2a。在所述LCP薄膜302a的兩側(cè)可以包有約18 μ m厚的銅，其被蝕刻掉而露出LCP薄膜302a的新表面。制造過程始于，通過利用2 μ m厚的旋涂于硅載體320上的SU-8 2002中間粘合層322a和2 μ m厚的旋涂于LCP薄膜302a上的SU-8 2002中間粘合層322b，將所述25 μπι厚的LCP3908薄膜302a與300 μπι厚的硅(Si)晶片載體320進(jìn)行粘接合。為了能夠?qū)U-8旋涂于柔性薄膜如LCP上，所述LCP薄膜302a可以臨時(shí)粘合到硅(Si)支撐晶片450上。可以在臨時(shí)支撐晶片450上涂覆約5 μπι厚的光刻膠薄膜(未圖示)，然后將所述LCP薄膜302a粘合于該臨時(shí)支撐晶片450上。
[0114]隨后，在反應(yīng)離子蝕刻(RIE )室內(nèi)，將所述硅載體320和LCP層302a的SU_8涂層表面暴露在氧等離子體中約60秒，以改善粘合質(zhì)量。這之后，可以馬上讓兩個(gè)硅載體320和LCP層302a的SU-8涂層表面進(jìn)行接觸。預(yù)先優(yōu)化的熱循環(huán)可以施加于所述一對(duì)晶片上，以使所述SU-8中間粘合層(統(tǒng)一表示為322)變硬并強(qiáng)化所述硅載體320與LCP薄膜302a之間的粘合強(qiáng)度。所述熱循環(huán)可包括逐步增加溫度，首先將溫度增加至約45°C并停留約20分鐘，然后增加至約90°C并停留約10分鐘，而后增加至約150°C并停留約50分鐘。然后，慢慢降溫至周圍溫度。通過所述粘合循環(huán)，可在所述一對(duì)晶片460上施加5 kPa的均勻壓力。所述中間SU-8層粘合過程可以使所述LCP與硅載體表面粘合得很好。所述薄的SU-8共形層322能使所述LCP薄膜302a與硅載體320緊緊結(jié)合在一起。
[0115]然后，通過浸泡于丙酮內(nèi)而去除所述硅臨時(shí)支撐晶片450，所述丙酮能迅速蝕刻掉粘合有臨時(shí)支撐晶片450與LCP薄膜320a的光刻膠，但不會(huì)侵蝕SU-8。
[0116]隨后，5 μπι光刻膠(PR)452可被旋涂于所述LCP薄膜320a上且為后續(xù)的剝離過程被圖案化。然后，可以Cr (20 nm)/Au (100 nm)層454形式派射沉積絡(luò)(Cr)和金(Au)。Cr薄中間層可以增強(qiáng)Au在所述LCP薄膜320a上的粘合?？梢赃M(jìn)行剝離過程，以形成位于頂面上的LCP薄膜320a上的金壓敏電阻456，該金壓敏電阻456可以為應(yīng)變計(jì)的一部分。DRIE通孔324與位于頂面上的LCP薄膜320a上的金壓敏電阻456對(duì)齊，是從所述硅載體320的背面進(jìn)行蝕刻貫穿而形成，從而將從所述LCP薄膜302a形成的LCP膜302釋放出來(lái)。
[0117]圖4B展示了根據(jù)不同實(shí)施例的用于處理液晶聚合物(LCP)膜的方法的各階段的截面圖。整個(gè)裝置的制造過程可包括低于130°C的很低的溫度。結(jié)果，該處理方案可在如硅
(Si)、玻璃和聚合物如LCP、聚對(duì)二甲苯、SU-8等的各種基底材料上實(shí)施。
[0118]可以采用厚度為約25 μπι的LCP3908薄膜302a。在所述LCP薄膜302a的兩側(cè)可以包有約18 μ m厚的銅，其被完全地蝕刻掉，留下所述薄膜302a的新的LCP表面。
[0119]第一步為L(zhǎng)CP-硅晶片的粘合，例如利用SU-8中間粘合層進(jìn)行粘結(jié)。通過利用晶圓鍵合器的直接粘合，可以提供硅晶片與LCP薄膜之間的優(yōu)異粘合，然而所述晶片之間存在大的應(yīng)力，使得一對(duì)晶片被粘合后變形。這種變形是由于硅(3.2 ppm°C"’)和LCP (18PPm0C "’ )的相應(yīng)的熱膨脹系數(shù)差異太大而導(dǎo)致的結(jié)果，這導(dǎo)致所述硅晶片在切割過程中裂成碎片。因此，可以使用SU-8中間層來(lái)粘合硅與LCP，其中該粘合過程可以在熱板上用低溫進(jìn)行。
