微流控芯片模具化学蚀刻制造工艺研究.pdfVIP

机械 设计 与制造 第 12期 250 Machinery Design Manufacture 2015年 l2月 微流控芯片模具化学蚀刻制造工艺研究 王亚坤，郭钟宁，郑文书，刘祥发 (广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006) 摘 要：为制造微流控芯片模具实现微流控芯片的大批量生产，采用三酸型蚀刻液对图案掩膜的P20模具铜进行蚀刻 加工。观测蚀刻的微流道形状和尺寸，分析蚀刻深度、流道宽度、蚀刻因子和面粗糙度等随加工时间的变化规律。结果 表明加工时间越长，微流道侧壁垂直性越好，蚀刻因子越大，但面粗糙度越差。因为反应产物附着于工件表面，特别 是侧壁上 ，使侧 向蚀刻速度低于深度方向蚀刻速度 ，而蚀刻反应产生热量，使工件反应表面温度升高，蚀刻速度加 快，影响表面质量。蚀刻反应中，合理控制掩膜尺寸、加工时间、搅拌速度和反应温度等，才能得到满足要求的微流控 芯片模具。 关键词 ：化学蚀刻；微流控芯片；模具制造 ；微流道 ；微结构 中图分类号：TH16；TG176 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2015)12—0250—04 ResearchonChemicalEtchingManufacturingProcessforMicrofluidicChipMold WANGYa-kun，GUOZhong-ning，ZHENGWen-shu，LIUXiang-fa (CollegeofElectromeehanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou 510006，China) Abstract：Forthemanufacturingofmicrofluidicmoldtoachievemossproductionofmicrofluidicchips，three-acid—based etchnatwasusedtoetchpatternmaskedP20diestee1．Theshapenadsizeoftheetchedmicro—chnanelwereobserved．The chnageruleswithprocessingtimeofetchingdepth，thechnanelwidth，etchingfactornadsurfaceroughnesswereanalyzed． Th eresultsshowedthatthelongertheprocessingtime，thebettervertical themicro-channelsidewall，andthegreaterthe etchingfactor．the D，ethesuqCaceroughness．BecauseofthereactionproductadheringtothesuoCace，especiallyonthe sidewall，lateral etchingrateWOS lowerthantheetchingrateinthedepthdirection．Theetchingreactiongeneratedheat，SO thetemperatureofworkpiecesu~Caceraised，theetchingspeed，andthentheslt~facequalitywasaffected． KeyW ords：ChemicalEtching；M icrofluidicChip；MoldM anufacturing；M icrochannel；M icrostructure 1引言 的方法制备聚合物微流控芯片l删。这些方法都要预先制备所需微 流控芯片的模具，故微流控芯片模具的制造方法和工艺至关重 微流控芯片是一种由