微机电系统（MEMS）能够在传统仪器不能达到的微小空间中进行精密操作,实现实时监测,因而在生物医学中有着广泛的应用,如精确药物注射、临床监测、显微外科手术、微型植入系统等。可以说,MEMS技术的出现给生物医学带来了新的手段,微针阵列就是MEMS技术在医学上的一个重要应用。微针阵列可广泛用于生物医学测量,药物传送,微流体采样等领域,它具有尺寸小,强度高,用材具有生物兼容性等特点,可以精确控制刺入的深度,从而减少刺入位置的损伤,实现无痛的目的,为患者提供高效、安全的医疗手段,更符合医学研究人性化的特点,给生物医学领域注入了极大的活力,因此具有十分重要的研究意义。 本硕士课题以用于药物传输为目的的微针阵列为对象,研究了微针阵列的主要加工工艺——微针尖的加工工艺、微针孔的加工工艺及微针尖和微针孔的套刻工艺。其中微针尖的加工采用各向同性刻蚀技术,微针孔的加工采用各向异性深度刻蚀技术,文中对这两种微加工技术做了详细的理论阐述和实验研究。 本文共由五章内容组成: 第一章,综述。本章主要从MEMS及MEMS加工技术的发展、微针在生化医疗领域的研究进展和应用前景两方面介绍介绍了课题的研究背景和研究意义,并提出了课题研究的内容和目标。 第二章,微针阵列的结构设计。通过对皮肤的结构特性和微针透皮给药机理的阐述,参考国外文献中对微针阵列的研究,作者设计了两种不同结构的微针阵列,并从应用和微加工技术两个方面考虑,设计了微针阵列的主要加工方案和工序,以及提出了在工艺实验中需重点解决的问题。 第三章和第四章是关于微针阵列加工工艺的研究,是研究内容的主要部分。内容主要研究了微针阵列加工的两种关键技术——HF-HNO₃腐蚀液刻蚀技术和电感耦合等离子体刻蚀技术,并基于这两种工艺,研究微针的套刻工艺。研究以兼具有高刻蚀速率与高刻蚀表面质量为工艺目标,从刻蚀机理出发,通过大量的工艺实验总结出适合微针加工的工艺路线。这些基本工艺的研究,为硅基微器件的加工提供了选择方案和实际经验曲线。 第五章,总结与展望。本章对微针阵列的结构设计和对微针阵列加工工艺的研究取得的成果进行了全文总结,分析了加工工艺中存在的问题和研究工作的不足,并提出了微针阵列的进一步研究方案。