專利名稱:用來(lái)制造側(cè)開(kāi)口微型針的方法及模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及側(cè)開(kāi)口微型針，即一種至少在一個(gè)側(cè)壁開(kāi)口的微型針。本發(fā)明特別涉及用來(lái)制造側(cè)開(kāi)口微型針如排列成陣列的側(cè)開(kāi)口微型針的方法和模具，以及由此制造出來(lái)的側(cè)開(kāi)口微型針。
背景技術(shù)：
微型針是一種小型針，其長(zhǎng)度通常在1um(微米)至3mm范圍內(nèi)，其底部直徑通常在10nm至1mm的范圍內(nèi)，當(dāng)然上述范圍還可以更寬，例如長(zhǎng)度達(dá)10mm，底部的直徑達(dá)2mm。通常，這種微型針應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)裝置中，例如表皮注射藥物的裝置中。現(xiàn)在的微型針制造技術(shù)生產(chǎn)出的微型針太軟(由聚合材料制成)、太脆(由硅或玻璃制成)、和/或成本太高、和/或很不可靠。在通過(guò)表皮注射將藥物輸送到體內(nèi)時(shí)，由于必須穿透外部皮膚(角質(zhì)層)，因此對(duì)微型針的強(qiáng)度和柔韌性有一個(gè)最低的要求。由于微型針通常為一次性產(chǎn)品，因此其價(jià)格應(yīng)該很低才好。
在由Becton Dickinson &Co.申請(qǐng)的
公開(kāi)日為2001年4月4日、公開(kāi)號(hào)為EP-A1-1,088,642的歐洲專利申請(qǐng)中，描述了一種通過(guò)模制方式生產(chǎn)一組實(shí)心微型針陣列的方法。帶有內(nèi)凹表面的硅原模件被放置于一模腔中。塑料材料被泵送到該模腔內(nèi)。于是在該原模件的凹槽中就形成微型針。
在由Lifescan公司申請(qǐng)的
公開(kāi)日為2003年3月5日、公開(kāi)號(hào)為EP-A1-1,287,847的歐洲專利申請(qǐng)中，描述了一種通過(guò)注塑模制成型來(lái)制造中空微型針的方法。所用模具由兩部分組成。其中的上部的模制表面內(nèi)具有圓錐形凹槽。上部或下部具有一個(gè)延伸到另一部分模制表面上的突起，以形成針內(nèi)腔。該針內(nèi)腔形成部分與上部的錐形表面相配，由此最終形成的針的針內(nèi)腔的出口就從針尖和通道部分僅在一側(cè)向下以偏心方式延伸。
由Allen等人申請(qǐng)的
公開(kāi)日為2002年1月1日、專利號(hào)為US-B1-6,334,856的美國(guó)專利描述了多種生產(chǎn)中空微型針陣列的方法。在其中一個(gè)例子中，在硅微型針陣列的實(shí)心微型針的頂部形成掩膜，一層二氧化硅或金屬涂覆在微型針陣列上，并且將硅蝕刻去掉從而留下中空的金屬或二氧化硅微型針陣列。在另一個(gè)例子中，將一層環(huán)氧樹(shù)脂澆注到一實(shí)心硅微型針陣列上。降低環(huán)氧樹(shù)脂的高度并使之低于微型針的頂部。將該硅陣列除去，從而留下環(huán)氧樹(shù)脂微型針模。將Ti-Cu-Ti子層(seedlayer)通過(guò)濺射沉積到環(huán)氧樹(shù)脂微型針模上并將Ni-Fe電鍍到該子層上。然后將環(huán)氧樹(shù)脂層去掉，從而留下中空的金屬微型針陣列。
由Gartstein等人申請(qǐng)的
公開(kāi)日為2002年4月30日、專利號(hào)為US-B1-6,379,324的美國(guó)專利也描述了多種用來(lái)制造中空微型針陣列的方法。其中一種方法包括通過(guò)加熱將聚合物薄膜覆蓋于微型柱上的自模塑成型。第二種方法是將聚合物薄膜放置在微型柱上，然后加熱該薄膜并用一凹板將它壓在微型柱上。第三種方法是加熱模具下部中的塑料薄膜，并將模具的上部扣在下部上。模具的上部具有微型凹槽，其中微型柱從這些凹槽的中心突出。當(dāng)模具的上部落下時(shí)，微型柱的下部將塑料薄膜的塑料向上排擠到微型凹槽中。
現(xiàn)在的大多數(shù)針都是在針尖開(kāi)口，這意味著這種針的寬度最小，由此其尖度有限。此外，由于注射出來(lái)的流體沿著針的軸向流出，因此會(huì)遇到更大的組織背壓，這就要求用更大的力來(lái)注射流體。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用來(lái)制造微型針制造中所用微型針模具的方法，其包括提供一個(gè)其中帶有凹口的微型針模具基底，該凹口對(duì)應(yīng)于要制造的微型針并從微型針模具基底的一個(gè)第一表面延伸；在微型針模具基底中形成側(cè)開(kāi)口形成孔，該側(cè)開(kāi)口形成孔在微型針模具基底中的凹口側(cè)壁內(nèi)在凹口的側(cè)開(kāi)口的形成位置處延伸。
該側(cè)開(kāi)口形成孔優(yōu)選由微型針模具基底中的形成通道來(lái)形成。作為選擇，該凹口的側(cè)壁在凹口側(cè)開(kāi)口形成的位置處帶有中斷，并且在形成側(cè)開(kāi)口的中斷產(chǎn)生之后將子層沉積到凹口，其中子層基本無(wú)法沉積到形成側(cè)開(kāi)口的中斷上。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種用來(lái)制造微型針制造過(guò)程中所用原模的方法，其包括提供一原模，其具有一原模基面，該基面突起有多個(gè)原模針，所述的多個(gè)原模針至少包括一個(gè)帶有一側(cè)開(kāi)口形成部分的第一側(cè)壁，其中的側(cè)開(kāi)口形成部分在第一側(cè)壁上在原?；娴囊粋€(gè)正交平面內(nèi)延伸。
本發(fā)明的第三個(gè)方面是提供一種在用本發(fā)明第二方面所述制造原模的方法來(lái)制造微型針的過(guò)程中所用的原模。
本發(fā)明的第四個(gè)方面是提供一種在微型針制造中使用的原模，其包括原?；?，其上突起有多個(gè)原模針；其中所述的多個(gè)原模針至少包括一個(gè)帶有一側(cè)開(kāi)口形成部分的第一側(cè)壁；其中的側(cè)開(kāi)口形成部分在原模針的第一側(cè)壁上在原?；娴恼黄矫鎯?nèi)延伸。
本發(fā)明的第五個(gè)方面提供了一種用來(lái)制造微型針制造過(guò)程中所用的微型針模具的方法，其包括在第三或第四方面的原模上模制一微型針模具基底。
本發(fā)明的第六個(gè)方面提供了一種用第一或第五方面的方法來(lái)制造的微型針模具。
本發(fā)明的第七個(gè)方面提供了一種微型針模具，其包括一個(gè)帶有多個(gè)凹口以及多個(gè)側(cè)開(kāi)口形成孔的微型針模具基底，其中的多個(gè)凹口由該基底的第一表面延伸，其中的多個(gè)側(cè)開(kāi)口形成孔在微型針模具基底中，并且該側(cè)開(kāi)口形成孔在微型針模具基底中凹口的側(cè)壁內(nèi)在凹口的側(cè)開(kāi)口形成位置處延伸。
本發(fā)明的第八個(gè)方面提供了一種用本發(fā)明第六個(gè)或第七方面的微型針模具來(lái)制造微型針的方法。
本發(fā)明的第九個(gè)方面提供了一種或多種用本發(fā)明第八個(gè)方面的方法或者本發(fā)明第一至第七之一或多個(gè)方面的方法或模具制造出來(lái)的微型針。
