以微流道为例探讨不同制程方式之研究-龙华科技大学.PDF

以微流道為例探討不同製程方式之研究 以微流道為例探討不同製程方式之研究 沈永康 1 洪榮宏 2 1 2 龍華科技大學 龍華科技大學 機械工程系 工程技術研究所 摘要 本文以微流道為例，針對不同材質模仁於微熱壓成形以及微細磨料噴射加工進行 研究。在金屬模仁製作部分，首先在矽晶圓塗佈上 SU-8負光阻，經由 UV 光將光罩的 圖形轉移在 SU-8 光阻上，接著熱蒸鍍上一層種子層，再結合微電鑄技術，製作出鎳、 銅、鎳-鈷三種材質模仁及經由曝光顯影再配合 ICP 深蝕刻技術得到矽材質模仁。最後 使用微熱壓成形機進行微熱壓成形在 COP 薄膜上之研究，並利用AFM 探討不同製程 參數與不同材質模仁對於微流體晶片表面粗糙度的影響對成品品質影響。此外本研究 以於蘇打玻璃基材( soda glass )上製作微流道，寬度為 100μm ，深度為60-140μm微流 道。本研究以直徑 30μm 之氧化鋁(Al O )為微細磨料粒子，對於不同因子(磨料噴射壓 2 3 力、噴嘴/基材距離、屏罩材料等)之製程參數，使用單一變數法尋找製作微流道之最佳 化製程參數。 實驗結果顯示，在微熱壓實驗中，影響粗糙度最重要的製程參數為脫模溫度；於 微細磨料噴射加工中微流道之深度隨著磨料噴射壓力增大而增加，而微流道之深度隨 著噴嘴 /基材距離增加而減少。本研究以微細磨料噴射加工所製作之微流道僅需 50秒左 右，而傳統以半導體蝕刻約需幾天，在時效上較為快速。 關鍵詞： 微熱壓成形，微細磨料噴射加工，表面粗糙度，微流道，單一變數法。 1. 前言 出成形(Micro Injection Molding) 、微射出 近年來精密製造技術的蓬勃發展，微 壓縮成形 (Micro Injection-Compression 機電技術應用在製作奈微米尺寸之奈微 Molding)和 熱 壓 成 形 (Hot Embossing 機電元件技術亦不斷推陳出新，其基礎及 Molding) 。近年來，配合著相關產業的提 應用更涵蓋了工程、科學和生物醫學等領 昇發展，如 3C 產品（ Computer ， 域。 Consumer ，Communication ）等，已深受 微機電元件技術，與傳統的積體電路結構 重視，相對於產品輕、薄、短、小的發展 相比，微機電元件結構特徵有下列幾種形 趨勢，預估微成形技術亦將蓬勃發展。然 式(1) ：(a)三維微結構 (b)高深寬比 (c)可 而相關的產品設計、機台設計、模具設 動性結構 (d) 多元性材料。 計、成形參數的控制及其對產品精度影響 微結構 (microstructure)被定義為一精