金屬微針的制作方法
【專利說明】
[0001]相關(guān)申請
[0002] 本申請要求享有2013年6月13日提交的美國申請No.61/834482的優(yōu)先權(quán)益，其通 過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明設(shè)及用于制造機械微結(jié)構(gòu)的方法。具體而言，本發(fā)明設(shè)及用于制造金屬微 針的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 已知各種用于制造微針的方法。已知技術(shù)的實例包括在下面的公開內(nèi)容中描述的 那些：
[0005] ?D.V.McAllisteretal.,Microfabricatedneedlesfortransdermal deliveryofmacromoleculesandnanoparticles:Fabricationmethodsand transportstudies,(2003),Proc.Nat.Acad.Sci.USA,Vol.100(24),pp.13755-13760.
[0006] ?B.Stoeber,D.Liepmann,ArraysofHollowout-of-PlaneMicroneedlesfor DrugDelivery,(2005),J.Microelectromech.Syst,Vol.14,no.3,pp.472-479.
[0007] ?I.Mansooretal.Hollow0ut-〇f-PlanePolymerMicroneedlesMadeby SolventC曰stingforTransdermalDrugDelivery, (2012), J.Microelectromech.Syst.,Vol.21,pp.44-52.
[0008] -S-P-Davisetal.,Hollowmetalmicroneedlesforinsulindeliveryto diabeticrats,(2005),I邸ETrans.Biomed.Eng.,Vol.52,pp.909-915.
[0009] ?USpatentNo.7627938化imetal.).

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 下面的實施例及其方面連同方法和裝置一起描述和說明，運些方法和裝置意在示 例性和說明性而不限制范圍。
[0011] 本發(fā)明的一個方面提供了一種用于制造有孔微針的方法。所述方法包括:提供模 柱;在所述模柱上形成有孔導(dǎo)電層；W及在所述有孔導(dǎo)電層上沉積金屬層W提供有孔微針。
[0012] 在一些實施例中，所述模柱從襯底的表面延伸開。所述模柱可W在大致垂直于所 述襯底的表面的方向上從所述襯底的表面延伸開。所述模柱可W包括光致抗蝕劑并且提供 所述模柱可W包括通過掩模使光致抗蝕劑暴露于光化福射。所述掩?？蒞包括圓形區(qū)域， 其對光化福射而言是透明的。所述模柱可W包括帶有基底和尖端的圓錐形模柱。提供所述 模柱可W包括使用蝕刻工藝使所述模柱的尖端變尖銳。在一些實施例中，所述模柱包括保 護(hù)層，用于使所述模柱免受后續(xù)工藝的影響并且使得能夠使用所述模柱制造多根微針。所 述方法可W包括使用溶劑誘鑄工藝形成所述保護(hù)層。
[0013] 在一些實施例中，在所述模柱上形成有孔導(dǎo)電層包括使用溶劑誘鑄（solvent- casting)工藝。溶劑誘鑄所述導(dǎo)電層可W包括向溶劑中添加聚合物和導(dǎo)電顆粒。所述聚合 物可W包括聚（甲基丙締酸甲醋KPMMA)并且所述導(dǎo)電顆粒可W包括碳黑顆粒。所述方法可 W包括向溶劑中添加表面活性劑。所述有孔導(dǎo)電層可W包括在所述聚合物內(nèi)均勻分布的導(dǎo) 電顆粒。在所述模柱上形成所述有孔導(dǎo)電層可W包括為所述模柱涂布所述導(dǎo)電層并且然后 移除所述導(dǎo)電層的一部分W形成孔。所述方法可W包括通過干法蝕刻移除所述導(dǎo)電層的所 述部分。所述方法可W包括通過光刻移除所述導(dǎo)電層的所述部分。所述方法可W包括通過 機械研磨移除所述導(dǎo)電層的所述部分。所述方法可W包括通過局部加熱移除所述導(dǎo)電層的 所述部分。所述方法還可W包括通過向所述模柱的一個區(qū)域施加涂層而形成有孔導(dǎo)電層W 及使用所述涂層排斥的溶劑將所述導(dǎo)電層溶劑誘鑄到所述模柱上，W便產(chǎn)生帶有位于涂布 區(qū)域的孔的導(dǎo)電層。所述涂層可W包括極性涂層而所述溶劑可W包括非極性溶劑，或者所 述涂層是非極性涂層而所述溶劑是極性溶劑。所述方法還可W包括通過使所述模柱定向而 形成所述有孔導(dǎo)電層，使得所述模柱的第一區(qū)域垂直高于所述模柱的第二區(qū)域，并且將所 述導(dǎo)電層溶劑誘鑄到所述模柱上，使得重力導(dǎo)致所述導(dǎo)電層在第一區(qū)域形成有孔。