現(xiàn)在參考附圖通過(guò)幾個(gè)非限定性的示例來(lái)描述本發(fā)明。其中圖1是在制備微型針模具中所用原模10的立體圖；圖2是具有64(8×8)個(gè)微型針陣列的原模的等角視圖；圖3是一浮雕板在浮雕形成微型針模具之前的側(cè)視圖；圖4是用來(lái)制造微型針模具基底的浮雕工藝的視圖；圖5A到5C是圖4所示工藝所形成的微型針模具基底的各種視圖；圖6是帶有子層涂層的一部分微型針模具基底的立體圖；圖7是在側(cè)開(kāi)口形成通道形成之后一部分微型針模具基底第二側(cè)壁的平面圖；圖8A和8B是在側(cè)開(kāi)口形成通道形成之后重新構(gòu)造的微型針模具基底的各個(gè)視圖；圖9是本發(fā)明第一實(shí)施例的微型針模具的制造流程圖；圖10是鍍上一微型針層的一部分微型針模具的立體剖示圖；圖11A和11B是第一實(shí)施例的微型針陣列和微型針的視圖；圖12是用來(lái)形成另一實(shí)施例微型針的操作流程圖；圖13A到13C是用來(lái)制造微型針模具并形成微型針的各個(gè)視圖，其具有另一種側(cè)開(kāi)口形成通道；圖14A和14B是另一種具有側(cè)開(kāi)口形成通道的微型針模具的視圖；圖15A和15B是另一種具有側(cè)開(kāi)口形成通道的微型針模具的視圖；圖16A和16C仍是另一種具有側(cè)開(kāi)口形成通道的微型針模具的視圖；圖17A和17B是側(cè)開(kāi)口的三角形微型針的視圖；圖18A到18D是用來(lái)制造其它形狀微型針的其它微型針模具的視圖，其中的微型針具有不同的側(cè)開(kāi)口形成通道結(jié)構(gòu)；圖19A到19C是一塊被切制成圖1所示原模的板件的各個(gè)視 圖20是原模制造的流程圖；圖21A到21D是一塊被切制成另一種形狀原模的板件的各個(gè)視圖，其具有一非連續(xù)面并構(gòu)成本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例；圖22A到22C是本發(fā)明第二實(shí)施例的微型針模具基底的各個(gè)視圖；圖23A和23B是圖22B和22C所示放大了的部分在金屬化后的視圖；圖24A和24B是圖22B和22C所示放大了的部分在金屬化并電鑄后的視圖；圖25A和25B是第二實(shí)施例的微型針陣列和微型針的視圖。
優(yōu)選實(shí)施例本說(shuō)明書涉及中空微型針的制造，該微型針的側(cè)面(側(cè)壁)帶有側(cè)開(kāi)口以提高輸送的效率。所述方法可用來(lái)制造具有足夠強(qiáng)度和柔韌性的金屬針。其制造成本很低。該側(cè)開(kāi)口微型針的針尖不需開(kāi)口，由此能用更小更尖的針尖來(lái)穿透皮膚。此外，通過(guò)側(cè)開(kāi)口來(lái)輸送液體也比通過(guò)針尖開(kāi)口輸送更為容易，因?yàn)楹笳邅?lái)自組織的背壓更大。
在附圖中，不同附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
微型針的制造方法通常包括三個(gè)主要的步驟(i)制造原模(ii)制造微型針副模以及(iii)形成微型針。
本發(fā)明在這里所描述的實(shí)施特別涉及步驟(ii)制造微型針副模以及步驟(iii)形成微型針。后面將描述步驟(i)制造原模的一個(gè)例子。
制造微型針模(步驟(ii))圖1到18涉及本發(fā)明第一實(shí)施例及變化實(shí)施例的側(cè)開(kāi)口微型針的制造以及相關(guān)的工藝。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是，用多個(gè)其中帶有凹口的微型針模具來(lái)制造一個(gè)微型針模具基底。該微型針模具基底的一面鍍上一子層。該微型針模具基底包含兩片微型針模具，其分開(kāi)后就能進(jìn)入到其中一個(gè)微型針模具基底的內(nèi)表面。在其中一個(gè)內(nèi)表面上形成有側(cè)開(kāi)口通道，其與相應(yīng)的微型針模具片中的凹口相交。這兩個(gè)微型針模具片背對(duì)背合起來(lái)連接形成一個(gè)完整的微型針模具。在凹口中以及帶有子層的表面上沉積微型針層就能形成微型針。該微型針層不能沉積在側(cè)開(kāi)口形成孔處，該側(cè)開(kāi)口形成孔是側(cè)開(kāi)口形成通道與凹口相交或交叉的地方，由此就在模制的微型針中形成了側(cè)開(kāi)口。
圖1示出了一種用來(lái)制備微型針副模的原模10(master mould)的立體圖。該原模10具有一基底12(在本實(shí)施例中其大致為一平行六面體)，從該基底的一面上延伸有一陣列多個(gè)原模針14。原模10可如后面所述的那樣通過(guò)精確的線切割來(lái)制造，也可通過(guò)其它的精加工如CNT加工或者是其它的方法制造。
為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，附圖(除了圖2)中僅示出了一個(gè)原模針陣列，通常在原模、微型針模以及形成微型針的產(chǎn)品上形成有多個(gè)這樣的陣列。
圖2展示的是八乘八的原模10陣列的一個(gè)陣列，其中有一個(gè)原模針14的放大圖。當(dāng)然，原模針14和原模10陣列也可有其它的形狀和尺寸。
圖3是未加工的微型針副模板22在其浮雕形成微型針副模之前的側(cè)視圖。該微型針模板22由兩個(gè)疊置的模基片形成，在本實(shí)施例中第一和第二浮雕片24、26之間有一個(gè)隔離層28。為了圖示的需要，隔離層28的厚度被放大了。
第一和第二浮雕片24、26例如可由一種熱塑性聚合材料形成，如聚碳酸酯、聚酰亞膠、PMMA等。在將兩個(gè)浮雕片24、26合起來(lái)形成微型針模板凳2之前來(lái)提供隔離層28。兩浮雕片24、26上均有對(duì)齊標(biāo)記(圖中未示)，其在浮雕片24、26合起來(lái)之前就有，也可在浮雕片24、26合起來(lái)之后加上。第一浮雕片24通常為50到250um(微米)厚，第二浮雕片26通常為100到1500um(微米)厚。盡管這里圖中所示兩個(gè)浮雕片24、26的厚度大致相同，但顯然它們也可是不同的厚度。
隔離層28可以是一層膜，其加到第一即上浮雕片24的第二表面即底面上，或者是第二即下浮雕面26的第一表面即底面上，也可是同時(shí)加到上述兩個(gè)表面上。隔離層28的目的是用來(lái)避免兩個(gè)浮雕片24、26在后面的熱壓花操作中粘在一起。隔離層28，例如可以是一沉積層，如Al、Ti、Cr等的金屬層，像PTFE這樣的聚合物膜或者是硅樹(shù)脂注模脫模劑。隔離層28的厚度通常在1到100um(微米)之間。
圖4是用來(lái)制造第二微型針模具基底的浮雕方法的視圖。原模10水平固定在熱壓頂面(圖中未示出)的上面，其中原模針14朝下。微型針模板22放置在原模10下面熱壓底板(圖中未示)上。第一即上浮雕片24的厚度不同于原模針14的高度。微型針模板22的整個(gè)厚度則要大于原模針14的高度，從而防止原模針14完全穿透微型針模板22。
原模10被加熱到第一溫度，即一個(gè)略低于微型針模板22軟化溫度的溫度(對(duì)于聚碳酸酯來(lái)說(shuō)，該溫度高于150℃，在150-200℃之間)。在第一溫度處，原模10下壓到微型針模板22中，其中底下的熱壓板與原模10處于同一溫度。
