CN107627605B - 一种双面异构体微喷嘴及其制造方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种双面异构体微喷嘴及其制造方法

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。

再从传统的血透用中空纤维的加工方法和手段来看，现在通常使用的喷制中空纤维的技术有：1)插入柱式喷头法；2)异形喷丝板法；3)发泡剂法；4)插入管式喷头法；5)再处理法；6)定位吹气法。其中异形喷丝板法是由异形小孔和缝隙组成喷嘴(喷丝孔)，在实际喷丝中由于线宽小、精度高、出丝品质好常被定为首选。传统异型喷丝板法生产中空纤维的具体措施就是将具有不连续的直线或曲线狭缝设计组合起来形成特殊形状的喷丝孔，使得从这些组合狭缝中挤出的高聚物熔体在固化前发生巴拉斯胀大效应而粘连在一起，熔体经冷却固化后便获得内部包有空腔的中空纤维，这种喷丝板由于加工手段的限制整个喷嘴从进口到出口只有一种结构，其次我们通过仿真得知通过巴拉斯胀大效应而粘连在一起的部分往往是结构最薄弱的部分。再从传统喷丝板的设计而言，它包括形状和结构尺寸两方面，前者的设计和生产要求相关，常用的孔形有多边形、C形、圆弧形、多点形等。后者则是中空纤维能否形成的关键因素，包括喷丝孔的狭缝长度、两狭缝尖端距离、当量直径、截面积、长径比等特征尺寸数据，其中喷丝孔的狭缝长度和两狭缝尖端距离尺寸设计尤其重要。当要制备超细中空纤维时就要求线宽变窄，由于同比缩小，两狭缝尖端距离也变窄，当两狭缝尖端距离缩小到一定尺度时，中空结构将无法承受高压熔体挤出时的兆帕级的高压而脱落，导致喷丝板损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种双面异构体微喷嘴的制造方法，可以完全克服背景技术中上述情况/之一的发生，而且，加工精度比三维非硅加工技术提高了一个数量级，除可以轻易地制备纳米级的多层多结构的纳米线宽喷嘴。

根据本发明的第一目的，提供一种双面异构体微喷嘴的制造方法，包括：

在硅片的一面刻蚀出所需图形，然后利用双面套刻工艺精确对准后，再从硅片的另一面将图形刻通；

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，且在两种图形结构交汇处仍是完整的一体，以确保良好的机械结构强度，从而得到双面异构体微喷嘴。

优选地，按照以下步骤执行：

(1)在两块掩膜板上制作出用以两面对准的符号和所需的各类阵列图形；

(2)硅片的表面清洁后，在硅片的正反面即第一面、第二面进行如下操作：

在硅片的第一面即正面均匀甩上光刻胶，然后通过烘胶将液态的光刻胶固化成固体的光刻胶，形成均匀的光刻胶层；

在紫外曝光机上对硅片上的光刻胶层进行紫外曝光；

用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分；

采用刻蚀的方法，在硅片上刻蚀出所需要的各种三维孔道结构；

上述刻蚀完成后，去胶并清洁整个硅片，然后，在已有图形的第一面进行甩胶和整体曝光，使其形成保护层，保护已成形的三维结构以免被再次刻蚀；

在硅片的第二面即背面进行如下操作：

清洁第二面、甩胶、烘胶，准备进行第二面的曝光；

采用精准双面对准技术对硅片的第二面进行精确定位与紫外曝光；

用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分；

甩胶以保护住上述已刻蚀出来的三维孔道结构；

再次采用反应刻蚀的方法在硅片的第二面刻蚀出所需要的各种三维结构孔道，完成双面套刻；

(3)除胶，释放出双面异构体微喷嘴。

进一步的，在所述释放出双面异构体微喷嘴后，进一步根据多层结构设计的要求，将多片双面异构体微喷嘴，孔对孔后进行高温键合，形成一体的多层复杂结构微喷嘴，键合可以多次多层进行。

