CN109228053A - 一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，该微流控芯片注塑模具模芯由精密铣削磨削加工宏观尺寸结构和微细电解加工微观结构两个步骤组成：(1)对于结构尺度尺寸在1‑100mm的宏观结构，采用精密铣刀进行铣削加工，再通过磨削进行初步的精密加工；(2)对于结构尺度尺寸在50‑1000μm的微观结构，其为具有微凸起结构、微凹槽结构以及微三维结构等具有不同特征的微观结构。采用具有侧壁绝缘层的旋转微细电极，配以酸性电解液，通以高频超短脉冲电源，对微观结构进行逐层铣削的电解加工，以同步实现三维微观结构加工和表面抛光。本发明可以实现具有复杂三维微观结构的微流控芯片模芯的制造，为小批量、多品种的微流控芯片的快速原型制造提供了实现方案。

Description

一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，属于微流控芯片的制造技术领域。

背景技术

微流控芯片又称芯片实验室，是指在一块几平方厘米的芯片集中化学、生物领域中涉及的生物、化学的样品制备、反应、分离、检测以及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元的微流控装置。

随着微流控芯片研究的不断深入和商品化要求，对商品化微流控芯片新产品研发阶段所需的小批量、多品种、低成本、一次性芯片的快速原型制造需求日益迫切。

目前使用的微流控芯片的材料主要有玻璃、硅片、石英、聚合物材料等。玻璃和石英芯片具有微通道尺寸均匀一致性好等优点，但是也存在制造周期长、键合难度大等不足等缺点。而聚合物材料具有原料便宜、生物兼容性好，能利用热压成型法、注塑成型法的快速成形工艺可以批量制造的优点的优势。目前，在微流控精密模具的基础上，采用热压成型法、注塑成型法的快速成形工艺可以大批量制造聚合物材料的微流控芯片。可以保证加工得到的微流控芯片的一致性。

如图6所示是一种微流控芯片的示意图，芯片的整体尺寸一般约为100*40mm，由于芯片表面各区域的功能不同，其表面上的微观结构的尺寸和三维结构都有相当的差别，具有跨尺度的结构特点。微流控芯片的特征结构既包括尺寸在1-100mm的宏观结构，也包括尺寸在50-200μm的微观结构。对于芯片上的加样区和废液区，其尺寸均在1-100mm，属于宏观结构；对于具有流速调节和混合作用的微流道处，其内部的微流道宽度一般为50-200μm，深度为50-100μm，属于微观结构。作为微流控芯片控制流体流动速度的关键部位，此处微流道的尺寸精度和一致性要求很高，根据微流体流动的设计需求，其微流道的尺寸误差需控制在流道基本尺寸±10％的范围内，流道的表面粗糙度要求Ra≤0.1μm。

微流控芯片模具是芯片注塑或热压工艺的关键工具，而具有微观结构的精密芯片模具模芯更是整个模具组件的核心部分。图1所示是一种微流控芯片模具模芯的结构和尺寸示意图，与芯片的结构和尺寸相似，模芯表面具有与上述“反向”的三维微观结构，其主要结构为尺寸在100μm左右的具有混合和流量调节作用的微流体流道。为了保证后续注塑加工微流控芯片的结构完整性，模芯制作中需要一次性完成上述三维微观结构的加工。为了实现设计的流体流动状态，微流道侧壁要求陡直，微流道的尺寸误差需控制在流道基本尺寸±10％的范围内，，模具模芯整体的表面粗糙度需达到Ra<0.1μm。因此如何加工一体化成型具有复杂形状三维微观结构、形状尺寸精度要求高、表面粗糙度小的流体流道的模具模芯成为了聚合物材料微流控芯片制造过程中的关键。