該溫度能下降到一個(gè)第二溫度值處，即一個(gè)低于微型針模板22軟化溫度的溫度。在第二溫度處，微型針模板22變硬。浮雕后的22從原模10上脫下來(lái)，其中“印”上了四方金字塔形的凹口30(圖5A)。浮雕后的微型針模板22形成一個(gè)未拋光的微型針模具基底32。原模10可再次用來(lái)制造微型針模。
圖5A到5C是微型針模具基底32的各個(gè)視圖。圖5A是微型針模具基底32的頂視平面圖。圖5B是沿著圖5A中微型針模具基底32的線A-A的剖視圖。圖5C是圖5B一部分的放大立體圖，其展示的是凹口30。
圖6類似于圖5C，只是微型針模具基底32上有一子層34?？捎靡环N鍍金屬工藝來(lái)在微型針模具基底32的第一即上表面36以及凹口30的壁面(不包括微型針模具基底32的第二即下表面)加上一導(dǎo)電的子層34。該子層34可借助于薄銀層的銀鏡瓜或者其它的方法，通過(guò)PVD、CVD、熱蒸發(fā)、Ni或者是另一種金屬/合金的非電鍍等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。該導(dǎo)電層可以是金屬/合金或者是另一種材料如碳、金剛石碳、無(wú)定形碳、金剛石、金屬硅化物、導(dǎo)電性碳化物等。該子層34覆蓋了整個(gè)頂面36和凹口30。子層34的厚度基本不變，其通常在10nm到幾微米(或更多)之間。
在鍍金屬之后，兩個(gè)浮雕片24、26彼此脫開(kāi)，在有隔離層28的情況這一點(diǎn)做起來(lái)相對(duì)比較容易。側(cè)開(kāi)口形成通道38形成并穿過(guò)第一浮雕片24的第二表面即下表面，在本實(shí)施例中，該通道在表面內(nèi)采用凹槽的形式。側(cè)開(kāi)口形成通道38與第一浮雕片24第二即下表面中凹口30的開(kāi)口相交并定心于該開(kāi)口上(其中凹口30實(shí)際上是穿過(guò)第一浮雕片24的通孔。圖7為第一浮雕片24在形成了側(cè)開(kāi)口形成通道38之后，其第二側(cè)面即下側(cè)面的頂視平面圖。圖7中的虛線為第一浮雕片24第一表面即上表面36中凹口34的開(kāi)口。
側(cè)開(kāi)口形成通道38可通過(guò)激光切割、精加工、平版印刷或者是其它方式來(lái)形成。在本實(shí)施例中是用波長(zhǎng)為355nm的YAG激光器來(lái)對(duì)聚碳酸酯簿板24進(jìn)行激光切割。該側(cè)開(kāi)口形成通道38可以是矩形、方形、三角形、圓形、橢圓形或者是其它形狀的剖面，正常情況下是一規(guī)則形狀的剖面，如寬度大約為50um(微米)高度大約為60um(微米)的矩形剖面。側(cè)開(kāi)口形成通道38的尺寸應(yīng)隨著針的不同而不同。
兩浮雕片24、26之間界面處的隔離層28從兩浮雕片24、26的相對(duì)表面或者是其中一表面取下，然后用前面所述的對(duì)齊標(biāo)記將兩浮雕片24、26重新對(duì)齊并合在一起。兩浮雕片24、26在一定溫度和壓力下熱壓從而結(jié)合起來(lái)，該溫度和壓力應(yīng)低于微型針模板22中浮雕形成凹口30時(shí)熱浮雕的溫度和壓力。降低溫度和壓力是為了防止重新構(gòu)造的微型針模具基底32中所形成的結(jié)構(gòu)(凹口30和側(cè)開(kāi)口形成通道38)產(chǎn)生變形，其中的微型針模具基底32現(xiàn)在是一個(gè)一體式的微型針副模40。
圖8A和8B是重新構(gòu)成的微型針模具基底即微型針模具40的各個(gè)視圖。圖8A是微型針模具40沿著圖7中線B-B的剖視圖。圖8B是圖8A中一部分的放大立體圖，其展示的是一個(gè)與側(cè)開(kāi)口形成通道38交叉的凹口30。
圖9的流程圖展示的是用來(lái)制造本實(shí)施例中微型針模具的操作步驟。在步驟S110，先提供一原模10。在步驟S112，提供一微型針模板22。在步驟S114，利用原模10，由微型針模板22形成微型針模具基底32。在步驟S116，微型針模具基底32上形成子層34。在步驟S118，兩浮雕片24、26被隔開(kāi)。在步驟S120，在第一浮雕片24中形成側(cè)開(kāi)口形成通道38。在步驟S122，去掉隔離層28。在步驟S124，兩浮雕片24、26直接背對(duì)背放在一起并結(jié)合起來(lái)，其中微型針模具基底32重新構(gòu)造成微型針模具40。
形成微型針——步驟(iii)微型針模具40，例如如圖8所示并如上所述制造出來(lái)的微型針模具40用來(lái)形成微型針陣列。微型針模具40通常是一個(gè)簿的、一側(cè)帶有凹口30的平行六面體。其中凹口的側(cè)壁以及模具中形成有凹口的一側(cè)覆蓋有子層34。此外，在凹口30的側(cè)壁有側(cè)開(kāi)口形成孔42，其穿過(guò)凹口中的子層34。在本實(shí)施例中，側(cè)開(kāi)口形成孔42由圖中從一邊到另一邊穿過(guò)微型針模具40的側(cè)開(kāi)口形成通道38來(lái)形成。
盡管前面已經(jīng)描述了一種制造微型針模具的方法，但還有其它的方式，例如通過(guò)一個(gè)一體式微型針模具基底來(lái)制造(例如噴模)。用來(lái)形成側(cè)開(kāi)口的不連續(xù)點(diǎn)，如更小的凹口或側(cè)開(kāi)口形成孔被加到主凹口的側(cè)壁上。例如，可將微型針模具基底一切為二，再如前所述形成側(cè)開(kāi)口形成通道，然后將兩個(gè)部分合起來(lái)，由此形成側(cè)開(kāi)口形成孔，也可不將微型針模具基底一切為二，而是從一側(cè)到另一側(cè)在微型針模具基底中切出側(cè)開(kāi)口形成通道。
微型針層44可通過(guò)在微型針模具40的頂面上電鑄Ni或NI/Fe合金或另一種金屬/合金來(lái)形成。如圖10所示，該微型針層44形成在微型針模具40上簿金屬子層34的頂上以及凹口30中，圖中的凹口30與側(cè)開(kāi)口形成通道38相交。圖10為一部分微型針模具40的立體剖示圖，其對(duì)應(yīng)于圖6和8B，其中的微型針模具40鍍有微型針層44。所鍍金屬/合金的厚度優(yōu)選在20-100um(微米)之間(當(dāng)然更寬的范圍也可以)。也可用其它的技術(shù)來(lái)代替電鑄，如無(wú)電鍍沉積或蒸汽沉積，特別是非金屬層如碳的沉積，當(dāng)然這些工藝都非常費(fèi)錢。
穿過(guò)凹口30的側(cè)開(kāi)口形成通道38在凹口30的微型針層44中形成變化。更為特別的是，沒(méi)有微型針金屬層能沉積到孔42上，即側(cè)開(kāi)口形成通道穿過(guò)凹口30的地方，因?yàn)檫@里沒(méi)有子層34來(lái)供金屬生長(zhǎng)。因此，側(cè)開(kāi)口形成孔42，即側(cè)開(kāi)口形成通道穿過(guò)凹口30的地方，繼續(xù)形成側(cè)開(kāi)口或孔46，其同樣也穿過(guò)微型針層44。
將電鍍的金屬/合金結(jié)構(gòu)即微型針層44從微型針模具40上脫下來(lái)。實(shí)現(xiàn)這一操作的方法例如包括a)將針層機(jī)械剝下來(lái)；或者是b)將模具用化學(xué)的方式溶解掉。如果是將微型針層44剝下來(lái)，那么可以先將電鍍層加熱到例如一定的溫度。在采用這種方法時(shí)，可選擇所用的子層使其對(duì)電鑄針層以及/或模具具有很低的粘性。