优选地，所述多层复杂结构微喷嘴为同体异构多层复杂结构微喷嘴，所述同体异构多层复杂结构微喷嘴的多层复杂结构通过硅硅键合或通过硅金键合将多个正反两面的同体异构通孔，孔孔相连起来实现。

进一步的，所述方法采用物理和/或化学的方法在所述微喷嘴内壁表面形成一层纳米级的功能薄膜层，以制备不同纤维的材料。优选地，所述功能薄膜层，为SiN、SiO₂、钽酸锂、Al₂O₃等层。

本发明所述方法能够制备纳米级的多层复杂结构的纳米线宽微喷嘴。

根据本发明的第二目的，提供一种上述方法制造的双面异构体微喷嘴，包括双面异构体，所述双面异构体是指同一基体上正方两面具有不同孔形的通孔结构，该结构是三维微结构，同一基体的正反两面三维微结构是同种同类结构或是完全不同的三维结构，但所述微喷嘴的整体结构是完整的整体且联体。

进一步的，所述双面异构体微喷嘴包括如下至少一种技术特征：

--所述微喷嘴的通孔形状是各种平面图形，包括两个半圆、四个四分之一圆、三角、方形、环形、Y形、S形中任一种或组合；

--所述微喷嘴能用于制备几微米甚至纳米级均质壁厚的血透用中空纤维。

优选地，所述微喷嘴为具有完全独立孤岛结构的中空微喷嘴，和/或，所述微喷嘴的孔为任意形状的异型孔。

本发明制备方法中采用双面套刻工艺，可以进行同体异构的制造。更优选地，所述双面套刻工艺以硅片为基材，采用硅深刻蚀的方法可以先从基底正面步进式的刻蚀出所需图形结构，然后再从基底背面刻出所需图形结构直至刻穿，异构体衔接处完全自然衔接。

优选地，所述喷嘴可以是完全闭环的圆环结构(纤维中空为圆形)的纳米级喷嘴也可以是任意形状的纳米级微孔(纤维中空为三角形、正方形、Y型等任意形状)。

优选地，可以根据应用需要加工不同尺寸任意形状的纳米级喷嘴。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的微喷嘴的制造方法，采用双面套刻工艺和硅深刻蚀技术可制备同体异构的喷嘴，并能进一步通过硅硅键合实现多层复合复杂结构的优点，采用双面套刻深刻蚀工艺能够加工形状各异的纳米级导孔且具备高深宽比的微细异形喷嘴，具有同体异构的优点。

进一步的，采用本发明制造方法制作的微喷嘴可以用于3D打印喷嘴、化纤纺丝用喷丝头喷丝板的制造这些喷嘴、喷丝头、喷丝板，可制造用于人造毛细血管和血透用纳米级中空纤维，制备的中空纤维具有纳米尺度、长度可控、超薄壁、壁厚均质的优点。

综上所述，本发明上述方法和微喷嘴制备工艺简单、一致性好、精度高，并且使用领域广阔。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一所制备微喷嘴的三维示意图；

图2为本发明实施例一所制备微喷嘴的俯视图；

图3为本发明实施例一所制备微喷嘴的侧视图；

图4为本发明实施例一所制备微喷嘴的后视图；

图5为本发明实施例二的Y形和圆孔形双面复合结构喷嘴三维示意图；

图6为本发明实施例二所Y形和圆孔形双面复合结构喷嘴俯视图；

图7为本发明实施例三所制备三层结构微喷嘴的三维示意图；

图8为本发明实施例三中要制备的双面同体异构体联体导孔的示意图；

图9为本发明实施例三所制备多层复杂微喷嘴的示意图；

图中：1为喷嘴外壁，2为悬臂梁，3为完全独立的孤岛，4为硅片，5为Y型孔，6为圆型孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种以硅为原材料制造同一基体不同结构微纳尺度喷嘴的方法，该方法采用硅深刻蚀技术制作微型喷嘴，其特点是：

在同一块材料上，通过正反两面的不同图形的刻蚀，制作出同一基体不同结构的喷嘴孔道结构，克服了原位制造技术在多层微注模过程中，层与层之间结合力差，受到高压时可能引起分层的现象；同时如果需要制备多层复杂结构喷嘴，还可以通过硅硅键合实现；