目前现有技术中的多种制造具有微观结构特征的芯片模芯的方法并不适用于微流控芯片产业化需要采用的强度和硬度较高的专用模具钢模芯加工。采用光刻-刻蚀-电铸工艺制备的芯片模芯具有诸如深宽比高的优点，但该工艺在被加工材料方面具有一定局限性，常用的镍和镍基合金质软，导致芯片模芯寿命短，且光刻-电铸工艺只能加工平面结构，对于具有不同深度的三维结构来说，工艺上很难实现。采用数控铣削直接加工芯片模芯并采用化学抛光的方式对其表面光整可以得到满足一定使用要求的芯片模具，但是此方法所制造的微观结构的最小加工尺寸受限于刀具的半径，对于直径小于100μm的微型铣刀，难以对刀具进行刃磨，无法批量化的制造出标准的刀具；而且对于硬度较高的模具钢，机械加工材料去除困难。因此微细特种加工方法在难加工材料的快速加工的优势逐渐显现。采用微细电火花加工方法和激光-电火花组合加工等方法被提出用于三维模具的加工成形中，但是这些方法加工得到的模具表面质量较差，需要进一步的光整工序，由于粗精加工的加工余量差距较大，其尺寸和形状精度难以控制。

微细电解加工以离子形式去除金属材料，具有可以加工微小尺寸、不受材料的机械性能限制和表面质量好等优势，在精密模芯加工上具有巨大的发展潜力。对于三维微观结构的加工成形而言，采用成形电极很难加工得到微流控芯片模芯；采用端部为圆盘的变截面电极通过电解铣削工艺在不锈钢材料上加工微细三维结构已经得到了验证；采用简单柱状电极分层扫描电解加工方法可以在合金材料表面加工具有复杂三维微观结构，配合高频脉冲电源在低浓度的钝性电解液中可以很好的控制材料蚀除的定域性。在加工中配合超短脉冲电源在酸性电解液中可以得到表面质量好的工件表面。对于具有微小尺度的三维结构(约100μm)、形状尺寸精度要求高、表面光滑的微流控芯片的微流道，微细电解加工方法可以同时兼顾形状尺寸精度高、表面粗糙度小、加工效率高等优点，是微流控芯片新产品研发过程中所面临的的小批量、多品种的芯片快速原型制造的较好解决方案。但是微细电解工艺的加工效率较低，对于尺寸较大的宏观结构加工较慢。

发明内容

为了实现微流控芯片新产品研发过程中面临的小批量、多品种的芯片快速原型制造要求，本发明的目的在于提供一种微流控芯片模具模芯的复合加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其中，所述微流控芯片注塑模具模芯由精密铣削磨削加工宏观尺寸结构2和微细电解加工微观结构3两个步骤组成，具体步骤为：

(1)对于结构尺度尺寸在1-100mm的宏观结构2，采用精密铣刀4进行铣削加工，再通过磨削进行初步的精密加工；

(2)对于结构尺度尺寸在50-1000μm的微观结构3，其为具有微凸起结构、微凹槽结构以及微三维结构等具有不同特征的微观结构，采用具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5，配以酸性电解液，通以高频超短脉冲电源9，对微观结构进行分层电解铣削加工，以同步实现三维微观结构加工和表面抛光。

优选地，在步骤(2)中，所述的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5是离线制作的侧壁绝缘硅电极，其截面为梯形截面，但经装夹后旋转可形成圆柱形的包络面，可满足逐层铣削的电解加工工艺的需求。

优选地，在步骤(2)中，所述的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5是在线制作的具有侧壁绝缘层的可旋转的金属电极，其中，金属电极的制备分为微细旋转电极6制作和侧壁绝缘层制作两个步骤，可得到直径20～200μm的微细旋转电极6；采用旋涂法制作电极侧壁绝缘层，将在线制作的微细旋转电极6清洗烘干后备用，在微细旋转电极6的旋转状态下，将高分子绝缘胶液8沿电极根部缓慢注射，高分子绝缘胶液8在微细旋转电极6的表面受重力以及离心力的影响影响逐渐向下流动并覆盖电极侧面，最终覆盖端面，待高分子绝缘胶液8固化后，再利用有机溶剂溶解微细旋转电极6端部，露出微细旋转电极6端部。

优选地，所述的旋转微细电极5直径比微观结构3最小尺度小10～30μm。

优选地，微观结构3采用电极旋转的分层电解铣削方法加工；侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5在主轴的带动下进行回转运动，以便清除加工区域的加工产物，更新加工区域的电解液。

