技术领域本发明涉及微流控芯片制备技术领域，尤其涉及一种电铸模具及其制备方法。
背景技术：
光刻技术广泛应用于微流控芯片的制备领域，光刻的质量直接影响到制备金属阳模及其微流控芯片的质量。优化调整模具的制备方法对提高产品质量起着至关重要的作用。SU-8光刻胶克服了普通光刻胶采用UV光刻深宽比不足的问题，十分适合于制备高深宽比微结构，因此SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低，且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致，可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形；它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性；SU-8在受到紫外辐射后发生交联，是一种化学扩大负性胶，可以形成台阶等结构复杂的图形；且SU-8胶不导电，在电镀时可以直接作为绝缘体使用。由于它具有较多优点，SU-8胶正被逐渐应用于MFMS、芯片封装和微加工等领域。直接采用SU-8光刻胶来制备深宽比高的微结构与微零件是微加工领域的一项新技术。SU-8等负性光刻胶广泛应用于PDMS微流控芯片及其微流控芯片金属模具的制备领域。用SU-8光刻，借助磁控表面金属化，然后利用电铸机制备出可用注塑的金属，此工艺是快速注塑制备生物芯片常用的工艺。但是SU-8光刻胶曝光经过电铸厚，会和电铸模具很好的粘附在一起，用常规方法很难剥离掉。SU-8具有一定的机械强度，可以作为部分产品器件。被曝光显影的SU-8光刻胶可以强酸、强碱的腐蚀以及耐温高达到200℃。通常去除SU-8光刻胶需要Piranha溶液(浓硫酸+双氧水)，即“虎鱼”溶液，此溶液十分危险，并且对金属也有很强的腐蚀性。被曝光显影的SU-8光刻胶，借助磁控溅射使其表面金属化，作为电铸机的阴极放入电铸池内。经过长时间的电铸，可以制备出于SU-8光刻图案相同的金属模具，例如镍模具。但是通过长时间的电铸，镍模具与SU-8光刻胶有非常强的粘附力使SU-8胶膜与镍很牢的粘在一起。如果用“虎鱼”溶液浸泡，SU-8光刻胶可以去除，但是镍模具也会很严重的腐蚀；有人尝试用高温来灰化电铸厚的镍模具，这样会使镍模具表面留下很多SU-8光刻胶灰化后的痕迹。
技术实现要素：
本发明的目的针对现有技术的不足，提出了一种电铸模具的制备方法，该方法主要是针对负性光刻胶与电铸模具如何剥离进行改进。借助此方法可以快速、高效的制备出表面光洁、无损伤的金属模具，在很大程度上提高了电铸模具与光刻胶的剥离效率，以及电铸模具的质量。第一方面，本发明提供了一种电铸模具的制备方法，所述方法包括：根据微流控设计的图形，设计负性掩模板；在衬底上旋涂负性光刻胶；利用所述负性掩模板对所述衬底上的光刻胶进行曝光处理；对所述曝光处理后的光刻胶进行显影处理，得到光刻胶图形；对所述光刻胶图形进行表面金属化处理；对所述表面金属化的光刻图形进行电铸处理，得到电铸模具；将所述电铸模具在碱性溶液中浸泡，获得去除光刻胶的电铸模具。优选地，对所述衬底上的光刻胶进行曝光处理之前，还包括：对所述衬底上的光刻胶进行烘焙处理。优选地，对所述曝光处理后的光刻胶进行显影处理之前，还包括：对所述曝光处理后的光刻胶进行烘焙处理。优选地，所述对所述光刻胶图形进行表面金属化处理，包括：对所述光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀。优选地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，其浓度为8-20％。优选地，所述衬底为硅材料。优选地，所述电铸模具的拔模角不大于90度。第二方面，本发明提供了一种如上述第一方面所述的电铸模具的制备方法制备的电铸模具。本发明提供了一种电铸模具及其制备方法，主要是针对负性光刻胶与电铸模具如何剥离进行了改进，在对光刻胶图形进行表面金属化处理过程中，首先对所述光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀。最后利用铝牺牲层易溶于碱性溶液，且电铸模具在碱性溶液中不受腐蚀的原理，将电铸后的模具放在碱性溶液中浸泡，最终获得表面光滑的电铸模具。附图说明图1为本发明一实施例提供的电铸模具的制备方法流程图；具体实施方式下面通过附图和实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。本部分对本发明实验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。实施例一图1为本发明实施例提供的电铸模具的制备方法流程图，如图1所述，所述方法包括：S110，根据微流控设计的图形，设计负性掩模板。具体的，根据微流控设计的图形，设计一块负性掩摸版，备用。S120，在衬底上旋涂负性光刻胶。光刻胶是用光刻技术将掩模上的微结构精确转移到衬底的关键媒介。在衬底上旋涂光刻胶的具体过程是将洁净的衬底固定在旋转台上，先进行匀胶，然后进行甩胶。优选地，负性光刻胶为SU-8系列光刻胶。具体地，衬底可以为玻璃、金属或表面附有金属的玻璃。因为硅与SU-8系列光刻胶粘附性比较好，因此，优选硅片为衬底。在实际操作过程中，先设计芯片沟槽的深度，选择所需要的SU-8光刻胶的型号，然后通过对匀胶工艺以及甩胶工艺进行调节来获得所需光刻胶的厚度。S130，利用负性掩模板对所述衬底上的光刻胶进行曝光处理。