畢業專題期末報告-淡江大學機械與機電工程學系.docVIP

畢業專題期末報告 題目:新穎明膠之研究 指導老師:楊龍杰教授 指導學長:李佳展 系級:機電四A 姓名:胡育賢 學號:495370818 文獻回顧 W.A.Little在〝Microminiature refrigeration〞的文獻中，提到以食品工業中常用的明膠(gelatin)材料，作為遮掩的阻擋(obstructer)材質，配合噴砂法(abrasive sand blast)的使用，以27微米（μm）粒徑的氧化鋁粉 (Al2O3 powder)，衝擊裝在車床轉盤上之玻璃板，加工出流道凹槽(如圖1所示)。文章中表示，明膠(gelatin)薄膜可以有效並長時間的阻絕氧化鋁粉的高速衝擊，加工出2～100微米（μm）深的玻璃流道[1]。 圖1 以明膠為阻擋層，利用噴砂法氧化鋁粉微粒加工微流道[10]。 此外文獻 “ Controlled electroplating through gelatin films ”中(如圖2所示)，也提到在明膠(gelatin)溶液中添加重鉻酸鉀(potassium dichromate，K2Cr2O7)，會形成具有負感光性的感光材料，並旋塗於銅基板上，以灰階光罩曝光及熱水顯影後，形成3D的明膠薄膜，最後再將其置於硫酸銅的電鍍液之中，類似陰陽模的功能，並充當電鍍時所被鍍基板的外型[2]。 圖2 利用明膠薄膜作為電鍍時厚度變化的控制層。 在“Perforated support foils with pre-defined hole size, shape and arrangement”文獻中則提到，利用與戊二醛(glutaraldehyde；GA)交鏈過的明膠當犧牲層，透過圖形定義後的光阻當蝕刻阻擋層、蛋白脢(protease)為蝕刻液，將定義過的光阻圖形轉印到明膠犧牲層上，溶除丙酮後，再將黃金薄膜沈積在明膠犧牲層上，最後再使用剝離法(lift-off)，將明膠犧牲層溶除，得到陣列的黃金柱狀微結構(如圖3所示) [3]。 圖3 將金屬沈積於明膠犧牲層上，並配合剝離法製作微結構。 在H.K.Lu [4]及F.P.Lin [5]的文獻中，觀察不同濃度交鏈後之豬皮膠原蛋白膜(porcine dermal collagen membrane)，是否會影響細菌膠原蛋白酵素(clostridium histolyticum)分解的速率，進而探討其生物相容性，以作為生物組織再生材料。 由加州理工學院（Caltech, USA）戴聿昌教授（Dr. Yu-Chong Tai） 所組織之微細加工研究群（Micromachining Group），初步對聚對二甲苯（parylene）在微機電領域技術的研發及其應用之姿，發表了幾則重要論文，Ken Walsh 於“Photoresist as a sacrificial layer by dissolution in acetone”文獻中，採用光阻當犧牲層，以聚對二甲苯（parylene）為結構層，成功的製作不同尺寸大小的微流道與空腔(chamber)元件(如圖4所示)，並對丙酮於 parylene結構內光阻犧牲層的溶除速率作為探討[6]。而Y.Mizuno 等人更以 parylene 經碳離子佈植處理後，製作出全 parylene 的流量感測器[7]。 圖4 光阻犧牲層溶除後形成聚對二甲苯空腔微結構。 2004年有文獻提出以甲殼素(chitosan)為基材的生醫微影(bio-lithographic)[8]，針對明膠熱敏感的特性，利用微壓印技術進行明膠微圖形的成型，形成阻擋層圖案覆蓋於基材上方，再將螢光蛋白質微圖案成形於基材上，但空間解析度侷限於毫米mm尺度(如圖5所示)。 圖5 以明膠為阻擋層作微壓印轉印蛋白質圖形[17]。 研究目的 根據以上相關文獻，提供了以明膠當微結構犧牲層(sacrificial layer)，聚對二甲苯（parylene）為結構層的製作概念。淡江大學機械與機電工程學系微機電研究群，於2002～2004年，利用明膠(gelatin)材料開發出一種新的製程技術，能夠容易的應用在面型微細加工上，並且簡化傳統面型加工複雜的製程，及減少耗費的時間，使用添加感光性物質的明膠，透過曝光顯影的技術因而定義出微結構圖型，或以定義過外形的光阻做為遮罩層，讓未受光阻遮掩部份的明膠與戊二醛交聯，再分別以熱水及丙酮溶除未交聯的明膠與光阻，留下明膠的微結構，最後再將聚對二甲苯（paryle