1、隨著 MEMS技術(shù)的發(fā)展，微流控芯片分析技術(shù)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)等方面的應(yīng)用越來越廣泛。金屬模具作為微流控芯片制作過程中的核心器件，在微流控芯片的產(chǎn)業(yè)化過程中起著重要的作用?；跓o背板生長工藝的金屬微流控芯片模具由于具有精度高、制作相對簡單、壽命相對較高的優(yōu)點(diǎn)，在注塑、熱壓等批量生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。但是，基于微電鑄工藝制作的模具存在鑄層與基底結(jié)合力差的問題，會影響模具的制作成功率和使用壽命。本文以雙十字微流控芯片模具為研究對象，探

2、究了通過掩膜電化學(xué)刻蝕與微電鑄工藝相結(jié)合制作模具的可行性。本文主要成果有以下幾個方面：
　?。?）鑄層與基底的剪切強(qiáng)度測量。根據(jù)剪切法測量原理搭建了鑄層與基底剪切力測量平臺，設(shè)計(jì)制作了金屬夾具。選用直接電鑄、酸洗20s后電鑄、電化學(xué)刻蝕5min后電鑄和電化學(xué)刻蝕10min后電鑄四組參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測量了各參數(shù)下鑄層與基底的剪切強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各參數(shù)下鑄層與基底的剪切強(qiáng)度平均值分別為52.1MPa、103.4MPa、158.2MP

3、a和229.7MPa，酸洗20s、刻蝕5min和10min分別將鑄層與基底的剪切強(qiáng)度提高了98.5%、203.6%和340.9%。
　?。?）分析了酸洗和電化學(xué)刻蝕工藝提高鑄層與基底結(jié)合強(qiáng)度的機(jī)理。酸洗工藝主要通過酸的溶解、清洗和化學(xué)腐蝕作用，改善金屬基底的表面質(zhì)量，從而提高鑄層與基底的界面結(jié)合強(qiáng)度。電化學(xué)刻蝕工藝主要通過刻蝕一定深度形成“樁基”和側(cè)蝕增大基底的實(shí)際裸露面積來提高鑄層與基底的界面結(jié)合強(qiáng)度。
　?。?）分析了電

4、流密度參數(shù)和刻蝕時間對刻蝕深度均勻性和側(cè)蝕量的影響。結(jié)果表明，隨著電流密度增大和刻蝕時間延長，刻蝕深度均勻性逐漸變好，側(cè)蝕量變大?？涛g深度與單側(cè)側(cè)蝕量的比值大約為1:1。但當(dāng)在10A/dm2的電流密度下進(jìn)行刻蝕時，局部發(fā)生了較為嚴(yán)重的側(cè)蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致了膠膜翹起脫落。而在5A/dm2電流密度下進(jìn)行刻蝕能夠得到良好的刻蝕形貌。
　　（4）在直接電鑄、刻蝕5min后電鑄和刻蝕10min后電鑄三組工藝參數(shù)下進(jìn)行了雙十字微流控芯片模具的制作。