專利名稱:一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于微納制造領(lǐng)域,具體涉及一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法。
背景技術(shù):
微納米成形技術(shù)廣泛應(yīng)用于微電子制造,微全分析系統(tǒng)(μ TAS),MEMS器件加工等領(lǐng)域。然而粒子束直寫、紫外光刻或X射線光刻雖然有非常高的分辨率,但效率低、成本高,限制了其在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。納米壓印技術(shù)具有高分辨率、高效、低成本的特點(diǎn),但較大的機(jī)械壓力以及對(duì)平坦化襯底和模具的要求,限制了其在非平坦表面上復(fù)形的應(yīng)用。毛細(xì)微注塑成形(MIMC)技術(shù)不但具有壓印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)不要求襯底的平整性,不需要外界機(jī)械壓力,并且毛細(xì)微注塑成形(MIMC)技術(shù)作為一種光刻方法可以獲得無(wú)留膜的阻蝕膠層。然而傳統(tǒng)的MIMC技術(shù)對(duì)長(zhǎng)程的微流道填充需要較長(zhǎng)的時(shí)間,并且尺寸越小所需要的毛細(xì)填充時(shí)間越長(zhǎng)。溶劑輔助型毛細(xì)微注塑成形(MIMC)技術(shù)雖然可以克服長(zhǎng)流道難填充的限制,但是對(duì)阻蝕膠和溶劑匹配性的要求限制了某些阻蝕膠材料的應(yīng)用。流體介電泳效應(yīng)和電毛細(xì)效應(yīng)在微流控中已獲得廣泛的應(yīng)用,即利用電場(chǎng)產(chǎn)生的介電泳力或電毛細(xì)力來(lái)控制微小液體的流動(dòng)。因此可利用電場(chǎng)介電泳力或電毛細(xì)力來(lái)驅(qū)動(dòng)液體在毛細(xì)管道中做長(zhǎng)程快速流動(dòng),提高傳統(tǒng)毛細(xì)微注塑成形(MIMC)效率和復(fù)形長(zhǎng)度。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的目的在于提供一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法,具有增大了毛細(xì)流動(dòng)的長(zhǎng)度,減小了流動(dòng)時(shí)間,提高了流動(dòng)效率的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法,包括以下步驟1)加工柔性透明導(dǎo)電模具在硅上刻蝕出所需的凹形圖案結(jié)構(gòu),得到母模具,再將硅橡膠澆注在母模具上并用帶有透明導(dǎo)電層的柔性塑料片壓在硅橡膠上,硅橡膠固化后脫模得到凸形的柔性透明導(dǎo)電模具,2)拼合微/納流道將柔性透明導(dǎo)電模具放置在襯底上,使柔性導(dǎo)電模具與襯底接觸,柔性透明導(dǎo)電模具的凸形部分和襯底之間就會(huì)拼合成兩端通透的微/納流道,3)滴膠并施加電壓在拼合的流道一端滴加光固化樹脂液滴,滴加量要足以淹沒流道高度,體積大于流道的總?cè)莘e,然后在柔性透明導(dǎo)電模具的導(dǎo)電層和襯底之間施加直流電壓,電壓大小要保證不使模具的介電層不被擊穿,在50V 500V之間,光固化樹脂會(huì)向流道的另一端流動(dòng),4)固化并脫模待光固化樹脂流動(dòng)到流道的另一端后,采用紫外光照固化光固化樹脂并脫模,即可得到無(wú)留膜的微/納圖案。采用帶有導(dǎo)電層的柔性透明模具,在該模具和襯底間施加電壓,所產(chǎn)生的電場(chǎng)力可驅(qū)動(dòng)光固化樹脂從毛細(xì)流道的一端向另一端流動(dòng),可實(shí)現(xiàn)光固化樹脂在流道中的快速填充,并最終復(fù)制出微/納米圖案。
由于光固化樹脂在微/納流道中的流動(dòng)驅(qū)動(dòng)力既有自然毛細(xì)力又有電場(chǎng)力,電場(chǎng)力增大了流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力,故而具有增大了毛細(xì)流動(dòng)的長(zhǎng)度,減小了流動(dòng)時(shí)間,提高了流動(dòng)效率的優(yōu)點(diǎn)。
