[發(fā)明專利]一種微納結(jié)構(gòu)封閉管道及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN105314591B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 平財明;徐厚嘉;劉升升;方建聰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海量子繪景電子股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種微納結(jié)構(gòu)封閉管道及其制備方法。

背景技術(shù)

微納米結(jié)構(gòu)尺度的封閉管道的制備可以應(yīng)用微機電系統(tǒng)(MEMS)的工藝在一塊硅片上實現(xiàn)。一般來說，MEMS中制備微納米封閉管道首先是在硅片上涂覆一層光刻膠作為犧牲層，所述犧牲層一般包括PI等有機材料，或銅、硅等無機材料，或直接在硅片表面制備的一層氧化層，利用特制的掩膜版使部分光刻膠分解后顯出特定互聯(lián)圖形；而后沉積結(jié)構(gòu)層，在結(jié)構(gòu)層上通過刻蝕工藝制備一通孔到犧牲層表面為止；隨后注入丙酮或其它堿性溶劑，溶劑透過通孔溶化光刻膠，光刻膠制成的犧牲層就被去除了，結(jié)構(gòu)層下形成了空腔；因為結(jié)構(gòu)層上還開有通孔以及間隙，需要進行密封，方法有多種，包括簡單的涂覆環(huán)氧樹脂或光刻膠、化學(xué)氣相沉積密封層、結(jié)構(gòu)層表面氧化與晶圓鍵合等。還有一種普遍應(yīng)用的方法是在光刻膠曝光成形后，直接刻蝕硅片形成圖形，繼而將有圖形的硅片與有圖形的蓋板(玻璃或者硅片)進行鍵合，構(gòu)成微納米級的封閉管道。

但這樣制備微納米尺度的封閉管道工藝復(fù)雜，需要穩(wěn)定的工作環(huán)境、多種昂貴的專業(yè)設(shè)備、復(fù)雜的材料調(diào)配以及熟練的操作人員，投入成本大，制備的產(chǎn)品精度高；但不耐熱耐壓，成本高昂，而且以硅片為基板，沒有可撓折能力。

現(xiàn)階段出現(xiàn)了一種更經(jīng)濟更有效率的微納米封閉管道的制備方法。在柔性或者玻璃、金屬以及陶瓷表面涂覆一層壓印膠，應(yīng)用一表面具有凸起結(jié)構(gòu)的模板在壓印膠上進行壓印，或者涂覆結(jié)構(gòu)膠-光刻膠，使用掩膜版進行刻蝕形成一系列微納米溝槽；應(yīng)用濺射或電鍍技術(shù)，在凝固成型的壓印膠表面覆蓋一薄金屬層，該金屬可以為銅等良導(dǎo)熱材料，該金屬層致密，導(dǎo)熱性優(yōu)異；準備一片與基材長寬相同的金屬薄膜，該金屬可以為銅等良導(dǎo)熱材料，利用特種膠水將金屬薄膜與基材結(jié)構(gòu)面粘合，將原來的微納米級溝槽構(gòu)成封閉管道。

這樣的微納米尺度的封閉管道工藝簡單，各方面投入小，成本較低，柔性基材的選用使產(chǎn)品具有可撓性；但使用膠水粘合，膠的流動性控制不好容易封死管道，產(chǎn)品整體厚度增加，管道的密封性有待考量，可能會影響使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種微納結(jié)構(gòu)封閉管道及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中微納結(jié)構(gòu)封閉管道及其制備的技術(shù)難度大，成本高，不耐高溫高壓或管道容易堵塞、密封性能低、厚度較大等問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種微納結(jié)構(gòu)封閉管道的制備方法，至少包括以下步驟：

1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料層，于所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結(jié)構(gòu)；

2)于所述柔性材料層及各凹槽結(jié)構(gòu)的表面形成金屬層；

3)提供一金屬薄膜，采用超聲波焊接工藝實現(xiàn)所述金屬薄膜與所述金屬層面與面的熔合焊接，形成多個封閉管道。

作為本發(fā)明的微納結(jié)構(gòu)封閉管道的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)包括以下步驟：

1-1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料層；

1-2)提供一表面具有凸起結(jié)構(gòu)的模具，藉由該模具采用壓印的方法于所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結(jié)構(gòu)；

或者包括以下步驟：

1-1)提供一基底，于所述基底表面形成柔性材料層；

1-2)于所述柔性材料層表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層，藉由所述掩膜層于所述柔性材料層表面刻蝕出多個凹槽結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的微納結(jié)構(gòu)封閉管道的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)包括以下步驟：

2-1)于柔性材料層及各凹槽結(jié)構(gòu)的表面形成種子層；

2-2)通過電鍍或化學(xué)鍍的方法于所述種子層表面形成金屬層；

或者包括以下步驟：

直接采用濺射法于所述柔性材料層及各凹槽結(jié)構(gòu)的表面形成金屬層。

作為本發(fā)明的微納結(jié)構(gòu)封閉管道的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，采用超聲焊接設(shè)備的焊接頭對所述金屬薄膜施加壓力并焊接焊接頭接觸區(qū)域的金屬薄膜與金屬層，并連續(xù)移動接觸區(qū)域最終使整片金屬薄膜與所述金屬層表面形成分子間的熔合，以形成多個封閉管道。

作為本發(fā)明的微納結(jié)構(gòu)封閉管道的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述基底包括玻璃基底、陶瓷基底、鋁箔、銅箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一種。

作為本發(fā)明的微納結(jié)構(gòu)封閉管道的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述金屬層的材料包括銅層及鋁層，所述金屬薄膜包括銅箔及鋁箔。

本發(fā)明還提供一種微納結(jié)構(gòu)封閉管道，包括：

基底；