[发明专利]平面度自补偿的大面积微加工用多针尖阵列制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积微加工用的多针尖阵列的制备方法。

背景技术

微纳米器件广泛应用于先进制造、航空航天、军事、生物技术、计算机与通信等领域，而微纳米加工技术作为重要的加工技术之一，是实现器件功能结构微纳米化的基础。人们借助微纳米加工技术可以设计和制备具有优异性能的微纳米材料或微纳米结构的器件与装置，发展探测和分析纳米尺度下的物理、化学和生物现象的方法和仪器，准确地表征纳米材料或纳米结构的物性，探索纳米尺度下物质运动的新规律和新现象。而扫描探针技术作为微纳加工的主要技术之一，在其得到广泛应用的同时，随着人类科学研究和工业应用需求的提高，也表现出扫描范围小、扫描速度慢、加工效率低等缺点，其适用范围已不能满足需求，开发一种大面积高效率的微加工方法已成为国内外研究的热点。

相较于扫描探针技术中单针尖的加工模式，多针尖并行加工是一种有效的大面积高效率的微加工方式。而对于多针尖并行加工(大面积微加工)用的多针尖阵列多针尖阵列，目前采用较多的制备方法是激光加工和电镀及刻蚀工艺方法。其缺点是，制备的微针表面较粗糙，所能加工的微针长度受激光散焦限制，同时成本相对较高。此外，倒模的方法也是一种可行的制备多针尖阵列的方法，其制备步骤简单，成本低廉；但由于在倒模过程中镶嵌材料在凝固时体积会收缩，且体积会收缩的程度难以保证一致，导致多针尖阵列的平面度难以保证，而大面积微加工用多针尖阵列平面的齐整是大面积微加工(多针尖并行加工)时，保证加工出的微纳米孔槽、凸起等结构的一致的关键，因此，急需开发出能保证多针尖阵列平面度的多针尖阵列制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面度自补偿的大面积微加工用多针尖阵列制备方法，该方法加工出的多针尖阵列平面度好，各针尖的高度一致；且其制备方法简单、低成本、易于实施。

本发明解决其发明目的，所采用的技术方案为：1.一种平面度自补偿的大面积微加工用多针尖阵列制备方法，其具体作法是：

A、在载玻片上镀一层蜡片薄膜，使用多探针加工设备在蜡片薄膜上进行均匀打点并将蜡片薄膜打穿，在蜡片薄膜上形成均匀排列的圆形的凹槽；

B、将粒径相同的微球逐个置于蜡片薄膜上的各个凹槽中，所述的微球的直径为蜡片薄 膜厚度的5-10倍；

C、用玻片将微球均匀地压入蜡片薄膜，使所有的微球均接触到载玻片；

D、通过K-630特种快固胶将弹性材料片粘接在平整的针尖板上，再在针尖板的弹性材料片表面涂一层紫外胶；

E、将针尖板的紫外胶表面平压在蜡片薄膜的微球上，同时用紫外灯照射紫外胶，直至紫外胶固化，微球粘接在针尖板的弹性材料片上；

F、将针尖板及微球、载玻片一起置于40-50℃的水蒸气中，待蜡片薄膜融化，取走载玻片，清洗掉微球表面残留的蜡，即在针尖板上得到大面积微加工用多针尖阵列。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明在针尖板上粘接弹性材料片，在弹性材料片上再用紫外胶固化粘接针尖(微球)且在紫外胶固化粘接过程中，始终有平整的同一载玻片压在各个针尖(微球)上，在紫外胶固化粘接过程中，位于紫外胶固化收缩程度大的部位的针尖(微球)会在弹性材料片的弹性作用下弹出增高至接触载玻片，而位于紫外胶固化收缩程度小的部位的针尖(微球)会在的载玻片的压力作用下压缩弹性材料片，使该部位的针尖(微球)高度降低至与其它针尖相同；从而实现紫外胶固化粘接过程中各个针尖(微球)高度(平面度)的自补偿；保证了最后固化粘接在针尖板上的各个针尖(微球)高度的一致，加工出的多针尖阵列平面度好。避免了通过倒模镶嵌固定针尖，镶嵌材料凝固时收缩不一致导致的各个针尖(微球)高度不一致的问题。

二、本发明采用的载玻片、微球、弹性材料、特种快固胶、紫外胶等容易购买，价格低。且加工过程中无需对被加工材料表面进行特殊处理，也无需采用激光加工、电镀及刻蚀等工艺及设备。其制备方法简单、低成本、易于实施。

上述的弹性材料片的弹性模量为7-15Mpa厚度为0.1-0.5mm；上述的微球为不锈钢微球、金刚石微球；上述的蜡片薄膜的厚度为10-20um。

弹性模量为7-15MPa，厚度为0.1-0.5mm的弹性材料，对多探针阵列高度差的补偿效果最好。蜡片薄膜厚度为10-20um，既保证了可以在其上打点定位，同时也保证加工时熔融状态下的蜡片对微球(针尖)的污染最小。选用的不锈钢微球、金刚石微球能满足加工出的针尖的硬度，同时易于购买、价格低廉，降低了多针尖阵列的制备成本。