[0014]在一些實施例中，在所述有孔導(dǎo)電層上沉積所述金屬層包括將所述金屬層電鍛到 所述有孔導(dǎo)電層上并且在電鍛工藝中將所述有孔導(dǎo)電層用作電極。所述金屬層可W包括與 所述導(dǎo)電層相鄰的第一金屬子層和與所述第一金屬子層相鄰的第二金屬子層。所述第一金 屬子層可W包括結(jié)構(gòu)性金屬且所述第二金屬子層可W包括生物相容性金屬;或者所述第一 金屬子層可W包括生物相容性金屬且所述第二金屬子層可W包括結(jié)構(gòu)性金屬。
[0015]在一些實施例中，所述方法可W包括從所述模柱上移除所述微針。從所述模柱上 移除所述微針可W包括至少部分地溶解所述有孔導(dǎo)電層。從所述模柱上移除所述微針可W 包括至少部分地溶解形成于所述模柱上的犧牲層（sacrificiallayer)。所述犧牲層可W 形成于所述模柱和所述有孔導(dǎo)電層之間。從模柱上移除所述微針可W保持所述模柱基本上 完好。所述方法還可W包括重復(fù)使用所述模柱制造第二微針。重復(fù)使用所述模柱制造所述 第二微針可W包括在所述模柱上形成第二有孔導(dǎo)電層并在所述第二有孔導(dǎo)電層上沉積第 二金屬層W提供所述第二微針。重復(fù)使用所述模柱制造所述第二微針可W包括在所述有孔 導(dǎo)電層上沉積第二金屬層W提供所述第二微針。
[0016]在一些實施例中，所述方法還包括向所述微針施加涂層。所述涂層可W包括生物 相容性涂層。所述涂層可W包括電絕緣涂層。所述方法可W包括從所述模柱上移除所述微 針并向所述微針的內(nèi)表面施加所述涂層，在從所述模柱上移除所述微針之前，所述微針的 內(nèi)表面被所述模柱掩模。所述方法可W包括在所述模柱上形成犧牲層。在所述模柱上沉積 所述第一金屬層包括在所述犧牲層上瓣射所述第一金屬層。從所述模柱上移除所述第一微 針可W包括至少部分地溶解所述犧牲層。所述涂層可W包括金屬。向所述微針的內(nèi)表面施 加所述金屬涂層可W包括在所述微針的內(nèi)表面上電鍛所述金屬涂層并且在電鍛工藝中將 所述微針用作電極。所述涂層可W包括生物相容性涂層。
[0017]本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于制造第一微針和第二微針的方法。所述方法 包括:提供模柱;在所述模柱上沉積第一金屬層W提供第一微針;從所述模柱上移除所述第 一微針；W及在所述模柱上沉積第二金屬層W提供第二微針。
[0018]在一些實施例中，所述模柱從襯底的表面延伸開。所述模柱可W在大致垂直于所 述襯底的表面的方向上從所述襯底的表面延伸開。所述模柱可W包括光致抗蝕劑并且提供 所述模柱可W包括通過掩模使光致抗蝕劑暴露于光化福射。所述掩?？蒞包括圓形區(qū)域， 其對光化福射而言是透明的。所述模柱可W包括帶有基底和尖端的圓錐形模柱。提供所述 模柱可W包括使用蝕刻工藝使所述模柱的尖端變尖銳。在一些實施例中，所述模柱包括保 護(hù)層，用于使所述模柱免受后續(xù)工藝的影響并且使得能夠使用所述模柱制造多根微針。所 述方法可W包括使用溶劑誘鑄工藝形成所述保護(hù)層。
[0019]在一些實施例中，在所述模柱上沉積第一金屬層W提供第一微針包括在所述模柱 上形成導(dǎo)電層；W及在所述導(dǎo)電層上沉積第一金屬層。在所述模柱上形成導(dǎo)電層可W包括 使用溶劑誘鑄工藝。溶劑誘鑄所述導(dǎo)電層可W包括向溶劑中添加聚合物和導(dǎo)電顆粒。所述 聚合物可W包括聚（甲基丙締酸甲醋KPMMA)并且所述導(dǎo)電顆?？蒞包括碳黑顆粒。所述方 法可W包括向溶劑中添加表面活性劑。所述導(dǎo)電層可W包括在所述聚合物內(nèi)均勻分布的導(dǎo) 電顆粒。所述導(dǎo)電層可W包括有孔導(dǎo)電層。所述方法還可W包括通過為所述模柱涂布所述 導(dǎo)電層而形成所述有孔導(dǎo)電層并且然后移除所述導(dǎo)電層的一部分W形成孔。所述方法可W 包括通過干法蝕刻移除所述導(dǎo)電層的所述部分。所述方法可W包括通過光刻移除所述導(dǎo)電 層的所述部分。所述方法可W包括通過機械研磨移除所述導(dǎo)電層的所述部分。