其次，微纳指的是加工线宽可以从微米延伸到了纳米，硅加工能力的线宽已经到达了14nm，这是现有其他加工手段望尘莫及的，对制造均匀的超薄管壁血透用中空纤维管具有重大的意义。因此，本发明所得到的微喷嘴明对制备可控的纳米级长丝异形纤维具有重要的意义。

本发明以硅为原材料，首先在正面刻蚀出所需图形，然后利用双面套刻工艺精确对准后，从反面将图形刻通。运用该方法制备的微纳喷嘴主要用于生物医药和纺织领域制造，如人造毛细血管、血透用中空纤维、超轻降落伞等特种纤维所需的制备3D打印、喷丝头喷丝板等功能型异形喷嘴。

本发明得到的微喷嘴具有形成同体异构的特点，且制造工艺简单、一致性好、精度高、长径比高，且易于控制、使用领域广阔，为制备具有超细、超长的纳米纤维和均质超薄壁的超细中空管提供了一种新的途。

所述方法可以按照以下具体步骤执行：

(1)根据应用需求绘制掩膜图形，同时在正反两块掩膜板上制作出用以正反两面对准的符号。

(2)经过硅片的表面清洁后，在硅片的一面均匀的甩上光刻胶，然后通过烘胶将液态的光刻胶固化成固体的光刻胶，形成均匀的光刻胶层；

(3)在紫外曝光机上对硅片上的光刻胶进行紫外曝光；

(4)用根据不同的光刻胶选择对应的显影液(如：Z300等专用显影液)显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分。

(5)采用刻蚀的方法，在硅片上刻蚀出所需要的各种三维结构；

(6)刻蚀完成后，去胶并清洁整个硅片，在另一面甩胶、烘胶，准备进行第二面的曝光；

(7)采用精准双面对准技术对硅片的另一面进行精确定位与紫外曝光；

(8)用根据不同的光刻胶选择对应的显影液(如：Z300等专用显影液)显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分。

(9)甩胶以保护已刻蚀的三维孔道结构(第(5)所刻蚀的图形)；

(9)再次采用反应刻蚀的方法在硅片的另一面刻蚀出所需要的各种三维结构孔道；

(10)除胶，释放出双面异构体喷嘴结构。

(11)进一步，根据多层结构设计的要求，可以将多片同体异构结构的双面喷嘴，孔对孔进行高温键合，形成一体的多层复杂结构喷嘴，键合可以多次多层进行。

本发明中制造的微喷嘴，同体异构即同一基体不同孔形通孔结构。这些结构是三维的结构。需要加工的正反两面三维微结构可以是同种同类结构(即正面是长方体，反面也是长方体，形状可以一样，大小可以不同)，也可是完全不同的三维结构(即正面是长方体，反面是圆柱体)。但微喷嘴的整体结构是完整的整体且联体。

本发明的微喷嘴可以是具备多层复杂结构，微喷嘴的多层复杂结构可以通过硅硅键合，也可以通过硅金键合将多个正反两面的同体异构通孔，孔孔相连起来实现。

本发明中制造的微喷嘴，喷嘴的空腔部分，是喷丝浆液流进流出的通道，喷嘴可以单孔制造制备，也可以同时在同一块硅片上多孔成批制造，数量可以按需而定。

本发明中制造的微喷嘴，通孔形状可以是C字形、圆环形、万字形等各种平面能绘制的图形，也可以是两个半圆，4个四分之一圆或三角和方形等任意图形的组合，正反面的形状可以完全各异，单面通孔的长度可以根据需要定制。

本发明所述方法能够制备纳米级的多层复杂结构的纳米线宽微喷嘴，三维空间的基材加工以长宽高来描述，宽即线宽，高即深度。这里的线宽是指加工雕镂时所能达到的最细的加工宽度，现在硅的刻蚀最细的宽度是14纳米，刻蚀深度和刻蚀时间相关。

