[发明专利]基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法

说明书

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，尤其涉及一种基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法。

背景技术

在微米甚至纳米尺寸进行连接和固定对于微纳器件的制造、固定、修复、测试等具有重要的作用。目前有一些技术可以实现微纳结构的固定和连接，但是存在设备复杂昂贵、工艺复杂、加工后存在污染等问题。例如，聚焦离子束(FIB)、电子束诱导沉积(EBID)技术可以实现微纳米尺度的连接和切割，但需要复杂的仪器设备及高真空和超洁净的环境，并且对被加工器件会造成污染和损伤；利用电子束光刻(EBL)结合溅射、蒸镀等微纳加工方法也可以实现纳米级的固定和连接，但同样需要复杂、昂贵的仪器设备及高真空系统，并且涂胶、去胶、溅射等工艺步骤同样会对器件造成污染和损伤。传统的点胶技术利用压力将胶从中空的针头中推出形成胶滴，由于微米特别是纳米尺度中空针头的制作难度，因此利用点胶法实现微米特别是纳米尺度的固定和连接具有一定的难度。

近年来出现的蘸笔纳米光刻技术(Dip-pen nanolithography，DPN)是利用原子力显微镜(AFM)的探针把″墨水″分子传输至基底表面，使之形成自组装单分子层。DPN作为一种构造微米纳米结构的技术，以其高分辨率、定位准确和直接书写等优点，在物理、化学、生物等领域研究中得到了广泛应用。这种基于蘸笔的流体微量控制技术在基底表面形成的流体面积或图案可由针尖直径、接触时间等参数控制，因此利用这种方法可以实现微米甚至纳米尺度的胶滴，从而实现一种新的微纳尺度固定和连接的方法。。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法，用于解决目前使用的微纳结构的固定和连接方法存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法，其特征是所述方法包括：

步骤101、对基底和待固定样品进行处理，使其基底和待固定样品处于亲胶状态；

步骤102、在探针表面包覆一层液体胶；

步骤103、控制探针与基底接触，使探针与基底之间形成液桥，实现基底和待固定样品的连接。

所述步骤103具体是：

步骤201：拾取待固定样品并放置在基底需要连接的位置；

步骤202：控制探针与基底上需要连接的位置接触，使探针与基底之间形成液桥；

步骤203：待液体胶从探针扩散至基底设定面积或者设定时间后，抬起探针；

步骤204：等待液体胶固化后，完成基底和待固定样品的连接。

所述步骤103具体是：

步骤301：控制探针与基底上需要连接的位置接触，使探针与基底之间形成液桥；

步骤302：待液体胶从探针扩散至基底设定面积或者设定时间后，抬起探针；

步骤303：拾取待固定样品并放置在基底的液体胶胶滴上；

步骤304：等待液体胶固化后，完成基底和待固定样品的连接。

所述液体胶为导电胶或者非导电胶。

所述液体胶为瞬间胶、环氧树脂、厌氧胶水、UV胶水、热熔胶、AB胶或者导电银胶。

所述探针针尖的直径为0.1纳米-10毫米。

所述探针针尖采用金属材料或者非金属材料制成。

所述探针携带存储液体胶的容器或者连续提供液体胶的装置。

所述探针为1个或者多个。

本发明提供的方法与常用的FIB、EBID、EBL等方法相比具有胶滴在微/纳米尺度方便可控、对样品无污染和损伤、无需真空和超净环境、成本低廉等优点。

附图说明

图1是实施基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法的装置结构图；其中，(a)是装置宏观结构图，(b)是显微镜下微观结构图；

图2是利用基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法实现氧化锌线-微石墨岛复合结构制作的原理图；其中，(a)是氧化锌线-微石墨岛复合结构未连接示意图，(b)是包覆液体胶的探针与微石墨岛复合结构接触示意图，(c)是氧化锌线-微石墨岛复合结构连接示意图；

图3是利用基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法实现电连接的原理图；其中，(a)是未实现电连接的示意图，(b)是实现了电连接的示意图；

图4是利用基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法实现微电子封装的原理图；

图5是采用多个探针实现基于蘸笔原理的微纳尺度连接方法的原理图；

图中标记：1-精密机械手及控制器，2-光学显微镜，3-探针，4-液体胶，5-基底，6-待固定样品，7-外壳。