所述方法可 W包括通過局部加熱移除所述導(dǎo)電層的所述部分。在所述模柱上形成所述導(dǎo)電層可W包括 向所述模柱的一個區(qū)域施加涂層W及使用所述涂層排斥的溶劑將所述導(dǎo)電層溶劑誘鑄到 所述模柱上，W便于產(chǎn)生帶有位于涂布區(qū)域的孔的導(dǎo)電層。所述涂層可W包括極性涂層而 所述溶劑可W包括非極性溶劑，或者所述涂層可W包括非極性涂層而所述溶劑可W包括極 性溶劑。在所述模柱上形成所述有孔導(dǎo)電層可W包括使所述模柱定向，使得所述模柱的第 一區(qū)域垂直高于所述模柱的第二區(qū)域，并且將所述導(dǎo)電層溶劑誘鑄到所述模柱上，使得重 力導(dǎo)致所述導(dǎo)電層在第一區(qū)域形成有孔。
[0020] 在一些實施例中，在所述導(dǎo)電層上沉積所述第一金屬層包括將所述導(dǎo)電層用作電 極并且將所述第一金屬層電鍛到所述導(dǎo)電層上。所述第一金屬層可W包括施加在所述導(dǎo)電 層上的第一金屬子層和施加在所述第一金屬子層上的第二金屬子層。所述第一金屬子層可 W包括結(jié)構(gòu)性金屬并且所述第二金屬子層可W包括生物相容性金屬。
[0021] 在一些實施例中，從所述模柱上移除所述第一微針包括至少部分地溶解所述導(dǎo)電 層。從所述模柱上移除所述第一微針可W包括至少部分地溶解形成于所述模柱上的犧牲 層。所述方法可W包括在所述模柱和所述導(dǎo)電層之間形成犧牲層并且從模柱上移除所述第 一微針可W包括至少部分地溶解所述犧牲層。從模柱上移除所述第一微針可W保持所述模 柱基本上完好。所述方法還可W包括向所述第一微針施加涂層。所述涂層可W包括生物相 容性涂層。所述涂層可W包括電絕緣涂層。所述方法可W包括，在從所述模柱上移除所述第 一微針之后，向所述第一微針的內(nèi)表面施加涂層，在從所述模柱上移除所述第一微針之前 所述第一微針的內(nèi)表面被所述模柱掩模。所述涂層可W包括金屬。向所述第一微針的內(nèi)表 面施加所述金屬涂層可W包括在電鍛工藝中將第一微針用作電極，將所述金屬涂層電鍛在 所述第一微針的內(nèi)表面上。所述涂層可W包括生物相容性涂層。在所述模柱上沉積所述第 二金屬層W提供所述第二微針可W包括在所述導(dǎo)電層上沉積所述第二金屬層W提供所述 第二微針。
[0022] 在所述模柱上沉積所述第二金屬層W提供所述第二微針可W包括在所述模柱上 形成第二導(dǎo)電層并且在所述第二導(dǎo)電層上沉積第二金屬層W提供所述第二微針。
[0023]本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于制造微針的方法。所述方法包括提供模柱； 在所述模柱上形成導(dǎo)電性聚合物層；W及在所述導(dǎo)電性聚合物層上沉積金屬層W提供微 針。
[0024]在一些實施例中，所述模柱從襯底的表面延伸開。所述模柱可W在大致垂直于所 述襯底的表面的方向上從所述襯底的表面延伸開。所述模柱可W包括光致抗蝕劑并且提供 所述模柱可W包括通過掩模使光致抗蝕劑暴露于光化福射。所述掩?？蒞包括圓形區(qū)域， 其對光化福射而言是透明的。所述模柱可W包括帶有基底和尖端的圓錐形模柱。提供所述 模柱可W包括使用蝕刻工藝使所述模柱的尖端變尖銳。在一些實施例中，所述模柱包括保 護(hù)層，用于使所述模柱免受后續(xù)工藝的影響并且使得能夠使用所述模柱制造多根微針。所 述方法可W包括使用溶劑誘鑄工藝形成所述保護(hù)層。
[0025]在一些實施例中，在所述模柱上形成導(dǎo)電性聚合物層包括使用溶劑誘鑄工藝。溶 劑誘鑄所述導(dǎo)電性聚合物層可W包括向溶劑中添加聚合物和導(dǎo)電顆粒。所述聚合物可W包 括聚（甲基丙締酸甲醋KPMMA)并且所述導(dǎo)電顆?？蒞包括碳黑顆粒。所述方法可W包括向 溶劑中添加表面活性劑。所述導(dǎo)電性聚合物層可W包括在所述聚合物內(nèi)均勻分布的導(dǎo)電顆 粒。所述導(dǎo)電性聚合物層可W包括有孔導(dǎo)電性聚合物層。所述方法可W包括通過為所述模 柱涂布所述導(dǎo)電性聚合物層而形成所述有孔導(dǎo)電性聚合物層并且然后移除所述導(dǎo)電性聚 合物層的一部分W形成孔。所述方法可W包括通過干法蝕刻移除所述導(dǎo)電性聚合物層的所 述部分。所述方法可W包括通過光刻移除所述導(dǎo)電性聚合物層的所述部分。所述方法可W 包括通過機械研磨移除所述導(dǎo)電性聚合物層的所述部分。所述方法可W包括通過局部加熱 移除所述導(dǎo)電性聚合物層的所述部分。所述方法可W包括通過