实施例一

如图1、2、3、4、5所示，本实施例提供一种同体异构多层复杂结构功能性硅基微纳喷嘴制造方法，其具有制造孤岛结构的微喷嘴的能力。

该方法采用MEMS加工技术制作具有异形孤岛结构(三角形、正方形、Y型等任意形状)的微型喷嘴，孤岛结构是由于这种双面套刻+硅深刻蚀的工艺，可以制备完全闭合的圆环所致，微型喷嘴的孤岛3置于一悬臂梁2上，孤岛3和四周没有任何连接，是一个完全闭合的圆环形孔。根据需要，孤岛可以位于喷嘴中心或者偏心的位置；如图中所示，2为悬臂梁，是两个半圆孔组成的桥梁，3为完全独立的孤岛，是圆环形孔形成的中心独立的柱子。

本实施例采用双面套刻工艺，以硅片4为基材，采用硅深刻蚀的方法制造，首先在喷嘴的正面刻蚀孤岛3结构(圆环形孔)，然后在喷嘴的背面刻蚀可承载孤岛的悬臂梁2结构(两个半圆孔组成的桥梁)，2、3、4均为连体。

具体的，本实施例按照以下具体步骤执行：

(1)绘制孤岛3结构和悬臂梁2结构的平面图以及对准标符号，根据平面图制作掩膜板；

(2)经过硅片的表面清洁后，在硅片4正反两面按照操作步骤，先后形成均匀的光刻胶层，然后通过烘胶将液态的光刻胶固化成固体的光刻胶，形成均匀的光刻胶层；

(3)在硅片的第一面即正面进行甩胶和烘胶处理；

(4)在紫外曝光机上对硅片4上第一面(正面)的光刻胶层进行紫外曝光；

(5)用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分；

(6)采用干法刻蚀(用硅刻蚀是否更好)，在硅片4上进行刻蚀，最终刻出孤岛3结构(如图3所示)；

(7)刻蚀完成后，清洁硅片后，再次涂胶、曝光使光刻胶固化，以保护第一面的孤岛3结构；

(8)硅片的第二面即反面进行甩胶和烘胶处理；

(9)采用精确对准双面套刻工艺对硅片4背面进行紫外曝光；

(10)用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分；

(11)如(5)所述，在硅片4背面刻出悬臂梁2结构(如图4所示)；采用反应刻蚀的方法是总称其包含干法刻蚀和湿法刻蚀。

(12)整体除胶，释放出喷嘴。

本实施例中，所述MEMS加工技术采用双面套刻工艺，具有对准精度高的优点。

本实施例中，所述孤岛3可以是任意形状，喷嘴外壁1也可以是任意形状，可以制作为纺制血透用超薄壁中空纤维的喷丝嘴或特种3D打印头。

本实施例中，所述方法能够制备纳米级的多层复杂结构的纳米线宽微喷嘴，在所述释放出双面异构体微喷嘴后，进一步根据多层结构设计的要求，将多片双面异构体微喷嘴，孔对孔后进行高温键合，形成一体的多层复杂结构微喷嘴，键合可以多次多层进行。

本发明上述微喷嘴的制造方法，加工精度大大提高，能够轻易地制备纳米级的多层多结构的纳米线宽喷嘴，更重要的是，所得到的微喷嘴可以制备几微米甚至纳米级均质壁厚的血透用中空纤维，壁厚的减薄将直接降低透析时对渗透压的要求，这种透析用中空纤维可以完全使用人体自身的血压进行血液透析，这为血透设备微型化并植入人体提供可能。

实施例二

如图5、6所示，本实例提供另一种一面为Y型、一面为圆型的双面异构体异形微喷嘴的制造方法，该方法同样采用硅深刻蚀技术和双面套刻工艺分别从硅片的正反两面刻蚀出Y型孔和圆孔，通用于各种图形。

