[发明专利]一种电铸模具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微流控芯片制备技术领域，尤其涉及一种电铸模具及其制备方法。

背景技术

光刻技术广泛应用于微流控芯片的制备领域，光刻的质量直接影响到制备金属阳模及其微流控芯片的质量。优化调整模具的制备方法对提高产品质量起着至关重要的作用。

SU-8光刻胶克服了普通光刻胶采用UV光刻深宽比不足的问题，十分适合于制备高深宽比微结构，因此SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低，且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致，可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形；它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性；SU-8在受到紫外辐射后发生交联，是一种化学扩大负性胶，可以形成台阶等结构复杂的图形；且SU-8胶不导电，在电镀时可以直接作为绝缘体使用。由于它具有较多优点，SU-8胶正被逐渐应用于MFMS、芯片封装和微加工等领域。直接采用SU-8光刻胶来制备深宽比高的微结构与微零件是微加工领域的一项新技术。

SU-8等负性光刻胶广泛应用于PDMS微流控芯片及其微流控芯片金属模具的制备领域。用SU-8光刻，借助磁控表面金属化，然后利用电铸机制备出可用注塑的金属，此工艺是快速注塑制备生物芯片常用的工艺。但是SU-8光刻胶曝光经过电铸厚，会和电铸模具很好的粘附在一起，用常规方法很难剥离掉。

SU-8具有一定的机械强度，可以作为部分产品器件。被曝光显影的SU-8光刻胶可以强酸、强碱的腐蚀以及耐温高达到200℃。通常去除SU-8光刻胶需要Piranha溶液(浓硫酸+双氧水)，即“虎鱼”溶液，此溶液十分危险，并且对金属也有很强的腐蚀性。

被曝光显影的SU-8光刻胶，借助磁控溅射使其表面金属化，作为电铸机的阴极放入电铸池内。经过长时间的电铸，可以制备出于SU-8光刻图案相同的金属模具，例如镍模具。但是通过长时间的电铸，镍模具与SU-8光刻胶有非常强的粘附力使SU-8胶膜与镍很牢的粘在一起。如果用“虎鱼”溶液浸泡，SU-8光刻胶可以去除，但是镍模具也会很严重的腐蚀；有人尝试用高温来灰化电铸厚的镍模具，这样会使镍模具表面留下很多SU-8光刻胶灰化后的痕迹。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足，提出了一种电铸模具的制备方法，该方法主要是针对负性光刻胶与电铸模具如何剥离进行改进。借助此方法可以快速、高效的制备出表面光洁、无损伤的金属模具，在很大程度上提高了电铸模具与光刻胶的剥离效率，以及电铸模具的质量。

第一方面，本发明提供了一种电铸模具的制备方法，所述方法包括：根据微流控设计的图形，设计负性掩模板；在衬底上旋涂负性光刻胶；利用所述负性掩模板对所述衬底上的光刻胶进行曝光处理；对所述曝光处理后的光刻胶进行显影处理，得到光刻胶图形；对所述光刻胶图形进行表面金属化处理；对所述表面金属化的光刻图形进行电铸处理，得到电铸模具；将所述电铸模具在碱性溶液中浸泡，获得去除光刻胶的电铸模具。

优选地，对所述衬底上的光刻胶进行曝光处理之前，还包括：对所述衬底上的光刻胶进行烘焙处理。

优选地，对所述曝光处理后的光刻胶进行显影处理之前，还包括：对所述曝光处理后的光刻胶进行烘焙处理。

优选地，所述对所述光刻胶图形进行表面金属化处理，包括：对所述光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀。

优选地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，其浓度为8-20％。

优选地，所述衬底为硅材料。

优选地，所述电铸模具的拔模角不大于90度。

第二方面，本发明提供了一种如上述第一方面所述的电铸模具的制备方法制备的电铸模具。

本发明提供了一种电铸模具及其制备方法，主要是针对负性光刻胶与电铸模具如何剥离进行了改进，在对光刻胶图形进行表面金属化处理过程中，首先对所述光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀。最后利用铝牺牲层易溶于碱性溶液，且电铸模具在碱性溶液中不受腐蚀的原理，将电铸后的模具放在碱性溶液中浸泡，最终获得表面光滑的电铸模具。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的电铸模具的制备方法流程图；

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。