[0120]在旋涂SU-8之前，可以在piranha溶液中清洗硅晶片載體320以防止顆粒污染，而后在約130°C的熱板上使所述硅晶片載體320進(jìn)行脫水約20分鐘以提高SU-8層的粘合。隨后，可以約2500 rpm在所述硅晶片載體320上旋涂SU-8 2005約30秒以形成5 μπι厚的SU-8層322。然后，將切成硅晶片載體320形狀的LCP薄膜302a小心地放在硅晶片載體320上，該硅晶片載體320上涂有SU-8層322。所述硅晶片載體320與LCP薄膜302a通過放置均勻負(fù)荷壓在一起，要保證沒有氣泡夾在接合面上。成對(duì)晶片460隨后被熱處理以增強(qiáng)粘合強(qiáng)度。最初，在升至較高的溫度之前所述粘合的成對(duì)晶片460在低溫下加熱很長(zhǎng)時(shí)間，以防止加熱產(chǎn)生應(yīng)力和隨著所述層322的SU-8中的溶液蒸發(fā)而在接合面上夾入氣泡。在加熱過程中，通過在粘合的成對(duì)晶片460上放置均勻的圓形金屬片來(lái)維持約5 kPa的均勻壓力。可以通過從約45°C并保持約20分鐘開始逐步增加溫度，而后約80°C并保持約10分鐘，然后120°C并保持約20分鐘，對(duì)所述成對(duì)晶片460進(jìn)行熱處理。在熱處理過程中，所述SU-8層322變硬，且增強(qiáng)所述硅載體320與LCP薄膜302a之間的粘合強(qiáng)度。
[0121]然后，在所述硅載體320的另一面蝕刻出DRIE通孔324，以釋放受限于所述LCP薄膜302a的LCP隔板或膜302。在DRIE蝕刻過程中，為了保護(hù)LCP薄膜302a，可以在所述LCP薄膜302a的另一面粘合旋涂有7 μ m防蝕涂層的保護(hù)硅晶片(未圖示)，所述防蝕涂層用作粘合層。待蝕刻DRIE通孔324后，所述保護(hù)硅晶片可通過被浸漬于丙酮中經(jīng)過數(shù)分鐘而易于去除。在此過程中，由于所述SU-8中間層322通過熱處理已變硬且不會(huì)被丙酮所侵蝕，所述LCP-娃載體的粘合持續(xù)保持不變。
[0122]從加工角度上，LCP膜有利于厚度的均勻性。由于所述LCP膜的厚度可以不受限于任何蝕刻過程，所述厚度可以非常均勻且不會(huì)引起任何不均勻的可由蝕刻過程造成的失誤。
[0123]下一步包括在隔膜表面上形成一個(gè)或多個(gè)薄膜電阻器?？梢圆捎媒?Au)用于形成所述電阻器，該電阻器為應(yīng)變計(jì)的一部分?？梢栽谒鯨CP薄膜302a上旋涂厚度為5 μπι或7 ym的防蝕涂層452用來(lái)剝離。將包含蛇形電阻器特性的掩模板利用背面對(duì)準(zhǔn)來(lái)與所述DRIE通孔324進(jìn)行對(duì)齊。所述防蝕涂層452可被暴露及圖案化。然后，在所述圖案化防蝕涂層452上派射沉積100 nm Au層(與10 nm Cr層一起派射沉積以增強(qiáng)Au的粘度)454。下一步，通過對(duì)下面的犧牲防蝕涂層452進(jìn)行刻蝕而剝離部分的Au層454。所述晶片被浸漬于丙酮溶液中且進(jìn)行超聲攪拌約20秒。因此，可以形成Au電阻器456。
[0124]現(xiàn)在開始描述關(guān)于作為毛細(xì)胞的微柱的加工步驟，這是利用微立體光刻工藝完成的。微立體光刻是一種微制造工藝，其可以創(chuàng)建三維(3D)微結(jié)構(gòu)，例如從CAD (計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))程序或計(jì)算機(jī)模型中直接生成塑料部件。微立體光刻可通過逐層沉積方式使液態(tài)單體變凝固而能夠制造微組件。與SU-8或LIGA (German acronym thatstands for Lithographie, Galvanik und Abformung, or equivalently Lithography,Electroplating, and Molding)工藝相比，所述微立體光刻工藝可以用很短的制造時(shí)間毫不費(fèi)力地制造精密的三維微結(jié)構(gòu)。