优选地，所述电极旋转的分层电解铣削方法分成单层铣削与逐层进给两个步骤，首先进行单层铣削加工，接着再逐层进给，进行下一层的铣削加工，所述的电极旋转的分层电解铣削的加工方法，其工艺参数包括工具电极的尺寸、电极转速、扫描速度、加工间隙，所述的工艺参数选取范围为：电极直径20--180μm选择电极转速300-1000r/min；选择扫描速度在180-360μm/s之间；加工间隙在10-50μm；每层进给深度为1-10μm。

优选地，在步骤(2)中，所对应的不同特征的微观结构的加工步骤为：

(1)微三维结构的电解铣削加工：其加工方法分为逐层扫描去除工件材料与轮廓修饰两步，先由机械铣削加工出待加工的微观结构3，之后由侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5经逐层扫描去除工件材料后得到台阶形状的粗结构，再经过X(Y)-Z方向的轮廓修饰可获得具有表面光滑的斜坡结构；

(2)微凹槽结构的加工：电解铣削加工分为X-Y平面的扫描加工与Z方向的逐层进给两步，先由机械铣削加工出待加工的微观结构3，之后由侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5进行单层的平面扫描运动，完成单层的平面扫描运动后再逐层进给，进行下一层的平面扫描运动，重复此过程直至指定加工深度，可获得微凹槽结构；

(3)微凸起结构的加工：电解铣削加工分为X-Y平面的扫描加工与Z方向的逐层进给两步，微凸起结构需要通过机械铣削的加工预留出凸起高度，之后进行与微凹槽类似的平面扫描运动与逐层进给运动，可获得微凸起结构。

优选地，在步骤(2)中，所用的电解液1为具有一定量H⁺离子的酸性电解液。

优选地，被加工的微流控芯片模芯基材1是导电金属材料。

优选地，所述导电金属材料为模具钢、不锈钢或纯金属。

本发明的微流控芯片注塑模具的复合加工方法具有以下有益效果：

1.相对于光刻、电铸工艺所制造的镍和镍基合金质，本发明的方法制备的模具模芯材料可以是任意金属材料，如针对于大批量注塑所用的具有硬度高、耐腐蚀性强、抛光性好等特点的P20、S136h模具钢材料，，可以克服光刻、电铸工艺制造模具材料的硬度差、寿命低等问题。

2.利用精密铣削磨削可以快速加工出微流控芯片模芯的宏观结构，利用高频超短脉冲电源、酸性电解液以及具有侧壁绝缘功能的旋转微细电极可以电解加工微流控芯片模芯的微观三维结构，证三维微观结构的形状尺寸精度以及表面粗糙度。本发明的方法相比光刻、电铸工艺只能制备平面结构以及电火花加工无法得到高表面质量而言，具有加工速度快，可同时加工三维结构以及保证高表面质量的优势。

3.本发明可以实现具有复杂三维微观结构的微流控芯片模芯的制造，为小批量、多品种的微流控芯片的快速原型制造提供了实现方案。

附图说明

图1是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法中的微流控芯片模具模芯的示意图

图2a-2b是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法示意图，其中，图2a为宏观尺寸的精密铣销加工示意图，图2b为微观尺寸的微细电解加工示意图；

图3a-3c是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法的加工不同特征的微观结构示意图，分别是：微斜坡加工示意图、微阵列沟槽加工示意图和微阵列凸起加工示意图；

图4是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法的梯形截面的侧壁绝缘硅电极的形状及其加工状态示意图；

图5是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的具有侧壁绝缘层的可旋转的金属电极的制备方法示意图；

图6是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法的微细电解逐层扫描铣削加工方法示意图；

图7a-7c是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法的不同特征的微观结构加工工艺示意图，分别是：微三维结构的加工工艺、微凹槽(流道)结构的加工工艺、微凸起(点阵)结构的加工工艺；

图8是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法的一个实施例的微流控芯片注塑模具的尺寸结构示意图；

图9a-9b是本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法的微观三维结构的加工路径(轨迹)规划示意图，分别是：微流道结构的加工路径规划、微斜坡结构的加工路径规划。

