一种单晶硅微针结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种单晶硅微针结构，涉及微纳加工技术领域，包括基底和以阵列形式排列在所述基底上表面的微针单体；所述微针单体的形状为楔形结构，且具有首尾连接的第一侧面、第二侧面和斜面；所述微针单体的密度为3

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅微针结构


[0001]本技术涉及微纳加工
，尤其涉及一种单晶硅微针结构。

技术介绍

[0002]微针技术起源是在医疗领域，传统的药物摄入方式主要是口服、涂抹、注射这几种，但是口服药物存在首过代谢效应，肝脏和肠胃的消化分解会使很多药物效果下降，涂抹药物的话，皮肤屏障也极大的限制了药物的吸收，注射方式最为直接高效，但过程给病患带来极大的恐惧和痛苦。在这样的背景下，研究人员开始考虑利用工具打开皮肤屏障再输送药物的方式，演化到现在就是微针透皮给药技术。所谓的微针，一般指的是长度在几个毫米以下的针头阵列，能够在内脏或者皮肤上打开多个渗透通道，实现药物的输送。微针一般会精确控制穿刺深度，并且形成区域性通道，使药物在通道区域充分吸收，常用于皮肤相关的疾病治疗、肌肤改善等。
[0003]目前最常见的微针是由很多根金属针排列形成的阵列，针头长度在0.5
‑
3mm，穿刺深度到达真皮层，使用时痛感明显，一般需要配合表皮敷麻，过程伴随出血，并且由于加工工艺的限制，微针的密度较底，每次穿刺仅能形成不足100个通道。比较先进的微针是采用单晶硅材料加工制备的微针，采用半导体光刻、刻蚀等加工工艺，最尖端直径可以小于1微米。硅微针一般长度在0.1～0.3mm，主要针对表皮层穿刺，因为规避了真皮层的血管和大部分神经，使用过程一般是无痛或者微痛，并且不伴随出血，每次穿刺可以形成数百个渗透通道。硅微针也经常用来作为注塑模具，通过翻模注塑工艺，进一步制备可溶微针贴片产品。
[0004]申请号为CN201910277913.0的中国专利公开了一种单晶硅高通量微针结构，包括单晶硅衬底、单晶硅微针针体阵列和通量孔，所述单晶硅微针针体阵列均匀分布在所述单晶硅衬底上表面，所述通量孔为单个或多个，贯穿设置于所述单晶硅衬底上，所述通量孔和所述单晶硅微针针体阵列互不干涉，所述单晶硅微针针体阵列中的微针针体为实心针体，所述实心针体轴线与单晶硅衬底表面垂直，所述实心针体为圆锥状或多棱锥状，所述单晶硅微针针体阵列排布形式为蜂窝型、方型或三角型中的一种。在微针周围分布有多个贯通孔，用于持续提供药液进行皮下渗透。
[0005]申请号为CN200310122500.4的中国专利公开了一种微型实心硅针阵列芯片及其制备方法和用途，利用光刻、湿蚀刻和等离子体干蚀刻及镀膜等微机电加工(MEMS)技术制作微针实心阵列芯片。在微针的侧面开有侧槽，结合双面对准光刻技术，在实心微针的背面制作了一个至多个储药池，储药池与实心微针面相连接可以增加给药量。
[0006]然而，目前市场上的硅微针制备技术，大多采用单步湿法腐蚀技术，利用单晶硅的各向异性腐蚀特性，形成多棱锥形微针结构，这种技术最大的缺点是无法制备高密度微针，微针的针尖最小距离接近微针高度的两倍，因此单位面积上的微针数量较少，作为模具进一步制备出的可溶微针搭载的药剂容量也很小，在应用上有较大的限制。微针密度不高，微针的针尖最小距离接近微针高度的两倍，单位面积形成的渗透通道少；作为模具翻模注塑后形成的可溶微针载药量小，应用限制大。
[0007]因此，需要提供一种单晶硅微针结构，实现高密度排列，在单位面积内建立的渗透通道数量远远超过现有单晶硅微针产品。