[0125]所述微柱毛細(xì)胞304可在內(nèi)置高分辨率立體(SLA)設(shè)備中由Si60聚合物材料制備而成。首先，利用根據(jù)所述裝置設(shè)計(jì)的所需尺寸創(chuàng)造所述毛細(xì)胞304的三維模型。然后，將所設(shè)計(jì)的三維模型切成一系列厚度相同的二維層，這些二維層可被執(zhí)行來(lái)控制包含UV (紫外線)固化性Si60溶液的X-Y工件臺(tái)。在液態(tài)單體Si60樹脂上掃描具有0.01 mm光點(diǎn)尺寸的355 nm UV束，將所述樹脂逐層固化成固體聚合物結(jié)構(gòu)并將所有層堆疊在一起，來(lái)形成高高寬比的微柱304。
[0126]可以制備具有圓形截面直徑為約400 μπι和高度為約2500 μπι的一個(gè)或多個(gè)圓柱形毛細(xì)胞304。圖5展示了通過立體光刻工藝制造的Si60毛細(xì)胞(其兩個(gè)被指示為304)的三維光學(xué)顯微鏡圖像500。通過利用納米壓痕技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，所述Si60毛細(xì)胞304的楊氏模量被檢測(cè)為約2.5 - 3 GPa0
[0127]然后，通過利用精確的X-Y-Z控制平移臺(tái)，將所得的毛細(xì)胞304置于LCP膜304的中心。在顯微鏡下通過利用微吸管將EP0-TEK-H70E非導(dǎo)電環(huán)氧樹脂的微滴儀小心地定位在所述膜302的中心。而后，一端被微尖端鑷子控制的柱304被小心地置于環(huán)氧樹脂的滴液上。當(dāng)所述柱304移動(dòng)接近所述膜302時(shí)，通過高速攝像可觀察到所述柱304的定位。通過重復(fù)該過程幾次，可以確定環(huán)氧樹脂的最佳用量，該用量是必要的以保證所述柱-LCP根部連接的良好的強(qiáng)度，而防止所述柱根部周圍的任何環(huán)氧樹脂浮渣。隨后，在55°C下可熱處理所述結(jié)構(gòu)約12小時(shí)，以確保讓所述環(huán)氧樹脂能夠完全固化，而所述毛細(xì)胞304與LCP膜302之間形成強(qiáng)硬的連接。
[0128]圖6A展示了置于液晶聚合物(LCP)膜302上的毛細(xì)胞304的90度視角上的利用3D光學(xué)顯微鏡拍攝的光學(xué)顯微鏡圖像600，說(shuō)明了所述柱304的尺寸。圖6B展示了置于液晶聚合物(LCP)膜302上Si60柱304的裸毛細(xì)胞傳感器604的利用高速攝像機(jī)拍攝的圖片602。在圖6B中還展示了應(yīng)變計(jì)310。如圖6A和6B中所示的毛細(xì)胞304可具有約2500 μ m
的高度。
[0129]現(xiàn)在開始描述關(guān)于利用靜電紡絲工藝形成的納米纖維的加工步驟。通過靜電紡絲工藝可以形成仿生杯狀纖絲，該靜電紡絲工藝是在施加電場(chǎng)的條件下從毛細(xì)管靜電噴射聚合物溶液來(lái)生成納米纖維。在各實(shí)施例中，可以使用1:6比例的聚L-丙交酯/e -己內(nèi)酯(PLC)和丙酮的溶液來(lái)形成所述纖維。
[0130]圖7展示了根據(jù)不同實(shí)施例的已形成納米纖絲的靜電設(shè)置700，說(shuō)明了紡絲過程。可以在板702上放置裸毛細(xì)胞傳感器604。從上可以定位包含PLC聚合物溶液706的注射器704，并使該注射器704與所述裸毛細(xì)胞傳感器604隔開放置。在注射器704與板702之間施加約17 kV的高電壓，這種高電壓會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而可以從直徑為約0.5 mm的注射器針705噴射PLC聚合物溶液706中的細(xì)PLC纖維308，所述PLC纖維可被沉積于被放置在約15cm遠(yuǎn)處的毛細(xì)胞304上。
[0131]最初，在所述毛細(xì)胞304上沉積所述纖維308之前，每次通過改變工藝參數(shù)(如，電壓等)可以優(yōu)化所述纖維直徑。圖8A展示了在納米纖維的靜電紡絲最優(yōu)化工藝中的被沉積于平鋁(Al)箔上的纖維的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像800。圖SB展示了更詳細(xì)地顯示所述納米纖維的放大圖的SEM圖像802。圖8C展示了顯示直徑約500 - 600 nm的單個(gè)納米纖維的進(jìn)一步放大圖的SEM圖像804。
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