[发明专利]一种双面异构体微喷嘴及其制造方法

说明书

本发明提供了一种双面异构体微喷嘴的制造方法，所述方法采用双面套刻工艺和硅深刻蚀技术：在硅片的第一面刻蚀出所需图形，然后利用双面套刻工艺精确对准后，再从硅片的第二面将图形刻通；采用硅片两面的不同图形的刻蚀，在同一垂直机体内制作异形的连体形貌结构，以形成喷嘴内部的功能结构体，且在两种图形结构交汇处仍是完整的一体，从而得到具有超强机械强度的双面异构体微喷嘴。

技术领域

本发明涉及一种微喷嘴，具体地说，涉及的是一种双面异构体微喷嘴及其制造方法。

背景技术

随着科学的发展和技术的不断推陈出新，微米纳米科学和与之同步发展的微纳加工技术也在不停的推陈出新，并在生物医药、航空航天、电子、光导纤维以及办公自动化设备、图像显示器、医疗器械、液压元件等工业领域不断的渗与融合，以阵列微小型孔为关键结构的零部件的使用越来越频繁，孔径尺寸越来越小，精度要求越来越高,例如光纤连接器、化纤喷丝板、电子显微镜光栅、打印机喷墨孔阵列，以及微喷嘴、微泵中的阵列孔微细结构等，随着相关技术的进一步推进，对微孔提出更高的要求，如，孔道内部需要多层复杂结构，加工的线宽需要进入纳米级等等，其中人造毛细血管制造和通过自身血压进行血透的中空纤维膜的制造就是最好的应用实例。

公开号为CN 1315252A的中国发明专利公开了一种喷墨头的微流道及微喷嘴的制造方法，其采用紫外雷射光束投影至被加工物上进行干法刻蚀，该专利中微加工技术仅限于表面结构的加工。

以人造毛细血管为例介绍该项发明的功用，现有的人造血管制造分编织类和非织造人造血管制造，编织类的人造血管最小外径在3mm，从制造角度和成型原理来看,非织造方法更易实现3mm以下小口径管道的加工。其中静电纺和机械铸模一次成型法是两条切实有效的途径。

静电纺制造的人造血管是由取向不同的纳米/微米级纤维在静电作用下堆放而成，所以，不难看出电纺技术非常适合用来构建小直径人造血管，而且其疏松的管壁结构易于细胞进入孔内后，推动孔隙周围的纤维，使得细胞的渗透性得到提高，但纤维之间的结合较弱，制造过程的不可控性，也是有目共睹的。因此，从制造角度而言可以真正实现微米级人造血管制造的只剩下机械铸模一次成型法。

而机械铸模一次成型法，目前可以有多种方法来制备聚合物材料，如烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法和相转化法，其中应用最广的聚合物人造血管制造方法为：相转化法聚合物制备法，而大多数相转化法制备的聚合物人造血管是通过控制聚合物溶液的相分离，即形成富聚合物相和贫聚合物相来制备的。其中，富聚合物相在液-液分相后不久就固化成人造血管的主体，贫相则形成所谓的管壁孔。

从上述介绍中可以看到，喷嘴是微米级人造血管的制造的核心。传统的喷丝头主要借助精密机械钻孔、微细电火花(μ-EDM)和线切割等技术加工。机械钻孔法至今仍然是圆孔喷嘴的主要成型技术，只是它的最小加工尺寸有时难以满足超细纤维喷嘴的加工要求。微细电火花加工方法的最小缝宽接近数十微米量级，加工深度在300－500μm之间，工艺难度高，费用昂贵，精细图形的成型能力差。线切割的加工能力也大致如此。也有尝试用激光微加工技术制造，只是稍微提高了细缝的加工能力，其它方面没有实质性改进，还要防止加工面的过度损伤。总之，传统工艺已满足不了线宽50μm以下的异形化(除圆以外的图形)对喷嘴成型技术的要求，虽然三维非硅加工技术为此开辟了一个崭新的天地，加工线宽又降低了一个数量级(三维非硅加工技术具有复杂结构和几个微米级线宽的加工能力)，但从微铸造的角度而言铸造几微米高深宽比的铸件已经是力不从心了，且层与层之间分层现象严重，导致能做不能用。