图中附图标记为：

1-微流控芯片模芯基材，2-宏观尺寸结构，3-微观尺寸结构，4-精密铣刀，5-具有侧壁绝缘层的旋转微细电极，6-微细旋转电极，7-电极夹具，8-高分子绝缘胶液，9-高频超短脉冲电源，10-电解液。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

本发明旨在解决微流控芯片新产品研发过程中面临的小批量、多品种的芯片原型的快速制造问题。对于具有不同尺寸结构、形状尺寸精度要求高、表面质量高的微流控芯片，本发明提供了一种可以快速实现微流控芯片新产品研发过程中所需求的小批量、多品种的实验原型芯片的模芯加工方案。

图8为一种具有微三维结构的微流控芯片的模芯结构示意图，其包括尺度尺寸在100μm左右的斜坡结构和宽度为200μm微流体流道，这些都属于微观尺寸结构，需要通过电解铣削的方法进行加工制造。其斜坡结构和微流体流道起着样品流动过程中流速控制的作用。

本发明以此结构为实施例结构，以S136h模具钢为加工材料，结合附图及具体实施例，对本发明提供的一种微流控芯片注塑模具模芯的微细电解加工方法作进行阐述。

请参阅图2a和2b，所述的一种微流控芯片注塑模具的复合加工方法由精密铣削磨削加工宏观尺寸结构2和微细电解加工微观结构3个步骤组成，具体如下：

(1)如图2a所示，对于结构尺寸在1-100mm的宏观结构2，采用精密铣刀4进行铣削加工，再通过磨削进行初步表面抛光；

(2)如图2b所示，对于结构尺寸在50-1000μm的微观结构3，采用具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5，配以酸性电解液，通以高频超短脉冲电源，对微观结构进行电解去除，以达到三维微观结构加工和表面抛光的同步实现。所用的电解液10为具有一定量H⁺离子的酸性电解液，具体电解液配方依被加工件材料的不同而不同，H+离子的存在可使成型加工和表面抛光同步实现。

在本发明的一个实施例中，具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5是离线制作的侧壁绝缘硅电极。如图4所示，其截面为梯形截面，但经装夹后旋转可形成圆柱形的包络面，可满足逐层铣削的电解加工工艺的需求。

在本发明的一个实施例中，具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5是在线制作的具有侧壁绝缘层的可旋转的金属电极。如图5所示，金属电极的制备分为微细旋转电极6制作和侧壁绝缘层制作两个步骤：采用线电极电火花磨削(WEDG:Wire Electrical DischargeGrinding)方法加工出旋转直径为150μm的微细钨电极；采用旋涂法制作电极侧壁绝缘层，将所加工好的钨电极连同电极夹具7一起清洗烘干后，将704硅胶材料的高分子绝缘胶液8沿微细旋转电极6根部逐渐滴注，高分子绝缘胶液8在重力和离心力的作用下覆盖微细旋转电极6端面和侧面，然后使微细旋转电极6高速旋转，在离心力的作用下，将多余的高分子绝缘胶液8甩离微细旋转电极6表面，使高分子绝缘胶液8在微细旋转电极6表面铺展均匀，形成约5μm厚的绝缘层，经15min固化后，再利用有机溶剂对微细旋转电极6端面进行清洗溶解，露出端部，备用。侧壁绝缘层的存在抑制了电极侧壁对已加工区域的杂散腐蚀，保证电解去除材料只在端部发生，提高了微细电解加工的定域性。

在本发明的一个实施例中，微观结构3的采用电极旋转的分层电解铣削方法进行加工，将制备的侧壁绝缘工具电极固定到电解加工机床的回转主轴上，因采用WEDG方法加工，可保证电极的回转同轴度。如图6所示，具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5在主轴的带动下进行回转运动，以便清除加工区域的加工产物，更新加工区域的电解液；进行加工时采用分层电解铣削的方法进行加工，分成单层铣削与逐层进给两步，完成每层的单层铣削加工后再逐层进给，进行下一层的铣削加工。