、圖1是本發(fā)明母模具斷面示意圖。圖2是本發(fā)明在母模具上澆注硅橡膠示意圖。圖3是本發(fā)明在硅橡膠上壓蓋一帶有導(dǎo)電層的柔性透明背襯,然后固化硅橡膠的示意圖。圖4是從母模具上脫模后得到本發(fā)明所需的柔性透明導(dǎo)電模具的斷面示意圖。圖5是本發(fā)明將模具放置在襯底上,使模具的硅橡膠結(jié)構(gòu)與襯底接觸,并形成兩端通透的毛細(xì)流道的示意圖。圖6是本發(fā)明在毛細(xì)流道的一端滴加液滴示意圖。圖7是本發(fā)明在模具的導(dǎo)電層和襯底之間施加一定電壓示意圖。圖8是本發(fā)明固化光固化樹脂示意圖。圖9是本發(fā)明脫模后所得微/納結(jié)構(gòu)的三維示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法,包括以下步驟1)加工柔性透明導(dǎo)電模具參照?qǐng)D1,在硅上刻蝕出所需的凹形圖案結(jié)構(gòu),得到母模具1,參照?qǐng)D2,再將硅橡膠2澆注在母模具1上,并對(duì)該體系抽真空使硅橡膠2充分填充進(jìn)母模具的結(jié)構(gòu)腔體中,參照?qǐng)D3,用帶有透明導(dǎo)電層4的柔性塑料片3壓在硅橡膠2上,硅橡膠2固化后,參照?qǐng)D4,脫模即可得到本發(fā)明所需的凸形的柔性透明導(dǎo)電模具,2)拼合微/納流道參照?qǐng)D5,將柔性透明導(dǎo)電模具放置在襯底5上,使柔性透明導(dǎo)電模具與襯底5接觸,襯底5為硅片或載玻片,在柔性透明導(dǎo)電模具的凸形部分和襯底5之間會(huì)拼合成兩端通透的微/納流道,3)滴膠并施加電壓參照?qǐng)D6,在拼合的流道一端滴加光固化樹脂6液滴,滴加量要足以淹沒流道高度,體積大于流道的總?cè)莘e,參照?qǐng)D7,在柔性導(dǎo)電模具的導(dǎo)電層4和襯底5之間施加直流電壓7,電壓大小要保證不使模具結(jié)構(gòu)被擊穿,在50V 500V之間,光固化樹脂6會(huì)向流道的另一端流動(dòng),4)固化并脫模參照?qǐng)D8,待光固化樹脂6流動(dòng)到流道的另一端后,采用紫外光照8使光固化樹脂交聯(lián)固化,參照?qǐng)D9,脫模,即可得到無(wú)留膜的微/納圖案。毛細(xì)流道是由上下兩電極及硅橡膠結(jié)構(gòu)組成,在兩個(gè)電極間施加電壓會(huì)使流道中的光固化樹脂表面富集自由電荷或極化電荷,表面電荷受到的電場(chǎng)力會(huì)拉動(dòng)流體向流道的另一端流動(dòng),在硅橡膠不被擊穿的情況下,施加電壓越大光固化樹脂受到的電場(chǎng)力越大,流動(dòng)速度越快。利用電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)光固化樹脂在毛細(xì)流道中做長(zhǎng)程快速流動(dòng),可以有效提高傳統(tǒng)MIMC的效率,擴(kuò)大了成形材料的選擇范圍。
權(quán)利要求
1. 一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法,其特征在于,包括以下步驟1)加工柔性透明導(dǎo)電模具在硅上刻蝕出所需的凹形圖案結(jié)構(gòu),得到母模具,再將硅橡膠澆注在母模具上并用帶有透明導(dǎo)電層的柔性塑料片壓在硅橡膠上,硅橡膠固化后脫模得到凸形的柔性透明導(dǎo)電模具,2)拼合微/納流道將柔性透明導(dǎo)電模具放置在襯底上,使柔性導(dǎo)電模具與襯底接觸,柔性透明導(dǎo)電模具的凸形部分和襯底之間就會(huì)拼合成兩端通透的微/納流道,3)滴膠并施加電壓在拼合的流道一端滴加光固化樹脂液滴,滴加量要足以淹沒流道高度,體積大于流道的總?cè)莘e,并在柔性透明導(dǎo)電模具的導(dǎo)電層和襯底之間施加電壓,電壓大小要保證不使模具結(jié)構(gòu)被擊穿,在50V 500V之間,光固化樹脂會(huì)向流道的另一端流動(dòng),4)固化并脫模待光固化樹脂流動(dòng)到流道的另一端后,采用紫外光照固化光固化樹脂并脫模,即可得到無(wú)留膜的微/納圖案。
全文摘要
一種電場(chǎng)增強(qiáng)的毛細(xì)微注塑成形方法,先在硅上刻蝕出所需的圖案結(jié)構(gòu),得到母模具,再將硅橡膠澆注在母模具上并用帶有透明導(dǎo)電層的柔性塑料片壓在硅橡膠上,硅橡膠固化后脫模得到柔性透明導(dǎo)電模具,然后將柔性導(dǎo)電模具放置在襯底上,柔性導(dǎo)電模具和襯底之間會(huì)拼合成兩端通透的微/納流道,再在拼合的流道一端滴加光固化樹脂液滴,并在柔性導(dǎo)電模具的導(dǎo)電層和襯底之間施加電壓,光固化樹脂會(huì)向流道的另一端流動(dòng),最后待光固化樹脂流動(dòng)到流道的另一端后,固化光固化樹脂并脫模,即可得到無(wú)留膜的微/納圖案,本發(fā)明具有增大了毛細(xì)流動(dòng)的長(zhǎng)度,減小了流動(dòng)時(shí)間,提高了流動(dòng)效率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C35/08GK102390103SQ20111019309
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者丁玉成, 劉紅忠, 李祥明, 田洪淼, 邵金友, 黎相孟 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)