脫開(kāi)的結(jié)構(gòu)就是所需的微型針陣列產(chǎn)品50，如圖11A所示，其具有一組所需的微型針52的陣列。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖11A中僅展示了一組微型針陣列，通常情況下制造工藝會(huì)涉及多個(gè)這樣陣列的一組陣列(例如用圖2的原模形成64(8×8)個(gè)陣列)。圖11B是其中一個(gè)金字塔形微型針52的放大圖。圖10中微型針層44中的孔46構(gòu)成微型針陣列產(chǎn)品50中微型針52的一個(gè)部分，其從一個(gè)側(cè)壁穿透到另一個(gè)側(cè)壁。這些孔46為側(cè)開(kāi)口，其與微型針52中從基底向上延伸的針腔流體相通。
如果脫模方法不會(huì)損壞到模具，那么脫開(kāi)的微型針模具40在脫模后可重復(fù)使用，也可丟棄。
圖12所示流程圖為制造本實(shí)施例微型針的操作步驟。在步驟S130，提供一微型針模具40。在步驟S132，在微型針模具40頂上的子層34上以及凹口30中電鑄上一層微型針層44。在步驟S134，將微型針陣列產(chǎn)品50從微型針模具40脫下來(lái)。
第一實(shí)施例的其它變化形式或其它結(jié)構(gòu)用來(lái)制造微型針模具40的微型針模板22在上述實(shí)施例(參見(jiàn)圖1到5)中所示其厚度大于原模針14的高度。作為選擇，微型針模板22的厚度和原模針14的高度也可相同。原模針14的高度甚至可大于微型針模板22的厚度。在熱壓處理中，微型針模板22多出來(lái)的高度容納到熱壓底板的凹口中或者是熱壓低板頂上附加板的凹口中。由此，微型針模具40中的凹口30(如圖5到10所示)即成為通孔。這樣能提高后面電鑄操作的投射功率。
在上述實(shí)施例中，側(cè)開(kāi)口形成通道38在第一即頂浮雕片24的第二表面即底面中。在另一實(shí)施例中，側(cè)開(kāi)口形成通道38則是在第二即底浮雕片26的第一表面即頂面中。在另一實(shí)施例中，側(cè)開(kāi)口形成通道同時(shí)在兩個(gè)表面中。例如，如果它們相對(duì)的表面彼此對(duì)齊，就會(huì)使在微型針陣列產(chǎn)品50中形成更大的孔46。作為選擇，在第一即頂浮雕片24的第二表面即底面?zhèn)鹊拈_(kāi)口形成通道可以與第二即底浮雕片26的第一表面即頂面中的側(cè)開(kāi)口形成通道呈一角度。
圖13A為第二原模200的頂視平面圖，該模具200在相對(duì)的表面中帶有與第一組側(cè)開(kāi)口形成通道38正交的第二組側(cè)開(kāi)口形成通道202。圖13B為圖13A中微型針模具200一部分的立體剖示圖，其對(duì)應(yīng)于圖6、8B和10，該模具上鍍有一微型針層204。除了第一孔46外，同樣，由于第二側(cè)開(kāi)口形成孔這里，即第二側(cè)開(kāi)口形成通道202進(jìn)入的地方?jīng)]有子層，因此每一凹口30的微型針層204中還有兩個(gè)第二孔206，由此形成的金字塔形微型針208如圖13C所示，其四個(gè)側(cè)壁中每一個(gè)側(cè)壁中均帶有一個(gè)孔46或206。相對(duì)側(cè)壁上的孔46或206均處于同一高度處，而相鄰側(cè)壁的孔則處于不同高度處。
如果兩組側(cè)開(kāi)口形成通道彼此正交于兩浮雕片之一的同一表面中，即在第一即頂浮雕片24的第二表面即底面中，或者是在第二即底浮雕片26的第一表面即頂面中，其結(jié)果就類似于圖13A到13C所示那樣，只是側(cè)開(kāi)口(孔)均處于同一高度處(如果側(cè)開(kāi)口形成通道尺寸不同，那么側(cè)開(kāi)口的尺寸也不同)。然而，如果有多個(gè)側(cè)開(kāi)口形成通道穿過(guò)一個(gè)凹口，那么側(cè)開(kāi)口形成通道就優(yōu)選布置在浮雕片的相對(duì)表面上(即，一個(gè)在第一即頂浮雕片24的第二表面即底面中，另一個(gè)在第二即底浮雕片26的第一表面即頂面中)。否則，處于同一高度的四個(gè)開(kāi)口有可能會(huì)明顯地減少微型針的截面面積及其強(qiáng)度。
在上述實(shí)施例中，側(cè)開(kāi)口形成通道總是從一側(cè)到另一側(cè)全程穿過(guò)相關(guān)的浮雕片。然而它們并非必須全程穿過(guò)，甚至不必是連續(xù)的。其可以是排成一條線的多個(gè)分開(kāi)的短的側(cè)開(kāi)口形成通道，并且每一個(gè)側(cè)開(kāi)口形成通道插入或僅穿過(guò)一個(gè)凹口(或者是僅穿過(guò)兩上或多個(gè)凹口，而不是同一條直線上的所有凹口)。圖14A和14B即是這種結(jié)構(gòu)。圖14A為另一種第二模具210的頂視平面圖，其帶有前述的凹口30以及很短的側(cè)開(kāi)口形成通道212，該側(cè)開(kāi)口形成通道212僅在一個(gè)方向上延伸，其僅穿過(guò)一個(gè)凹口30的兩個(gè)相對(duì)側(cè)壁。圖14B為圖14A的剖示圖。所形成的針看上去與圖11B的針大體上沒(méi)有什么區(qū)別。
如圖15A所示，側(cè)開(kāi)口形成通道不必穿過(guò)某一凹的兩個(gè)側(cè)壁，而是只要伸到一個(gè)凹口的一個(gè)側(cè)壁即可。圖15A是另一種第二模具220的頂視平面圖，其帶有前述的凹口30以及很短的側(cè)開(kāi)口形成通道222，該側(cè)開(kāi)口形成通道212僅在一個(gè)方向上延伸，其僅穿過(guò)一個(gè)凹口的一個(gè)側(cè)壁。圖15B為圖15A的剖示圖。所形成的針不同于圖11B的針，其區(qū)別是其僅在一個(gè)側(cè)壁上有側(cè)開(kāi)口(孔)。
圖16A到16C所示為另外三個(gè)變化形式。圖16A為另一種第二模具230的頂視平面圖，其帶有較短的側(cè)開(kāi)口形成通道232，該通道沿著兩個(gè)正交的方向穿過(guò)凹口的兩個(gè)側(cè)壁從而提供例如圖13C所示的微型針。圖16B為另一種第二模具240的頂視平面圖，其帶有較短的側(cè)開(kāi)口形成通道242、244，這兩個(gè)通道沿著兩個(gè)正交的方向延伸進(jìn)來(lái)。然而，只有一組側(cè)開(kāi)口形成通道即側(cè)開(kāi)口形成通道242穿過(guò)凹口30的兩個(gè)側(cè)壁。另一組側(cè)開(kāi)口形成通道即側(cè)開(kāi)口形成通道244僅僅是伸到凹口30的一個(gè)側(cè)壁中。圖16C為另一種第二模具250的頂視平面圖，其帶有較短的側(cè)開(kāi)口形成通道252，該通道沿著兩個(gè)正交的方向延伸進(jìn)凹口的一個(gè)側(cè)壁。
側(cè)開(kāi)口形成通道不必非常長(zhǎng)。它們只需在凹口的側(cè)壁形成不明的不連續(xù)例如一孔甚至是一個(gè)凹口即可。
在上述實(shí)施例中，微型針模板具有兩個(gè)相互交疊并被一隔離層分開(kāi)的浮雕片。在其它的實(shí)施例中，該微型針模板包括三個(gè)或多個(gè)這樣的浮雕片，并且一個(gè)在另一個(gè)的上面，相鄰兩浮雕片之間被一隔離層分開(kāi)。因此對(duì)于三個(gè)浮雕片來(lái)說(shuō)其中有兩個(gè)隔離層。在這種結(jié)構(gòu)中，所有的三個(gè)或多個(gè)浮雕片均在浮雕后隔開(kāi)，然后根據(jù)需要放入側(cè)開(kāi)口形成通道。這樣就能在所形成的微型針的一個(gè)側(cè)面中形成一個(gè)或多個(gè)孔。
