毕业专题期末报告-淡江大学机械与机电工程学系.doc

畢業專題期末報告 題目:新穎明膠之研究 指導老師:楊龍杰教授 指導學長:李佳展 系級:機電四A 姓名:胡育賢 學號:495370818 文獻回顧W.A.Little在〝Microminiature refrigeration〞的文獻中，提到以食品工業中常用的明膠(gelatin)材料，作為遮掩的阻擋(obstructer)材質，配合噴砂法(abrasive sand blast)的使用，以27微米（μm）粒徑的氧化鋁粉 (Al2O3 powder)，衝擊裝在車床轉盤上之玻璃板，加工出流道凹槽(如圖1所示)。文章中表示，明膠(gelatin)薄膜可以有效並長時間的阻絕氧化鋁粉的高速衝擊，加工出2～100微米（μm）深的玻璃流道[]。 圖1 以明膠為阻擋層，利用噴砂法氧化鋁粉微粒加工微流道[]。“ Controlled electroplating through gelatin films ”中(如圖所示)在明膠(gelatin)溶液中添加重鉻酸鉀(potassium dichromateK2Cr2O7)，形成具有負感光性的感光材料，並旋塗於基板上，以灰階光罩曝光及熱水顯影後，形成3D的明膠薄膜，最後再將其置於硫酸銅的電鍍液中，類似陰陽模的功能，充當電鍍時被鍍基板的外型[]。 圖利用明膠薄膜作為電鍍時厚度變化的控制層Perforated support foils with pre-defined hole size, shape and arrangement”文獻中則提到，利用與戊二醛(glutaraldehyde；GA)交鏈過的明膠當犧牲層，透過圖形定義後的光阻當蝕刻阻擋層、蛋白脢(protease)為蝕刻液，將定義過的光阻圖形轉印到明膠犧牲層上，溶除丙酮後，再將黃金薄膜沈積在明膠犧牲層上，最後再使用剝離法(lift-off)，將明膠犧牲層溶除，得到陣列的黃金柱狀微結構(如圖所示) []。 圖 將金屬沈積於明膠犧牲層上，並配合剝離法製作微結構在H.K.Lu []及F.P.Lin []的文獻中，觀察不同濃度交鏈後之豬皮膠原蛋白膜(porcine dermal collagen membrane)，是否會影響細菌膠原蛋白酵素(clostridium histolyticum)分解的速率，進而探討其生物相容性，以作為生物組織再生材料。 由加州理工學院（Caltech, USA）戴聿昌教授（Dr. Yu-Chong Tai） 所組織之微細加工研究群（Micromachining Group），初對聚對二甲苯parylene）在微機電領域技術的研發及其應用之姿，發表了幾則重要論文Ken Walsh 於“Photoresist as a sacrificial layer by dissolution in acetone”文獻中，採用光阻當犧牲層，以聚對二甲苯parylene）為結構層成功製作不同尺寸大小的微流道空腔(chamber)元件(如圖所示)，並對丙酮於 parylene結構內光阻犧牲層的溶除速率作為探討[]。而Y.Mizuno 等人更以 parylene 經碳離子佈植處理後，製作出全 parylene 的流量感測器[]。 圖 光阻犧牲層溶除後形成聚對二甲苯空腔微結構 2004年有文獻提出以甲殼素(chitosan)為基材的生醫微影(bio-lithographic)[]，針對明膠熱敏感的特性，利用微壓印技術進行明膠微圖形的成型，形成阻擋層圖案覆蓋於基材上方，再將螢光蛋白質微圖案成形於基材上，但空間解析度侷限於毫米mm尺度(如圖所示)。 圖 以明膠為阻擋層微壓印轉印蛋白質圖形[]。 研究目的根據以上相關文獻，提供了以明膠當微結構犧牲層(sacrificial layer)，為結構層的製作概念。江大學機械與機電工程學系微機電研究群2002～2004(gelatin)材料開發出一種新的製程技術，能夠容易的應用在面型微細加工上，並且簡化傳統面型加工複雜的製程，及減少耗費的時間，使用添加感光性物質的明膠，透過曝光顯影的定義出微結構型或以定義過外形的光阻做遮罩層，讓未受光阻遮掩部份的明膠與戊二醛交聯，再分別以熱水及丙酮溶除未交聯的明膠與光阻，留下明膠的微結構，最後再將（parylene）結構層材料，直接覆蓋於明膠微結構上，並預留洞口，作為蛋白酵素溶除明膠犧牲層的進出口，待將明膠完全溶除後，即可取得以（parylene）為結構製成的元件。完全可在室溫下進行，無須考慮體型加工晶片鍵合而帶來的許多問