一种中空微针模具的制备方法与流程

本发明涉及微针模具技术领域，具体为一种中空微针模具的制备方法。

背景技术：

近年来，微针作为一种物理促渗方式用于经皮给药和美容护肤，或者作为微针理疗电极用于疾病治疗，引起了广大关注。由于微针尺寸小，不触及真皮层神经，因此不会引起疼痛；另外在药物透皮吸收方面也有独到的优势，可以替代透皮药贴，实现持续无痛给药，避免或者减少患者的生理不适，提高药物的利用效果。因此对于微针的需求也在随着人们对生活质量要求的提高而大幅增加。

目前微针的加工大体分为两种，一种是模具法，另一种是微加工直接成型；其中微加工直接成型法主要采用激光、x射线等在金属、聚合物、玻璃、硅片等基质上进行表面加工而成，该技术受限于微加工技术，难度较大，精密度控制要求及成本较高；模具法相对于微加工直接成型而言，可批量制造微针，相对成本较低。目前的模具法主要是在阳模的外侧浇铸或者镀层做成阴模，通过阳模的尺寸来确定微针模具的内腔尺寸，而阳模的尺寸确定主要依赖于微加工技术，加工中对阳模表面光滑度与尺寸精度要求非常高，制造难度较大，生产成本较高。

技术实现要素：

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种中空微针模具的制备方法，解决了目前模具尺寸加工对微加工技术的依赖问题，降低了对阳模制造精度要求和生产成本。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

一种中空微针模具的制备方法，包括以下步骤，

步骤一，将阳模的下端与基质容器的内壁连接；

步骤二，将熔融或溶液状态的阴模基质注入基质容器内，阴模基质的液面高度低于阳模的上端，且阳模的熔点高于阴模基质的熔点温度；

步骤三，待阴模基质固化后形成阴模，将阴模与阳模分离，阴模上形成两端开口的模具孔；

步骤四，在模具孔的内壁上涂覆导电层；

步骤五，在导电层的外侧覆盖金属层；

步骤六，去除阴模得到由导电层和金属层组成的中空微针模具。

优选的，所述阳模为棱柱或圆柱结构。

优选的，所述阳模为实心或空心结构。

优选的，所述阳模为金属材质。

优选的，所述阴模基质为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯醇、光刻胶中的一种。

优选的，所述导电层采用溅射或旋涂的方式进行涂覆。

优选的，所述导电层为镍、铜、铬、钨、铂、金、银中的一种或几种。

优选的，所述金属层的覆盖选用电镀、电铸或化学镀。

优选的，所述阴模的去除方式为煅烧或溶剂溶解。

优选的，所述基质容器为上端开口结构。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

本发明一种中空金属微针模具的制备方法，利用阳模倒模获得阴模，然后在阴模内壁上镀层制备中空微针模具，该方法操作简单，成本较低；其特点是对所用阳模的尺寸精度要求低，解除对微加工技术的依赖，微针模具的内径主要通过金属层涂覆厚度来控制和调整，便于获取不同尺寸的微针；通过对模具进行再加工(金属层减薄或增厚)，改变微针模具尺寸，可以在一定尺寸范围内满足模具尺寸的多样化。

附图说明

图1为阳模与基质容器配合的结构示意图；；

图2为阴模与基质容器配合的结构示意图；

图3为阴模涂覆导电层后的结构示意图；

图4为阴模覆盖金属层后的结构示意图；

图5为微针模具的结构示意图。

图中：1-基质容器；2-阳模；3-阴模；301-模具孔；4-导电层；5-金属层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，

一种中空微针模具的制备方法，包括以下步骤，

步骤一，将阳模的下端与基质容器的内壁连接，且阳模垂直设于基质容器内，基质容器为上端开口结构；其中阳模为圆柱状，阳模外径500μm，高度2000μm，如图1所示；

步骤二，将熔融状态的聚二甲基硅氧烷注入基质容器内，阴模基质的液面高度低于阳模的上端，且阳模的熔点高于阴模基质的熔点温度；

步骤三，静置真空脱气，固化后脱阳模得到聚二甲基硅氧烷阴模，阴模上形成两端开口的模具孔，如图2所示；

步骤四，在模具孔的内壁上溅射一层铬，厚度在5μm，如图3所示；

步骤五，将阴模与电极连接电镀12h，得到厚度在200μm的金属层，如图4所示；

步骤六，将阴模在500℃下煅烧2h，去除聚二甲基硅氧烷阴模，得到内径100μm中空的金属微针模具，如图5所示。

实施例二，

一种中空微针模具的制备方法，包括以下步骤，

步骤一，将阳模的下端与基质容器的内壁连接，且阳模垂直设于基质容器内，基质容器为上端开口结构；其中阳模为圆柱状，阳模外径300μm，高度3000μm；

步骤二，将熔融状态的聚甲基丙烯酸甲酯注入基质容器内，阴模基质的液面高度低于阳模的上端，且阳模的熔点高于阴模基质的熔点温度；

步骤三，静置真空脱气，固化后脱阳模得到聚甲基丙烯酸甲酯阴模，阴模上形成两端开口的模具孔；

步骤四，在模具孔的内壁上溅射一层铜，厚度在5μm；

步骤五，对涂覆有导电层铜的阴模化学镀4h，得到厚度在50μm的金属层；

步骤六，将阴模模具在乙酸乙酯中超声清洗3h，去除聚甲基丙烯酸甲酯，得到内径190μm的中空金属微针模具。

实施例三，

一种中空微针模具的制备方法，包括以下步骤，

步骤一，将阳模的下端与基质容器的内壁连接，且阳模垂直设于基质容器内，基质容器为上端开口结构；其中阳模为圆柱状，阳模外径710μm，凹槽段针头高度3000μm；

步骤二，将熔融状态的聚乙烯醇注入基质容器内，阴模基质的液面高度低于阳模的上端，且阳模的熔点高于阴模基质的熔点温度；

步骤三，静置真空脱气，固化后脱阳模得到聚乙烯醇阴模，阴模上形成两端开口的模具孔；

步骤四，在模具孔的内壁上溅射一层镍，厚度在10μm；

步骤五，对涂覆有导电层镍的阴模电镀20h，得到厚度在250μm的金属层；

步骤六，将阴模模具在500℃下煅烧0.5h，得到内径200μm的中空金属微针模具。

另外需要说明的是，

其中，阳模还可以为棱柱结构，阳模为实心或空心结构，其中采用空心更加节省成本，阳模为金属材质，例如不锈钢或铁。

阴模基质可以为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯醇、光刻胶中的一种。

导电层采用溅射或旋涂的方式进行涂覆。

导电层为镍、铜、铬、钨、铂、金、银中的一种或几种。

金属层的覆盖选用电镀、电铸或化学镀。

一种中空金属微针模具的制备方法，利用阳模倒模获得阴模，然后在阴模内壁上镀层制备中空微针模具，该方法操作简单，成本较低；对所用阳模的尺寸精度要求低，微针模具的内径主要通过金属层涂覆厚度来控制和调整，便于获取不同尺寸的微针，批量制作成本低，在必要的情况下，对模具进行再加工(金属层减薄或增厚)，改变微针模具尺寸，可以在一定尺寸范围内满足模具尺寸的多样化。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。