微型針的整體形狀反映的是原模針的形狀。在上述實(shí)施例中，原模針為方形金字塔形，因此微型針也是。然而，原模針也可以是其它的形狀例如三角形、六角形、八角形等(規(guī)則或不規(guī)則)的形狀?；谶@種原模的微型針模具按照前面所述的方式做出，只是側(cè)開(kāi)口形成通道的方向、長(zhǎng)度和位置要按照需要進(jìn)行變化。
圖17A為另一種第二模具260的頂視平面圖，其具有三角形的凹口262以及較短的側(cè)開(kāi)口形成通道264，該側(cè)開(kāi)口形成通道264僅沿一個(gè)方向延伸，并且與凹口呈直角伸到凹口的一個(gè)側(cè)壁中。圖17B是由圖17A的第二模具260生產(chǎn)出來(lái)的微型針266的等角視圖。
圖17A和17B實(shí)施例中的側(cè)開(kāi)口形成通道各自分開(kāi)并只伸到凹口的一個(gè)側(cè)壁中。如果該側(cè)開(kāi)口形成通道是連續(xù)的，那么它們會(huì)一路穿過(guò)每一個(gè)凹口，從而在每一個(gè)微型針上與前壁面?zhèn)乳_(kāi)口相對(duì)的角邊中形成側(cè)開(kāi)口。
圖18A到18D展示的是微型針模具中凹口和側(cè)開(kāi)口形成通道其它幾種變化形式的頂視平面圖。當(dāng)然，還有其它的變化形式工。圖18A為另一種第二模具270的頂視平面圖，其具有三角形的凹口272以及較短的側(cè)開(kāi)口形成通道274，該側(cè)開(kāi)口形成通道274沿彼此呈120度角的兩個(gè)方向延伸，并且與凹口側(cè)壁呈直角伸到凹口的兩個(gè)側(cè)壁中。圖18B為另一種第二模具280的頂視平面圖，其具有三角形的凹口282以及較短的側(cè)開(kāi)口形成通道284，該側(cè)開(kāi)口形成通道284沿彼此呈120度角的三個(gè)方向延伸，并且與凹口側(cè)壁呈直角伸到凹口的三個(gè)側(cè)壁中。圖18C為另一種第二模具290的頂視平面圖，其具有六角形的凹口292以及長(zhǎng)連續(xù)的側(cè)開(kāi)口形成通道294，該側(cè)開(kāi)口形成通道294沿一個(gè)方向延伸并從微型針模具290的一側(cè)到另一側(cè)一路穿過(guò)各個(gè)凹口。圖18D為另一種第二模具300的頂視平面圖，其具有八角形的凹口302以及較短的側(cè)開(kāi)口形成通道304，該側(cè)開(kāi)口形成通道304僅沿一個(gè)方向延伸，并且與凹口的一個(gè)側(cè)壁呈直角伸到凹口的一個(gè)側(cè)壁中。
上述所有實(shí)施例中的側(cè)開(kāi)口形成通道均以90度角對(duì)著側(cè)壁的中心與凹口的相應(yīng)表面相交。作為選擇，相交的角度也可是其它的角度。此外，這種相交也不必非對(duì)著側(cè)壁的中心。例如，側(cè)開(kāi)口形成通道可在一角邊處與凹口相交并沿著一個(gè)側(cè)壁延伸，其也可穿過(guò)兩個(gè)相鄰的側(cè)壁等。
為了制造出上述的微型針模具，可在金屬化處理后形成側(cè)開(kāi)口形成通道。然而在另一實(shí)施例中，這兩個(gè)操作步驟也可有所調(diào)整，即，在金屬化處理之前按照前述方式形成側(cè)開(kāi)口形成通道。金屬化一定要在微型針模具基底重新構(gòu)造出來(lái)時(shí)才能進(jìn)行，即要在浮雕片背對(duì)背合起來(lái)時(shí)才能進(jìn)行。金屬化處理可用金屬/合金或碳或另一種導(dǎo)電性材料的噴射技術(shù)來(lái)進(jìn)行。由于側(cè)開(kāi)口形成孔或開(kāi)口均處于側(cè)開(kāi)口形成通道和凹口相交的地方，因此噴射出來(lái)的原子無(wú)法沉積到這些地方。由此，沉積子層上就形成孔。在電鑄過(guò)程中，如前所述不會(huì)有金屬沉積到這些孔上。電鑄后的針壁上始終存在這些孔。在脫模后，就形成了側(cè)壁上帶有側(cè)開(kāi)口的微型針陣列。
顯然上述的變化形式以及不同的方式可自由組合使用。
制造原模----步驟(i)制造圖1所示的原模10涉及到精加工。將一塊材料如平行六面體的工具鋼板(例如AISI A2或者是另一個(gè)鋼合金)硬化后對(duì)所有表面鏡面拋光。在拋光后，通過(guò)精確的線切割(或者是其它的精加工如CNT加工)來(lái)切割該鋼板的一側(cè)，參見(jiàn)圖19A到19C。
圖19A是準(zhǔn)備用來(lái)切成圖1所示原模的平行六面體工具鋼板16的側(cè)視圖，該鋼板具有鏡面拋光的表面，圖中展示了線切割過(guò)程中線的路徑。圖19B和19C為圖19A的鋼板在切割過(guò)程中不同時(shí)期的樣子。圖19B為該工具鋼板16在沿沿X方向一次切割行程后的等角視圖。圖19C為該工具鋼板16在沿沿X方向一次切割行程后以及Y方向半個(gè)切割行程后的等角視圖。
該線切割的第一次行程是沿X方向進(jìn)行的。圖19A中展示了線切割線18。該線切割線18以基底切割部分18a的高度為基礎(chǔ)高度沿水平方向行進(jìn)穿過(guò)板16，直到該線切割線18行進(jìn)到第一排原模針的位置，在這里該線切割線18沿著第一斜切割部分18b以上切割斜角α向上行進(jìn)，該斜角α為原模針第一側(cè)壁相對(duì)于基底12表面的角度。在板16的頂面，線切割線18又向下朝著基底行進(jìn)。該線切割線18沿著第二斜切割部分18c以下切割斜角β向下行進(jìn)，該斜角β為原模針第二側(cè)壁(與其與第一側(cè)壁相對(duì))相對(duì)于基底12表面的角度。在本實(shí)施例中，上下切割角α、β相等，因此原模針的第一和第二側(cè)壁兩個(gè)等邊。在第一切割行程中，沿著第一和第二斜切割部分18b、18c的上下切割就在兩個(gè)基底切割部分18a之間形成了一條凸脊20。線切割線18沿著水平方向以另一個(gè)基底切割部分18a的基底高度繼續(xù)前進(jìn)直到其到達(dá)所要形成的下一排針的地方，這里線切割線18再次向上并向下行進(jìn)，由此切出另一條凸脊20。如此繼續(xù)直到所形成的凸脊20與X方向所需形成的原模針一樣多。
理想情況下，在上切到頂時(shí)，下切立即開(kāi)始。然而，當(dāng)前的線切割機(jī)，無(wú)論如何精確，但始終精度有限。因此，當(dāng)線達(dá)到一條凸脊20的頂上時(shí)，在其向下切割前，其實(shí)際上必須稍向橫移(其通常為1-20um(微米))。因此，實(shí)際上此時(shí)所形成的凸脊20以及后來(lái)形成的原模針14具有很小的平頂面，而不是完全的尖頂。之所以附圖中所示凸脊20以及原模針14看上去是完全的尖頂，不是很小的平頂面，僅僅是為了簡(jiǎn)化而已。
在第一次切割行程之后，如圖19B所示，板16的頂部被去掉，只在鋼板的一個(gè)表面上留下平行的凸脊。然后將板16(或者是線切割工具)繞著Z軸(即垂直向下穿過(guò)板16的方向)旋轉(zhuǎn)90度?，F(xiàn)在沿著Y進(jìn)行第二道線切割行程。該道行程與圖19A所示的第一道行程的路徑一樣，只是方向與第一道切割的方向差90度。該上下切割均在第三和第四側(cè)角。由于已經(jīng)有了第一道切割，因此第二道線切割行程會(huì)形成各個(gè)原模針14，而不是切出第二組凸脊。圖19C所示為第二道線切割行程到一半時(shí)的板16。此時(shí)，一部分原模針14已經(jīng)形成，凸脊20在板上仍有半條。在第二道線切割行程的最后，板就變成圖1所示的那樣。在本實(shí)施例中，每一個(gè)原模板均是截去尖頭的方形金字塔形。
