基于電化學(xué)刻蝕與微電鑄工藝的微流控芯片模具制作*

杜立群，李慶峰，李爰琪，趙文君

（1.大連理工大學(xué)精密與特種加工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 116024；2.大連理工大學(xué)遼寧省微納米及系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 116024）

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，微流控芯片因其在DNA分析[1]、疾病診斷[2]、分子篩選和免疫學(xué)測(cè)定等方面的廣闊應(yīng)用前景而得到了迅猛的發(fā)展[3]。微流控芯片模具作為芯片制作過(guò)程中的核心器件，在微流控芯片產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中起著重要作用。當(dāng)前微流控芯片模具主要由硅材料和金屬材料制作而成。硅模具因其韌性差、易破碎的缺點(diǎn)[4]，在微流控芯片規(guī)模化生產(chǎn)中的應(yīng)用受到了限制。基于無(wú)背板生長(zhǎng)工藝的金屬微流控芯片模具由于具有精度高、制作相對(duì)簡(jiǎn)單、壽命相對(duì)較高的優(yōu)點(diǎn)，在注塑、壓塑等批量生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛[5]。由于微電鑄模具鑄層與基底間存在雜質(zhì)、層間應(yīng)力等原因，電鑄層與金屬基底不能緊密嵌合、結(jié)合強(qiáng)度低，使用過(guò)程中容易脫落失效。

針對(duì)微電鑄層與基底結(jié)合力差的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究。Kim等[6]采用1∶200的NH4OH溶液對(duì)鎳基底進(jìn)行預(yù)處理，并對(duì)處理后電鑄層的組織形貌進(jìn)行研究，得出了通過(guò)基底預(yù)處理提高鑄層與基底界面結(jié)合強(qiáng)度的方法。朱荻提出了基于掩膜電解加工的“置樁”工藝，即先反向制作樁基然后電鑄，并成功制作出了直徑為300μm的金屬微細(xì)陣列電極結(jié)構(gòu)，同時(shí)用過(guò)切量來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)合強(qiáng)度，過(guò)切量越大鑄層與基底的結(jié)合強(qiáng)度越高，此方法直接改變了鑄層與基底的結(jié)合方式，提高了結(jié)合強(qiáng)度[7]。……