一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1：在基板上涂覆一层光刻胶，然后对光刻胶进行曝光、显影；S2：对步骤S1中的基板进行镀前、电镀、镀后处理；S3：去除步骤S2中所述基板上的光刻胶。本发明专利技术提供的方法制作工艺简单易行、加工周期短，制备得到的精密芯片金属模具的使用寿命长，特别适合于热压、注塑等精密芯片批量生产工艺对精密模具的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密芯片金属模具的制作
，具体涉及一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法。
技术介绍
精密芯片是把化学或生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检验、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，利用微通道网络对整个系统的流体进行控制，从而实现常规化学或生物实验室的各种功能。目前的聚合物精密芯片的加工方法，主要分为直接加工方法（不使用模具）和间接加工方法（使用模具）。直接加工方法，如：使用有机玻璃作为精密芯片的材料，采用激光器在有机玻璃上直接加工精密芯片；但该方法只适用于原型样品的生产，因为激光会破坏微通道表面的形状，精度不高，而且生产周期长，不适合大批量生产。间接加工方法，如：基于模具复制的间接制备方法是现在最主要的有机高分子聚合物芯片的加工方法，这种方法特别适合于聚合物精密芯片的批量制备，因此基于模具的间接加工方法在精密芯片的产业化中具有重要的位置。用于制备精密芯片的模具材料主要包括硅、玻璃、光刻胶等。其中，采用半导体硅作为精密芯片的模具材料，这种工艺路线与较为成熟的半导体及集成电路芯片的微细加工基本相同，但是其加工成本较高，并且硅材料较脆，使得硅模具较难推广应用。采用玻璃作为模具材料，虽然成本较低，但是玻璃作为脆性材料很难适应于注塑成型、热模压成型等大批量芯片生产工艺的要求。采用基于SU-8型光刻胶模具的浇注成型法，可以制备PDMS等弹性高分子材料的精密芯片，但该方法只适应于实验科研，不能用于大批量生产。针对上述精密芯片生产工艺技术难题，仍需研究一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法，本专利技术提供的方法制作工艺简单易行、加工周期短，制备得到的精密芯片金属模具的使用寿命长，特别适合于热压、注塑等精密芯片批量生产工艺对精密模具的要求。本专利技术的另一目的在于提供上述方法制备得到的低成本、高利用率精密芯片金属模具。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1：在基板上涂覆一层光刻胶，然后对光刻胶进行曝光、显影；S2：对步骤S1中的基板进行镀前、电镀、镀后处理；S3：去除步骤S2中所述基板上的光刻胶。在本专利技术中，所述光刻胶可以是正性胶或负性胶；优选地，所述光刻胶为正性胶。更为优选地，所述光刻胶为市售的PR-2000SA系列正性光刻胶。优选地，所述曝光和显影包括：对光刻胶进行前烘处理；借助掩膜板对前烘处理后的光刻胶进行曝光；对曝光后的光刻胶进行显影；对显影后的光刻胶进行后烘处理。优选地，所述前烘处理包括：将涂覆光刻胶的基板放置在70～80℃的水平热盘上软烘10～15min；然后室温下自然凝固10小时以上。优选地，所述曝光包括：将带有微通道图案的掩膜板紧贴在光刻胶上后，在紫外光下曝光；所述显影包括：将曝光后的涂覆有光刻胶的基板放入碳酸钠溶液中进行显影。优选地，所述后烘处理包括：将显影后的基板于65℃条件下烘烤10min，然后于130℃下烘烤10min。优选地，所述镀前处理为化学腐蚀处理或物理蚀刻处理；所述化学腐蚀处理为采用质量浓度为盐酸或三氯化铁等进行化学腐蚀工艺；所述物理蚀刻处理为采用等离子溅射等物理蚀刻工艺。优选地，所述电镀处理包括：采用镀镍、镀铜、镀铬等电镀工艺；所述镀镍的工艺为：采用氨基磺酸镍400g/L，氯化镍15g/L，硼酸35g/L，十二烷基磺酸钠0.09g/的电解质溶液L，在温度48℃，pH值4±0.2下，采用电流密度1至3A/dm2电镀操作。优选地，所述镀后处理工艺可以采用机械抛光平坦化处理。在本专利技术中，所述镀后处理包括：先用1200目水砂纸抛光5分钟，再用2000目水砂纸抛光10分钟，换用3000目水砂纸抛光15分钟，最后用5000目水砂纸抛光20分钟。优选地，步骤S3中所述去除光刻胶包括：将抛光后的精密芯片金属模具放入氢氧化钠溶液中超声清洗10分钟以上；优选地，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为5%。在本专利技术中，所述基板可以是黄铜片、紫铜片、不锈钢片、镍片等抛光的金属材料。优选地，所述基板材料为抛光的黄铜片。优选地，所述基板的厚度为3～5mm。