圖19A到19C展示了只有一組原模針陣列的原模的制造工藝。在采用一塊更大的鋼板時(shí)，可通過(guò)兩道線切割行程來(lái)形成幾十個(gè)甚至是更多個(gè)原模針陣列。
原模不必非是鋼板，其也可由其它的金屬/合金如鋁合金、鋅合金等制成。在原模表面以及原模針上可加上一種或多種硬質(zhì)涂層如金剛石碳涂層、類金剛石的碳涂層(DLC)、非電解的Ni涂層、硬質(zhì)鉻涂層、氮化物涂層、碳化物涂層或者是硼化物涂層。由此能提高原模的硬度從而延長(zhǎng)原模的使用壽命。此外或者是作為代替，也可加上一涂層，如碳涂層、類金剛石的碳涂層或者是某些或合適的涂層從而有助于脫下微型針模板制造中所用的鋼板。某些涂層具有兩種功能提高硬度以及用作脫模層。
圖20所示的流程圖是制造本實(shí)施例原模中所涉及的操作步驟。在步驟S140，準(zhǔn)備好一塊材料。在步驟S142，沿第一方向?qū)υ搲K材料進(jìn)行第一道切割從而形成多條凸脊。在步驟S144，旋轉(zhuǎn)該塊材料并再次進(jìn)行切割。在步驟S146，確定是否已完成所有的切割(即，如果完成切割，凸脊就變成原模針)。如果所有的切割都已完成，則操作停止。如果沒(méi)有完成所有的切割，那么操作就返回到步驟S144。
在制造原模10中通過(guò)改變線切割的路線18就能對(duì)微型針陣列產(chǎn)品50上最后形成的微型針52的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。如果按照?qǐng)D19A所示的切割行程18(其沿著Y方向重復(fù)該行程)，那么原模針14(以及最后形成的微型針52)的四個(gè)側(cè)壁表面就具有同樣的形狀，并且相對(duì)于底面具有相同的斜角以及相同的方形截面。通過(guò)改變切割行程的上下切角α、β，就能對(duì)原模針的形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種具有不同結(jié)構(gòu)的原模就能按照上述同樣的方法來(lái)形成不同結(jié)構(gòu)的微型針模。這些具有不同結(jié)構(gòu)的微型針模同樣能按照上述同樣的方法來(lái)制造微型針陣列產(chǎn)品。
在上述實(shí)施例中，原模針以及最終生產(chǎn)出來(lái)的微型針均具有從一方形基底立起的四方形斷面。通過(guò)改變線切割行程的道數(shù)以及/或板16在兩次切割之間的旋轉(zhuǎn)角度，就能加工出其它的形狀例如前述的三角形、六角形以及八角形(例如，通過(guò)彼此之間呈120度的三道切割就能加工出三角形或六角形的原模針，通過(guò)彼此之間呈45度的四道切割就能加工出八角形的原模針)。這種方法很容易就能制造出三角形、方形、矩形、長(zhǎng)菱形、平行四邊形、梯形或者某些特殊的非規(guī)則五邊形、規(guī)則的以及某些不規(guī)則的六邊形、規(guī)則的八邊形或者是其它的某種形狀的原模針。
第二個(gè)實(shí)施例現(xiàn)在來(lái)描述用來(lái)制造帶有側(cè)開(kāi)口的微型針的第二個(gè)實(shí)施例。本方法不像上述第一實(shí)施例或其變形那樣采用兩個(gè)或多個(gè)疊置的浮雕片，而是在生產(chǎn)過(guò)程中將微型針層中的不規(guī)則引入到原模中。
在原模的生產(chǎn)過(guò)程中，使每一個(gè)原模針一側(cè)的一個(gè)較短的部分垂直于原模的基底表面。這種變形的原模例如可通過(guò)一種類似于制造圖1和2中原模的工藝制造出來(lái)?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖21A到21D來(lái)描述該工藝。
圖21A為工具鋼板316在第一道切割后的側(cè)視圖，其類似于圖19B所示在第一道切割時(shí)所加工出來(lái)的部分成形的原模(只是本實(shí)施例中的凸脊有些鈍)。圖中已加工出第一平行凸脊320。然而，從圖21A的部分放大圖即圖21B中可以看到一點(diǎn)不同。在凸脊320一側(cè)向上的斜坡中有一個(gè)不連續(xù)的側(cè)開(kāi)口形成部分，這里斜坡從向上的第一方向變成基本垂直的第二方向，然后又變回向上的第一方向直到凸脊320的頂部。斜坡中的垂直部分即不連續(xù)部分322可通過(guò)仔細(xì)控制切割線上行時(shí)的上移角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在第二方向上的第二道切割沒(méi)有上行切割時(shí)的方向變化而是按正常情況進(jìn)行。圖21C是工具鋼板316的等角視圖，其中第二道切割僅進(jìn)行了一部分。圖21D為此時(shí)所加工出來(lái)的一個(gè)原模針314的放大視圖。在最后形成的原模中，每一個(gè)原模針314均在其一個(gè)側(cè)面有一個(gè)垂直的部分322。
微型針模由帶有不連續(xù)的原模，例如參考圖21A到21D所述的原模，加工出來(lái)。將微型針模熱壓到原模上就能形成微型針基底。該熱壓操作的方式與前述的熱壓方法相同。然而，在制造微型針模板時(shí)則有一點(diǎn)不同。該微型針模板并不是由其中帶有一隔離層的兩個(gè)浮雕層疊置而成。相反，其僅僅是一個(gè)浮雕片，該浮雕片的材料與前述實(shí)施例中所述兩個(gè)(或多個(gè))浮雕片中的一片相同，其厚度則與原模針314的高度相同。
熱壓的結(jié)果就是形成了圖22A所示的微型針模具基底322，其中從一側(cè)到另一側(cè)印有去掉了尖頭的正方形金字塔的通孔330。圖22B為圖22A中一部分的放大立體圖，其展示的是凹口330。圖22C是圖19B中一部分的放大示圖，其展示的是凹口330一個(gè)表面中的內(nèi)凹不連續(xù)338。該內(nèi)凹不連續(xù)大體上垂直或正交于微型針模具基底332的頂面和底面。
微型針模具基底332像第一個(gè)實(shí)施例那樣金屬化上一層導(dǎo)電子層334。在本實(shí)施例中，優(yōu)選為噴射工藝。噴射出的金屬原子(按照?qǐng)D22A、22B和22C的取向)向下跑到凹口330的頂上，然后向下沿垂直方向飛到去了尖頭的方形金字塔的表面上，并沉積到凹口330底面以及側(cè)壁中與模具上表面呈一定斜度的部分上，其中幾乎沒(méi)有原子能沉積到側(cè)壁中與模具上表面相垂直(即平行于原子噴入凹口330的方向)的部分上。圖23A為圖22A中一部分的放大立體圖，其展示的是噴射后的凹口330。圖23B為圖23A一部分的放大示圖。噴上的子層334布滿微型針模具基底332的頂面以及凹口330中除了內(nèi)凹不連續(xù)338的每一個(gè)表面。由于側(cè)壁中垂直的部分上沒(méi)有子層，因此子層334的這部分側(cè)壁處就形成了側(cè)開(kāi)口形成孔或開(kāi)口342。微型針模具基底332以及子層334合起來(lái)就形成了微型針模具340。