优选地，为使光刻胶内的其他有机溶剂挥发，在对衬底上的光刻胶进行曝光处理之前，可以先对衬底上的光刻胶进行烘焙处理，即软烘处理。不但可以提高光感因子的比例，而且可以使光刻胶干化，不粘掩模板。烘焙处理后的光刻胶，上面放置步骤S110中制备的掩模板，在一定的光强下，处理一段时间，即对无图形的区域要曝光，有图形的区域要透光。所述曝光的作用为：将所述负性掩模板上的图形复制到所述光刻胶上。在实际操作过程中，曝光时间与光刻胶的型号、厚度、光强等有直接的关系，和前述的烘烤工艺也有一定的关系。S140，对曝光处理后的光刻胶进行显影处理，得到光刻胶图形。优选地，通过曝光处理后的光刻胶，形成了酸催化剂，为加速光刻胶小分子的交联，从而不被显影液显影，可以在显影处理之前，先对曝光处理后的光刻胶进行烘焙处理，即中烘处理。中烘工艺需要根据所用光刻胶的型号及其光刻胶的厚度进行调整。具体地，将曝光后的光刻胶通过所需显影液的“淋浴”或浸泡，最终获得光刻胶图形。显影时间根据光刻胶的厚度以及曝光工艺而定。优选地，光刻胶显影，需要在显影液和异丙醇溶液之间交替进行，即用光刻胶专用显影液“淋浴”或浸泡，并在异丙醇中清洗，根据显影的效果，再决定是否要再次在显影液中“淋浴”或浸泡。S150，对光刻胶图形进行表面金属化处理。金属化处理的目的是使光刻胶具有导电性，具体地，对光刻胶图形进行表面金属化处理，共包括两步，首先对光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀，获得表面金属化的光刻胶图形。优选地，铝薄膜的厚度约为金属薄膜厚度的三分之一。S160，对表面金属化的光刻图形进行电铸处理，得到电铸模具.对表面金属化的光刻胶图形进行电铸镍处理，具体地，将表面金属化的光刻胶图形放到含镍的电铸液中，作为阴极，电铸处理72h，获得带有光刻胶的镍模具。优选地，电铸液的pH值在4左右，温度在50℃左右。S170，将电铸模具在碱性溶液中浸泡，获得去除光刻胶的电铸模具。将电铸好且带有光刻胶的镍模具放在碱性溶液中浸泡，最终获得去除光刻胶的镍模具。优选地，碱性溶液为氢氧化钠溶液，进一步优选地，强氧化钠溶液的浓度为8～20％之间。本实施例提供的电铸模具的制备方法，主要是针对负性光刻胶与电铸模具如何剥离进行了改进，在对光刻胶图形进行表面金属化处理环节中，引入铝薄膜作为牺牲层，然后利用铝薄膜易溶于碱性溶液，但电铸镍模具在碱性溶液中不受腐蚀的原理，将电铸好的镍模具放置在碱性溶液中浸泡，快速、高效的去除光刻胶，制备出了表面光洁无损伤的金属模具，在很大程度上提高了电铸模具与光刻胶的剥离效率，以及电铸模具的质量。为更好的理解本发明提供的技术方案，下述以一个具体实例说明应用本发明上述实施例提供的制备方法制备镍模具的具体过程。实施例二一种电铸镍模具的制备方法，步骤如下：1、根据微流控设计的图形，设计一块负性掩摸版，备用。2、基于设计深度为60μm的芯片，所用光刻胶为SU-83050型号的光刻胶，将洁净的硅片固定在旋转台上，先进行匀胶：匀胶速度为500rad/s，加速度为100rad/s2，匀胶15s；然后进行刷胶：甩胶速度为3000rad/s，加速度为500rad/s2，甩胶30s。3、进行软烘处理：首先在65℃，烘烤1min，然后随着加热板上升到95℃，烘烤9min，最后随加热板冷却至室温。进行曝光处理:借助1000W的Hg灯，加405nm滤光镜，用365nm光进行曝光，能力密度为20mW/cm2曝光20s。4、进行中烘处理：首先在65℃，烘烤1min，然后随着加热板上升到95℃，烘烤4min，最后随加热板冷却至室温。进行显影处理：将通过中烘处理的硅片放置在盛有SU-8显影的容器中，进行浸泡显影。显影处理过程中，需要在显影液和异丙醇交替浸泡。5、光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，溅镀80nm，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀，溅镀150nm，获得表面金属化的SU-8光刻胶图形6、将表面金属化的SU-8光刻胶图形放到含镍的电铸液中，作为阴极，电铸处理，形成直径为160nm，厚度为300μm的金属镍模具。工艺条件为：电铸液的pH＝4，温度为50℃，电流密度50AH，电铸时间72h。7、将电铸好且带有SU-8光刻胶的金属镍模具放在浓度为15％的强氧化钠溶液中浸泡，获得去除光刻胶，且表面光滑、无损伤的金属镍模具。本实施例制备的金属镍模具，在制备过程中，主要针对主要是针对SU-8光刻胶与电铸模具如何剥离进行了改进，即在对光刻胶图形进行表面金属化处理环节中，首先对所述光刻胶图形先进行铝薄膜溅镀，形成牺牲层；然后进行镍薄膜溅镀。最后利用铝牺牲层易溶于碱性溶液，但电铸模具在碱性溶液中不受腐蚀的原理，将电铸后的模具放在碱性溶液中浸泡，可以很快去除电铸模具表面的SU-8光刻胶，最终获得去除光刻胶的电铸镍模具。该金属镍模具表面光洁、无损伤。即利用本发明实施例的制备方法，借助SU-8负性光刻胶、铝、镍等材料，通过光刻、磁控、高精度电铸等设备，可以制备出高精度镍基微流控注塑模具。以上实施例是在本发明技术方案为前提下，给出的详细实施材料组分和具体制备工艺过程，但本发明的保护范围不限于上述实施例。需要说明的是，尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解为本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。