上述制备方法制备得到的低成本、高利用率精密芯片金属模具。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术中提供的基于光刻、电镀、机械抛光等技术的精密芯片金属模具的制备方法可以在较短时间内制备得到低成本、高质量、高利用率（反复多次用于芯片的注塑或模压生产）的金属模具，解决了现有精密芯片金属模具制备成本高、模具寿命短等问题。本专利技术提供的方法具有加工成本低廉、加工周期短、模具使用寿命长的优点，并且制作工艺简单易行、模具材质坚硬，特别适合于热压、注塑等精密芯片批量生产工艺对精密模具的要求，可以实现大批量低成本制备热塑性材料的精密芯片，适应于不同芯片材料如PMMA、PC、PET、POM等的生产。附图说明图1是实施例1提供的精密芯片金属模具制备方法的工艺流程图；图2A到图2G是实施例1中精密芯片金属模具制备方法的操作流程示意图；图3是实施例1制备得到的一种精密芯片金属模具的示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例来进一步详细阐述本专利技术。本专利技术以下实施例为本专利技术较佳的实施方式，本专利技术主要阐述所述菌株以及基于所述菌株的应用思想，实施方式中简单参数的替换不能一一在实施例中赘述，但并不因此限制本专利技术的保护范围，其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，应被视为等效的置换方式，包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1本实施例提供了一种低成本、高利用率的精密芯片金属模具的制备方法。如图1所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S112：步骤S102，在基板上覆盖光刻胶。步骤S104，对光刻胶进行曝光和显影；可以利用预定图案的掩模板对光刻胶进行曝光和显影。步骤S106，曝光和显影后，对基板进行镀前处理；镀前处理可以采用盐酸、三氯化铁等化学蚀刻方法。步骤S108，镀前处理后，对基板进行电镀处理；电镀金属可以是镍、铜、铬等。步骤S110，电镀处理后，进行镀后处理；镀后处理采用机械抛光处理。步骤S112，去除光刻胶，直接得到金属模具。在本专利技术中，通过在基板上涂覆光刻胶，以及在曝光和显影后，对基底进行电镀处理，最后经一系列镀后处理工艺，能够得到高利用率的精密芯片金属模具。图2A到图2G是根据本实施例提供的精密芯片金属模具的制备方法的流程示意图。包括以下步骤：如图2A所示，在基板10上涂覆光刻胶12。在本实施例中，所述基板的厚度为3～5mm，所述光刻胶为市售的PR-2000SA光刻胶，并且所述光刻胶的涂覆厚度为100微米。如图2B所示，在光刻胶12上覆盖掩模板14，然后对光刻胶12进行紫外线16曝光处理。如图2C所示，对曝光后的光刻胶18进行显影，从而将曝光后的光刻胶18去除，得到残留的光刻胶20，残留的光刻胶20构成预定的图样，从而得到如图2C所示的结构。对光刻胶进行曝光和显影包括：对光刻胶进行前烘处理；对前烘处理后的光刻胶进行曝光；对曝光后的光刻胶进行后烘处理；对后烘处理后的光刻胶进行显影。上述前烘处理可以包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：在基板上涂覆一层光刻胶，然后对光刻胶进行曝光、显影；S2：对步骤S1中的基板进行镀前、电镀、镀后处理；S3：去除步骤S2中所述基板上的光刻胶。

【技术特征摘要】
1.一种低成本、高利用率精密芯片金属模具的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：在基板上涂覆一层光刻胶，然后对光刻胶进行曝光、显影；S2：对步骤S1中的基板进行镀前、电镀、镀后处理；S3：去除步骤S2中所述基板上的光刻胶。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述光刻胶为正性胶。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述光刻胶为市售的PR-2000SA系列正性光刻胶。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述曝光和显影包括：对光刻胶进行前烘处理；借助掩膜板对前烘处理后的光刻胶进行曝光；对曝光后的光刻胶进行显影；对显影后的光刻胶进行后烘处理。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述前烘处理包括：将涂覆光刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫远东，莫德云，王小卉，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：广东;44