在微型針模具340上，例如在前面參考圖22A到23B討論的工藝制造出來(lái)的微型針模具340上進(jìn)行電鑄。電鑄的進(jìn)行可參考第一實(shí)施例的描述。微型針層344可通過(guò)在微型針模具340的頂面上電鑄Ni或Ni/Fe合金或另一種金屬/合金來(lái)形成。如圖24A和24B所示，該微型針層344形成于微型針模具340上簿金屬子層344的頂上以及凹口330中。圖24A是圖22A中一部分的放大立體圖，其展示的是在噴射及電鑄后的凹口330。圖24B是圖24A中一部分的放大示圖。電鑄后的微型針層344布滿由子層334所覆蓋的微型針模具基底332的頂面以及被子層334所覆蓋的凹口330中每一個(gè)具有子層334的表面。其中微型針層344不會(huì)覆蓋到不連續(xù)面338或者是子層開(kāi)口342上，因上這里沒(méi)有子層。因此，在凹口330中在微型針層344的側(cè)面中就會(huì)形成一個(gè)孔346。
板式的金屬/合金結(jié)構(gòu)，即微型針層344從微型針模具340脫下來(lái)。脫下來(lái)的結(jié)構(gòu)就是所需的微型針陣列產(chǎn)品350，如圖25A所示，其具有所需的微型針352陣列。圖25B是其中一個(gè)金字塔形微型針352的放大示圖。凹口330中微型針層344中的孔346是微型針陣列產(chǎn)品350中微型針352的一個(gè)部分，其作為側(cè)壁開(kāi)口伸到側(cè)壁中從而與微型針352中從基底向上延伸的針腔流體相通。
如此形成的側(cè)開(kāi)口346一路穿過(guò)微型針352一個(gè)側(cè)壁的外表面。這就是上述用來(lái)制造原模的生產(chǎn)方法的一種結(jié)果，當(dāng)然與其它生產(chǎn)方法相比這也不是必須的。穿過(guò)微型針352側(cè)壁的孔346的寬度在朝著該壁內(nèi)表面的方向會(huì)減小，這是因?yàn)殡婅T到側(cè)壁上子層334上材料會(huì)更多。
顯然，不連續(xù)322僅會(huì)出現(xiàn)在圖21D中原模針310的一個(gè)側(cè)壁上，因此其僅會(huì)出現(xiàn)在所形成微型針352的一個(gè)側(cè)壁上。然而，在同一表面的不同高度和/或者不同的表面上也可引入其它的不連續(xù)。此外，這種不連續(xù)322也可在向下切割的過(guò)程中加工出來(lái)而不必非得在向上切割的過(guò)程中加工出來(lái)。這種不連續(xù)322也可在第二道(或者是后面的)切割中加工出來(lái)而不必非得在第一道切割中加工出來(lái)。
此外，如此形成的側(cè)開(kāi)口并不限于是在方形基底的微型針上，其也可在其它形狀的微型針上，其中只要在微型針模具中在微型針凹口中有一個(gè)垂直面即可。
在上述說(shuō)明中，微型針模具為副模。然而，該微型針模具并非必須得通過(guò)或者是由一原模加工出來(lái)。
本發(fā)明的實(shí)施例能夠很容易地在工業(yè)上規(guī)模化地生產(chǎn)出更為結(jié)實(shí)可靠的中空微型針陣列或者是實(shí)心針如實(shí)心聚合物針。用來(lái)制造微型針的模具可用價(jià)廉的聚合材料來(lái)制造，因此模具的成本很低并且可做成一次性的。此外，舉例中用來(lái)制造微型針模具的方法采用線切割方法來(lái)制造原模因此成本很低。線切割能夠很容易地改變微型針的尺寸和結(jié)構(gòu)，如是否規(guī)則或不規(guī)則，是否漸細(xì)或不漸細(xì)，以及不同數(shù)量的直壁或斜壁。這種微型針尖度得到進(jìn)一步地提高，這是因?yàn)槲⑿歪樉哂袀?cè)開(kāi)口，孔不在尖頭，因此微型針能夠更為容易地穿透皮膚注射液體。這種微型針陣列可用在無(wú)痛注射設(shè)備從而代替常規(guī)的注射針、注射器。
盡管這里已描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明并限于此。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的其它變化形式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍中，例如后面的權(quán)利要求
書中。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)制造微型針制造中所用微型針模具的方法，其包括提供一個(gè)其中帶有凹口的微型針模具基底，該凹口對(duì)應(yīng)于所要制造的微型針并從微型針模具基底的一個(gè)第一表面延伸；以及在微型針模具基底中形成側(cè)開(kāi)口形成孔，該側(cè)開(kāi)口形成孔在凹口的側(cè)開(kāi)口形成位置處延伸到微型針模具基底中的凹口側(cè)壁面內(nèi)。
2.如權(quán)利要求
1的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔延伸到凹口的側(cè)壁中而不是延伸到凹口的頂面或底面。
3.如權(quán)利要求
1或2的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔僅延伸到各個(gè)凹口的一個(gè)側(cè)壁面內(nèi)。
4.如權(quán)利要求
3的方法，其中各個(gè)凹口均為僅在一個(gè)點(diǎn)處與側(cè)開(kāi)口形成通道相交。
5.如權(quán)利要求
1或2的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔均延伸到各個(gè)凹口的相對(duì)側(cè)壁面中。
6.如權(quán)利要求
1、2或5的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔均延伸到各個(gè)凹口的相鄰側(cè)壁面中。
7.如前述任一權(quán)利要求
的方法，其進(jìn)一步包括在微型針模具基底的第一表面上以及在凹口中提供一子層。
8.如權(quán)利要求
7的方法，其中在形成子層之后再在微型針模具基底中形成側(cè)開(kāi)口形成孔。
9.如權(quán)利要求
7的方法，其中在側(cè)開(kāi)口形成孔形成于微型針模具基底中后再沉積形成子層，該子層基本不能沉積到側(cè)開(kāi)口形成的位置上。
10.如權(quán)利要求
7的方法，其中形成側(cè)開(kāi)口形成孔的操作包括凹口的側(cè)壁面在凹口的側(cè)開(kāi)口形成的位置處帶有不連續(xù)面；以及在用來(lái)形成側(cè)開(kāi)口的不連續(xù)面產(chǎn)生之后再沉積子層，其中子層基本無(wú)法沉積到形成側(cè)開(kāi)口的不連續(xù)面上。
11.如權(quán)利要求
10的方法，其中使凹口的側(cè)壁面具有不連續(xù)面的操作包括形成凹口側(cè)壁面中大體垂直于模具基底第一表面的那些部分。
12.如權(quán)利要求
11的方法，其中凹口的側(cè)壁面中大體垂直的部分形成內(nèi)凹。
13.如權(quán)利要求
10的方法，其中使凹口的側(cè)壁面具有不連續(xù)面的操作包括在模具基底中形成與凹口相交的側(cè)開(kāi)口形成通道。
14.如權(quán)利要求
1-9之一的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔形成于模具基底中側(cè)開(kāi)口形成通道與模具基底中凹口相交的地方。
15.如權(quán)利要求
13或14的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成通道大體平行于微型針模具基底的第一表面從微型針模具基底的一個(gè)端面延伸到微型針模具基底的相對(duì)端面。
16.如權(quán)利要求