该方法具体步骤包括：

(1)分别绘制出Y型和圆形孔的孔型平面图，根据平面图制作带有精确对准符号的掩膜板；

(2)在硅片的第一面即正面进行甩胶和烘胶处理；

(3)在紫外曝光机上，对硅片4上第一面(正面)的光刻胶层进行紫外曝光；

(4)用显影液显影出Y型，保护住不需要刻蚀的部分；

(5)采用刻蚀方法对光刻胶未被光刻胶保护的硅，在硅片4上刻出Y型孔5，深度可控制为基底的一半；

(6)刻蚀完成后，清洁硅片后，再次涂胶、曝光使光刻胶固化，以保护第一面的Y型孔5结构；

(7)在硅片的第二面即反面进行甩胶和烘胶处理；

(8)采用精确对准双面套刻工艺对硅片4背面进行紫外曝光；

(9)用显影液显影出圆形，保护住不需要刻蚀的部分；

(10)采用刻蚀方法对光刻胶未被光刻胶保护的硅，在硅片4背面刻出圆形孔，并将异型Y孔和圆形孔刻通，如图5所示；

(11)整体除胶，释放出喷嘴。

实施例三

本实施例提供一种多层复合结构的喷嘴制造方法，该方法具体步骤包括：

(1)双面异形通孔的制造方法如实施例1、实施例2所述，这里不再重复；

(2)用激光进行烧蚀得到图7的第三层圆柱状孔；

(3)对所需键和的面进行金溅射处理，在硅片表面形成金薄膜；

(4)将需要键和的硅片进行面对面，孔对孔的对准，并将两块硅片进行固定；

(5)将固定好的两片硅片放入高温炉里进行键和使其融为一体，至此完成硅金键和，如果是硅硅键和只需略去第三、第四步即可。

(6)根据多层结构设计的要求，可以将多片同体异构结构的双面喷嘴，孔对孔进行高温键合，形成一体的多层复杂结构喷嘴。

如图7、8、9所示，其中：

图7是所制备三层结构微喷嘴的三维示意图，其中是圆环导孔、两个半圆组成的导孔和圆柱状孔组成的三层结构体联体导孔；

图8是制备的双面同体异构体联体导孔，其中网纹密集排布的一面为圆形导孔，另一面为方形导孔的双面同体异构体联体导孔，它们均是采用硅深刻蚀技术和双面套刻工艺分别从硅片的正反两面刻蚀出所需孔形；

图9为所制备多层复杂微喷嘴示意图，是由图7、8两种同体异构结构喷嘴孔对孔进行硅硅键合或硅金键和形成多层复合联体通孔结构示意图。

本实施例中，所述MEMS加工技术采用双面套刻工艺，具有对准精度高的优点。

本实施例中，所述异型孔就是圆环内图形可以是任意形状，如三角形，正方形等。

本发明不同于现在所使用的各类微细加工手段和方法，包括最领先的UV-LIGA技术在内对毛细微喷嘴的加工，均以金属加工为主体，且均已同向同面层层叠加方式进行加工，因为，这些手段和无法均无法实现在看不见第二面(即背面、反面)的情况下进行纳米级的正反面的精确对准，其加工工艺流程也不允许正反两面同时加工。本发明整体以硅作为加工基材，并进行整体化加工，采用正反两面对准技术，可以对完全看不见的背面，实施精确对准，并采用硅的深刻蚀技术，刻蚀出Z轴陡直的纳米级孔道结构和内壁，通过双向刻蚀，最终实现双向贯通，并使现在单一的通孔变成了具有功能结构的喷嘴。通过多年对IC加工材料和技术的探究，对IC加工的能力已接近于人类已认知加工能力的极限，这种技术远优于非硅加工的UV-LIGA技术，因此，本发明采用硅深刻蚀加工方法是对现在UV-LIGA技术制作毛细微喷嘴的一个质的飞跃和量的提升，本发明所发明的多层复杂功能结构，也是现有单功能通道向功能化通道发展的趋势，其在微流控芯片的制造领域也将有广泛地应用前景，如多层半圆双孔轴向中心对准，所形成的多层中心十字交叉的搅拌结构，在外力向前推导时，就具有对流经通道内部的物质进行均匀搅拌的功能。