技术实现思路

[0008]基于以上问题，本技术的目的在于提供了一种单晶硅微针结构。
[0009]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0010]一种单晶硅微针结构，包括基底和以阵列形式排列在所述基底上表面的微针单体；微针单体与所述基底一体成型。
[0011]所述微针单体的形状为楔形结构，且具有首尾连接的第一侧面、第二侧面和斜面；所述第一侧面和所述第二侧面的交界线与所述斜面和所述基底的上表面的交界线之间的垂直距离为L，所述微针单体的高度为H，则H/tan56.75
°
≤L≤H/tan52.75
°
。
[0012]优选地，所述第一侧面与第二侧面相对于所述斜面对称设置。
[0013]优选地，所述第一侧面与所述基底上表面之间、所述第二侧面与所述基底上表面之间的夹角范围均为90
°±5°
。
[0014]优选地，所述斜面与所述基底上表面之间的夹角为α，则α的取值范围为52.75
°
≤α≤56.75
°
。
[0015]优选地，所述微针单体的密度为3
‑
200个/mm2。
[0016]优选地，所述微针单体的高度为50
‑
800微米。
[0017]优选地，所述相邻两个微针单体之间的距离大于等于2微米。
[0018]优选地，所述斜面和所述基底的上表面的交界处的宽度大于等于2微米。
[0019]与现有技术相比，本技术有以下优势：
[0020]本技术中微针针尖距离与微针高度无关，仅跟微针宽度有关，因此可以制备高密度的微针阵列。本技术的针尖距离取决于所设计的微针在平面上的投影形状和排列方法，所述第一侧面和所述第二侧面的交界线与所述斜面和所述基底的上表面的交界线之间的垂直距离L，所指的是微针在基底的上表面的投影的尖端与斜面和所述基底的上表面的交界线之间的距离，与微针高度H的关系满足H/tan56.75
°
≤L≤H/tan52.75
°
,微针投影的宽度大于最小加工线款(2μm以上)即可，因此，相比于市面现有的多棱锥形单晶硅微针，该技术可以大幅提高微针排列密度。
[0021]本技术的单晶硅微针结构是楔形微针结构，尖端锐利，可以轻易突破皮肤结构，将针体送至皮内，在作为模具进一步采用翻模、注塑工艺制备可溶微针时，具有良好的穿刺性能和载药性能。
附图说明
[0022]图1为本技术一种单晶硅微针结构的结构示意图；
[0023]图2为本技术一种单晶硅微针结构中微针单体的结构示意图；
[0024]图3为本技术一种单晶硅微针结构中微针单体的侧面剖视图；
[0025]图4为本技术一种单晶硅微针结构中微针单体的俯视图；
[0026]图5为本技术的一个实施例的单晶硅微针结构制作方法中步骤(1)所呈现的结构示意图，图(a)为纵向剖视图，图(b)为俯视透视图，虚线体现A部分的俯视投影线；
[0027]图6为本技术的一个实施例的单晶硅微针结构制作方法中步骤(2)所呈现的结构示意图，图(a)为纵向剖视图，图(b)为俯视图，虚线体现A部分的俯视投影线；
[0028]图7为本技术的一个实施例的单晶硅微针结构制作方法中步骤(3)所呈现的结构示意图，图(a)为纵向剖视图，图(b)为俯视图，虚线体现A部分的俯视投影线；
[0029]图8为本技术的一个实施例的单晶硅微针结构制作方法中步骤(4)所呈现的结构示意图，图(a)为纵向剖视图，图(b)为俯视图，虚线体现A部分的俯视投影线；
[0030]图9为本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅微针结构，其特征在于：包括基底和以阵列形式排列在所述基底上表面的微针单体；所述微针单体的形状为楔形结构，且具有首尾连接的第一侧面、第二侧面和斜面；所述第一侧面和所述第二侧面的交界线与所述斜面和所述基底的上表面的交界线之间的垂直距离为L，所述微针单体的高度为H，则H/tan56.75
°
≤L≤H/tan52.75
°
。2.如权利要求1所述的一种单晶硅微针结构，其特征在于：所述第一侧面与第二侧面相对于所述斜面对称设置。3.如权利要求1所述的一种单晶硅微针结构，其特征在于：所述第一侧面与所述基底上表面之间、所述第二侧面与所述基底上表面之间的夹角范围均为90
°±5°
。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞骁，
申请(专利权)人：苏州揽芯微纳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：