2003 (编辑苏卫国) 作者简介：罗 怡，女，1973年生。大连理工大学机械工程学院 微系统研究中心副研究员、博士。研究方向为微细加工技术和微 机电工程。王晓东，男，1967年生。大连理工大学机械工程学院 副教授、博士。刘 冲，男，1963年生。大连理工大学机械工程 学院教授、博士研究生导师。王立鼎，男，1934年生。大连理工 大学机械工程学院教授、博士研究生导师，中国科学院院士。 · 1507 · {昌薯oH 参I=| 考， 嫦胁 ∞ D F K 盯 K 酞 M 盯 m∽ 万方数据