综上，本发明采用双面套刻工艺与硅深刻蚀技术来制备微喷嘴，具有同体异构的特点，且精度高、内壁光滑的优点；采用双面套刻工艺，能够轻易的加工纳米级的高深宽比微细喷嘴(高深宽比就是宽度和高度的比例，一般而言高度是宽度的3倍以上就是高深宽比)，具有长径比可控的优点。该方法制作的微喷嘴主要用于3D打印喷嘴、化纤纺丝用喷丝头喷丝板的制造，这些喷嘴、喷丝头、喷丝板可用以制造血透用超薄壁中空纳米纤维，制备的纳米级异形纤维具有纳米尺度、长度可控、超薄壁、壁厚均质的优点。综上所述，该方法工艺简单、一致性好、精度高、使用领域广阔。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：

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，在同一垂直基体内制作异形的连体形貌结构，且在两种图形结构交汇处仍是完整的一体，从而得到双面异构体微喷嘴；

按照以下步骤执行：

(1)在两块掩膜板上制作出用以两面对准的符号和所需的各类阵列图形；

(2)硅片的表面清洁后，在硅片的正反面即第一面、第二面进行如下操作：

在硅片的第一面即正面均匀甩上光刻胶，然后通过烘胶将液态的光刻胶固化成固体的光刻胶，形成均匀的光刻胶层；

在紫外曝光机上对硅片上的光刻胶层进行紫外曝光；

用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分；

采用刻蚀的方法，在硅片上刻蚀出所需要的各种三维孔道结构；

上述刻蚀完成后，去胶并清洁整个硅片，然后，在已有图形的第一面进行甩胶和整体曝光，使其形成保护层，保护已成形的三维结构以免被再次刻蚀；

在硅片的第二面即背面进行如下操作：

清洁第二面、甩胶、烘胶，准备进行第二面的曝光；

采用精准双面对准技术对硅片的第二面进行精确定位与紫外曝光；

用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分；

甩胶以保护住上述已刻蚀出来的三维孔道结构；

再次采用反应刻蚀的方法在硅片的第二面刻蚀出所需要的各种三维结构孔道，完成双面套刻；

(3)除胶，释放出双面异构体微喷嘴。

2.根据权利要求1所述的双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：在所述释放出双面异构体微喷嘴后，进一步根据多层结构设计的要求，将多片双面异构体微喷嘴，孔对孔后进行高温键合，形成一体的多层复杂结构微喷嘴，键合可以多次多层进行。

3.根据权利要求2所述的双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：所述多层复杂结构微喷嘴为同体异构多层复杂结构微喷嘴，所述同体异构多层复杂结构微喷嘴的多层复杂结构通过硅硅键合或通过硅金键合将多个正反两面的同体异构通孔，孔孔相连起来实现。

4.根据权利要求1-3任一项所述的双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：所述微喷嘴为具有完全独立孤岛结构的中空微喷嘴，和/或，所述微喷嘴的孔为任意形状的异型孔。

5.根据权利要求1-3任一项所述的双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：进一步采用物理和/或化学的方法在所述微喷嘴内壁表面形成一层纳米级的功能薄膜层，以制备不同纤维的材料。

6.根据权利要求5所述的双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：所述功能薄膜层，为SiN、SiO₂、钽酸锂或Al₂O₃层。

7.根据权利要求1-3任一项所述的双面异构体微喷嘴的制造方法，其特征在于：所述方法能够制备纳米级的多层复杂结构的纳米线宽微喷嘴。

8.一种上述权利要求1-7任一项所述方法制造的双面异构体微喷嘴，其特征在于：包括双面异构体，所述双面异构体是指同一基体上正反两面具有不同孔形的通孔结构，该结构是三维微结构，同一基体的正反两面三维微结构是同种同类结构或是完全不同的三维结构，但所述微喷嘴的整体结构是完整的整体且联体。

9.根据权利要求8所述的双面异构体微喷嘴，其特征在于：包括如下至少一种技术特征：

--所述微喷嘴的通孔形状是各种平面图形，包括两个半圆、四个四分之一圆、三角、方形、环形、Y形、S形中任一种或组合；

--所述微喷嘴能用于制备几微米～纳米级均质壁厚的血透用中空纤维。