在本发明的一个实施例中，所对应的不同特征的微观结构的加工步骤为：

(1)微三维结构的电解铣削加工：微三维结构的电解铣削加工如图7a所示，对于这种平面结构随深度变化的微三维结构，以微斜坡为例，其加工方法分为逐层扫描去除工件材料与轮廓修饰两步，先由机械铣削加工出待加工的微观结构3，之后由侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5经逐层扫描去除工件材料后得到台阶形状的粗结构，再经过X(Y)-Z方向的轮廓修饰可获得具有表面光滑的斜坡结构；

(2)微凹槽结构的加工：微凹槽的电解铣削加工如图7b所示，分为X-Y平面的扫描加工与Z方向的逐层进给两步，先由机械铣削加工出待加工的微观结构3，之后由侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极5进行单层的平面扫描运动，完成单层的平面扫描运动后再逐层进给，进行下一层的平面扫描运动，重复此过程直至指定加工深度，可获得微凹槽结构；

(3)微凸起结构的加工：微凸起的电解铣削加工如图7c所示，分为X-Y平面的扫描加工与Z方向的逐层进给两步，微凸起结构需要通过机械铣削的加工预留出凸起高度，之后进行与微凹槽类似的平面扫描运动与逐层进给运动，可获得微凸起结构。

在本发明的一个实施例中，分层铣削的加工轨迹采用计算机辅助制造软件进行设计，微流道结构的加工路径规划如图9a所示，斜坡结构的加工路径规划如图9b所示。加工电极按照所规划的加工路径对材料进行电解铣削，逐层对待加工区域进行电解的材料去除，实现电极旋转的分层电解铣削。

在本发明的一个实施例中，电极旋转分层电解铣削的工艺参数如下：工具电极的尺寸、电极转速、扫描速度、加工间隙。此实施例中，选择电极直径60--180μm，优选150μm；选择电极转速300-1000r/min，优选600r/min；选择扫描速度在180-360μm/s之间，优选240μm/s；加工间隙在10-50μm，优选30μm；每层进给深度为1-10μm，优选3μm。

本发明制备的模具模芯材料可以是任意导电金属材料，针对于批量注塑所用的如P20、S136h具有硬度高、耐腐蚀性强、抛光性好等特点的模具钢材料，本发明可实现模具钢材料的高效率、高精度的加工。S136h材料是一种具有优良的耐腐蚀性的塑料模具钢，具有耐腐蚀、耐应变、耐磨、易获得高光洁度的表面等特点，此材料在淬硬后，硬度可回火至50HRC，可以经过多次注塑而不产生形变。此材料制作的模具经过长期使用后，模具表面任然能维持原先的光滑状态，且在潮湿的环境下操作或存储时，不需要特别的保护。

根据本发明提供的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，采用精密铣削磨削加工尺度尺寸在1-100mm的宏观尺寸结构，以实现材料的高效去除，再使用具有侧壁绝缘层的旋转微细电极对尺度尺寸在50-1000μm的微观尺寸结构进行电解加工，完成微三维结构的成型加工和高表面质量的同步实现。可解决微流控芯片新产品研发过程中面临的小批量、多品种的芯片原型的快速制造问题。

本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，具有以下有益效果：

一、解决了具有宏微观尺度的三维结构(50-1000μm、1-100mm)、形状尺寸精度要求高、表面光滑的小批量、多品种的微流控芯片原型的快速制造问题；

二、此工艺方法可加工的模具模芯材料不局限于镍和镍基合金，可以是模具钢等适用于注塑生产的铁基合金材料，甚至是任意金属材料，解决了光刻电铸只能加工镍等软质纯金属的局限性问题；

三、采用电极旋转的分层电解铣削加工方法进行芯片模具模芯微三维结构的加工，不仅可以制作微结构深度一致的二维微流控芯片的注塑模芯，也可以加工出任意高度的微结构深度可变的三维微流控芯片注塑模芯；，解决了光刻模具只能制造微观结构深度一致的二维平面微观结构的局限性问题；

四、通过具有H+离子的酸性电解液作为加工液，可使三维微观结构的成型加工和表面抛光同步实现，无需后续工艺处理，有效地简化了微流控芯片模具制造的制造工艺。

另外,本发明的一种微流控芯片注塑模具模芯的电解加工方法的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：所述微流控芯片注塑模具模芯由精密铣削磨削加工宏观尺寸结构(2)和微细电解加工微观结构(3)两个步骤组成，具体步骤为：

