[发明专利]环氧树脂中空微针阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微型电子机械系统技术领域的制备方法，具体是一种环氧树脂中 空微针阵列的制备方法。

背景技术

中空微针具有充当微流体生物医学应用载体的特殊作用，一方面可以降低采样或给药 过程中的疼痛感，另一方面具有微量取样以及微量、缓释、精确给药的优势，已经成为 MEMS技术在生物医学领域极具应用潜力的关键技术之一。微型针的概念是20世纪70年代提 出来的。但是直到90年代才首次在实验室得到验证。初期的微型针是为了解决糖尿病患者 每天都需要注射药物所带来的痛苦而研发。由于传统的机械制作方法制作直径小于300μm 的针不仅困难，且难以批加工成阵列结构，而微细加工技术适宜制作结构复杂的微米尺度 的微针阵列。

经对现有技术的文献检索发现，2007年H HUANG在J.Micromech.Microeng(微机械与 微工程)(P393-402)发表了名为“Different fabrication methods of out-of-plane polymer hollow needle arrays and their variations”(异平面聚合物空心针阵列及其 衍生产品的各种制作方法)。利用背面曝光技术制作了带倾角的中空的异平面微针阵列。 该工艺较为简单，只用了一步曝光就得到了空心微针阵列。该法制作成微针的倾角的实现 较为特别，其外壁倾角的产生来源于菲涅耳衍射效应。H Huang等人对紫外光源入射光接 近式曝光的光强分布进行了理论计算，并且进行了具体的工艺制作，实验结果和理论计算 结果吻合较好，但是其侧壁倾角较小，这就使得微针的尖端不够尖锐，其所使用材料为 SU8胶，生物兼容性较差。

检索中还发现，Seong-o Choi等人在Proc.Solid State Sensors，Actuators and Microsystems Workshop(固态传感器，执行器和微系统研讨会)(2006年)上名为“3-D PATTERNED MICROSTRUCTURES USING INCLINED UV EXPOSURE AND METAL TRANSFER MICROMOLDING”(“采用倾斜紫外曝光和金属转移微模的三维微结构图形转移”)。利用 可旋转倾斜紫外光源曝光SU-8胶获得三维SU-8胶结构。通过两次PDMS(聚二甲基硅氧烷) 图形转移过程得到PDMS结构，然后在PMDS上沉积一层金，用高表面能的模板和模型接触去 除模型突出结构顶部的金，最后在去除顶部金的PDMS结构上填充聚合物及紫外固化，通过 脱模得到了表面覆盖金的聚合物微针。该方法所制的微针只是实心不是空心微针，不能与 微流控芯片集成实现采样或定量给药。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种环氧树脂中空微针阵列的制备方法， 该微针的倾斜角度可调，降低设备要求成本，而且得到标准的各个方向力学特性均衡的三 维微针结构。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用倾斜旋转与传统光刻有机结合的方法 制备SU-8三维微结构，通过调整支架的高度，获得0-90度的支架倾角，然后在水平基板上 放置电机，由电机带动粘附在其上的基片自由旋转，并通过外加在电机上直流电压的控制 转速，将聚二甲基硅氧烷填充到SU-8三维微结构的模具中，脱模后得到中空微针阵列，在 中空微针阵列上溅射金属铬铜复合后再次填充聚二甲基硅氧烷，脱模后得到中空微针阵列 模具，在该模具上填充环氧树脂，然后将底部磨至聚二甲基硅氧烷后脱模，即可得到环氧 树脂空心微针阵列。

本发明包括以下步骤：

第一步，在玻璃基片上旋涂SU8胶，将基片倾斜，在倾斜基片和掩模版并设置微针的 顶角为基片和掩模版的倾斜角度的两倍，然后进行紫外光旋转曝光；

所述的旋转曝光是指：采用功率为3-5mW/cm²的紫外光，对基片和掩模版进行曝光，曝 光时间为25-40分钟，曝光的同时以200-300转/分钟的转速旋转基片和掩模版；

第二步，将基片和掩模版经热烘处理后在基片表面甩涂第二层SU8光刻胶，然后经热 烘处理后进行旋转曝光，最后经热烘处理后，显影得到SU8胶凹锥结构层；

所述的热烘处理是指：25℃至65℃升温25min，65℃保温30分钟，65℃升温至90℃ 25min，90℃保温50min，最后随炉冷却。