(1)对于结构尺度尺寸在1-100mm的宏观结构(2)，采用精密铣刀(4)进行铣削加工，再通过磨削进行初步的精密加工；

(2)对于结构尺度尺寸在50-1000μm的微观结构(3)，其为具有微凸起结构、微凹槽结构以及微三维结构等具有不同特征的微观结构，采用具有侧壁绝缘层的旋转微细电极(5)，配以酸性电解液，通以高频超短脉冲电源(9)，对微观结构进行分层电解铣削加工，以同步实现三维微观结构加工和表面抛光。

2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极(5)是离线制作的侧壁绝缘硅电极，其截面为梯形截面，但经装夹后旋转可形成圆柱形的包络面，可满足逐层铣削的电解加工工艺的需求。

3.根据权利要求1所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极(5)是在线制作的具有侧壁绝缘层的可旋转的金属电极，其中，金属电极的制备分为微细旋转电极(6)制作和侧壁绝缘层制作两个步骤，可得到直径20～200μm的微细旋转电极(6)；采用旋涂法制作电极侧壁绝缘层，将在线制作的微细旋转电极(6)清洗烘干后备用，在微细旋转电极(6)的旋转状态下，将高分子绝缘胶液(8)沿电极根部缓慢注射，高分子绝缘胶液(8)在微细旋转电极(6)的表面受重力以及离心力的影响影响逐渐向下流动并覆盖电极侧面，最终覆盖端面，待高分子绝缘胶液(8)固化后，再利用有机溶剂溶解微细旋转电极(6)端部，露出微细旋转电极(6)端部。

4.根据权利要求2或3所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：所述的旋转微细电极(5)直径比微观结构(3)最小尺度小10～30μm。

5.根据权利要求1所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：微观结构(3)采用电极旋转的分层电解铣削方法加工；侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极(5)在主轴的带动下进行回转运动，以便清除加工区域的加工产物，更新加工区域的电解液。

6.根据权利要求5所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：所述电极旋转的分层电解铣削方法分成单层铣削与逐层进给两个步骤，首先进行单层铣削加工，接着再逐层进给，进行下一层的铣削加工，所述的电极旋转的分层电解铣削的加工方法，其工艺参数包括工具电极的尺寸、电极转速、扫描速度、加工间隙，所述的工艺参数选取范围为：电极直径20--180μm选择电极转速300-1000r/min；选择扫描速度在180-360μm/s之间；加工间隙在10-50μm；每层进给深度为1-10μm。

7.根据权利要求1所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：在步骤(2)中，所对应的不同特征的微观结构的加工步骤为：

(1)微三维结构的电解铣削加工：其加工方法分为逐层扫描去除工件材料与轮廓修饰两步，先由机械铣削加工出待加工的微观结构(3)，之后由侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极(5)经逐层扫描去除工件材料后得到台阶形状的粗结构，再经过X(Y)-Z方向的轮廓修饰可获得具有表面光滑的斜坡结构；

(2)微凹槽结构的加工：电解铣削加工分为X-Y平面的扫描加工与Z方向的逐层进给两步，先由机械铣削加工出待加工的微观结构(3)，之后由侧壁绝缘的具有侧壁绝缘层的旋转微细电极(5)进行单层的平面扫描运动，完成单层的平面扫描运动后再逐层进给，进行下一层的平面扫描运动，重复此过程直至指定加工深度，可获得微凹槽结构；

(3)微凸起结构的加工：电解铣削加工分为X-Y平面的扫描加工与Z方向的逐层进给两步，微凸起结构需要通过机械铣削的加工预留出凸起高度，之后进行与微凹槽类似的平面扫描运动与逐层进给运动，可获得微凸起结构。

8.根据权利要求1所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：在步骤(2)中，所用的电解液(10)为具有一定量H⁺离子的酸性电解液。

9.根据权利要求1所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：被加工的微流控芯片模芯基材(1)是导电金属材料。

10.根据权利要求11所述的一种微流控芯片注塑模具模芯的复合加工方法，其特征在于：所述导电金属材料为模具钢、不锈钢或纯金属。