13到15之一的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成通道在相鄰的兩個(gè)凹口之間延伸。
17.如權(quán)利要求
13到16之一的方法，其中微型針模具基底包括多個(gè)疊置的模具基底片；以及其進(jìn)一步包括在模具基底中形成側(cè)開(kāi)口形成通道，包括將所述的多個(gè)模具基底片分開(kāi)；至少在一個(gè)模具基底片的相對(duì)表面中的至少一個(gè)表面中形成側(cè)開(kāi)口形成通道；以及疊置所述的多個(gè)模具基底片從而重新構(gòu)造出微型針模具基底。
18.如權(quán)利要求
17的方法，其中在相對(duì)表面中至少一個(gè)表面中的側(cè)開(kāi)口形成通道做成相對(duì)表面中至少一個(gè)表面中的凹槽。
19.如權(quán)利要求
17或18的方法，其中的微型針模具基底進(jìn)一步包括相鄰兩疊置的模具基底片之間的隔離層。
20.如權(quán)利要求
19的方法，其進(jìn)一步包括在將所述的多個(gè)模具基底片疊置之前去掉一個(gè)或多個(gè)隔離層從而重新構(gòu)造出微型針模具基底。
21.如前述任一權(quán)利要求
的方法，其中的凹口為通孔，其從微型針模具基底的第一表面延伸到相對(duì)的第二外表面。
22.如前述任一權(quán)利要求
的方法，其中提供微型針模具基底的操作包括在一原模上模制出微型針模具基底，其中的原模具有一個(gè)原?；?，多個(gè)原模針從該基面突起，其中的原模針對(duì)應(yīng)于微型針模具基底中的凹口。
23.如權(quán)利要求
22的方法，其中的微型針模具基底通過(guò)熱壓在原模上模制出來(lái)。
24.如權(quán)利要求
22或23的方法，其進(jìn)一步包括提供原模。
25.如權(quán)利要求
24的方法，其中提供原模的操作包括由一原模塊線切割形成原模。
26.一種用來(lái)制造微型針制造過(guò)程中所用原模的方法，其包括提供一原模，其具有一原?；?，該基面突起有多個(gè)原模針，所述的多個(gè)原模針至少包括一個(gè)其上帶有一側(cè)開(kāi)口形成部分的第一側(cè)壁面，其中的側(cè)開(kāi)口形成部分在一個(gè)基本垂直于原?；娴钠矫鎯?nèi)延伸。
27.如權(quán)利要求
26的方法，其中提供一原模的操作包括至少沿兩個(gè)不同的方向切過(guò)一塊第一材料塊從而提供原模，該原模包括原模基面，該原?；嫔贤黄鹩卸鄠€(gè)原模針。
28.如權(quán)利要求
27的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成部分是在至少沿著兩個(gè)不同的方向切過(guò)材料塊的過(guò)程中形成的
29.如權(quán)利要求
26到28之一的方法，其中至少沿著兩個(gè)不同的方向切過(guò)材料塊的操作包括在至少兩個(gè)方向中的每一個(gè)方向上都有一道切割。
30.如權(quán)利要求
29的方法，其中的各道切割包括多個(gè)基底切割部分，其切割的是原模基面；多個(gè)向頂?shù)那懈畈糠?，其從基底切割部分切到成為原模針尖的部分；以及多個(gè)向底的切割部分，其從成為原模針尖的部分切到基底切割部分；以及其中各個(gè)基底切割部分均被一個(gè)向頂?shù)那懈畈糠趾鸵粋€(gè)向底的切割部分所形成的組分開(kāi)；由第一和第二斜坡切割部分組成的每一對(duì)切割部分中至少有一個(gè)斜坡切割部分切出多個(gè)原模針的一個(gè)表面。
31.如權(quán)利要求
30的方法，其中的向頂和向底切割部分均是沿控制方向上的連續(xù)切割。
32.如權(quán)利要求
26到31之一的方法，其中的側(cè)開(kāi)口形成部分與第一側(cè)壁面中除側(cè)開(kāi)口形成部分之外的其它部分是不連續(xù)的。
33.如權(quán)利要求
26到32之一的方法，其中的各個(gè)第一側(cè)壁面均包括從原?；嫜由斓牡谝恍逼虏糠?；側(cè)開(kāi)口形成部分；以及從側(cè)開(kāi)口形成部分到原模針尖的第二斜坡部分。
34.如權(quán)利要求
33的方法，其中第一和第二斜坡部分中至少有一個(gè)斜坡部分是平面。
35.如權(quán)利要求
33或34的方法，當(dāng)其至少?gòu)膶儆?b>權(quán)利要求
30時(shí)，其中向頂和向底切割部分中至少有一個(gè)切割部分切出第二斜坡部分和側(cè)開(kāi)口形成部分。
36.一種在微型針制造中使用的原模，該原模按照權(quán)利要求
26到35之一所述的方法制造出來(lái)。
37.一種在微型針制造中使用的原模，其包括原?；?，該基面上突起有多個(gè)原模針；其中所述的多個(gè)原模針至少包括一個(gè)帶有一側(cè)開(kāi)口形成部分的第一側(cè)壁；以及其中的側(cè)開(kāi)口形成部分在原模針的第一側(cè)壁面上在原模基面的正交平面內(nèi)延伸。
38.一種用來(lái)制造微型針制造過(guò)程中所用的微型針模具的方法，其包括在權(quán)利要求
36或37所述的原模上模制一微型針模具基底從而提供微型針模具基底中的凹口，其中該凹口對(duì)應(yīng)于所需制造的微型針；該凹口從微型針模具基底的第一表面開(kāi)始延伸；以及該凹口包括用來(lái)形成側(cè)開(kāi)口的不連續(xù)面，該不連續(xù)面在凹口的側(cè)壁表面上在微型針模具基底第一表面的正交平面內(nèi)延伸。
39.如權(quán)利要求
38的方法，其進(jìn)一步包括在微型針模具基底的第一表面上以及凹口中除了用來(lái)形成側(cè)開(kāi)口的不連續(xù)面之外的其它側(cè)壁表面上提供一子層。
40.一種用權(quán)利要求
1至25、38和39之一所述的方法來(lái)制造的微型針模具。
41.一種微型針模具，其包括一個(gè)帶有多個(gè)凹口以及多個(gè)側(cè)開(kāi)口形成孔的微型針模具基底，其中的多個(gè)凹口由該基底的第一表面延伸，其中的多個(gè)側(cè)開(kāi)口形成孔在微型針模具基底中，并且該側(cè)開(kāi)口形成孔在凹口的側(cè)開(kāi)口形成位置處延伸到微型針模具基底的凹口側(cè)壁內(nèi)。
42.如權(quán)利要求
41的微型針模具，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔包括模具基底中的側(cè)開(kāi)口形成通道與模具中凹口的相交。
43.如權(quán)利要求
41的微型針模具，其中的側(cè)開(kāi)口形成孔包括凹口側(cè)壁面中的不連續(xù)面。
44.如權(quán)利要求
43的微型針模具，其中凹口側(cè)壁面中的不連續(xù)面基本垂直于微型針模具基底的第一表面。
45.如權(quán)利要求
41到44之一的微型針模具，其中的凹口包括其側(cè)壁表面上的子層。
46.如權(quán)利要求
45的微型針模具，當(dāng)其至少?gòu)膶儆?b>權(quán)利要求
43時(shí)，其中的不連續(xù)面包括子層中的間隙。
47.一種用來(lái)制造微型針的方法，其包括提供一微型針模，該微型針模為權(quán)利要求
40至46之一所述的微型針模；在微型針模具的第一表面上以及微型針的凹口中形成微型針層，并且該微型針層在側(cè)開(kāi)口形成孔上則留有間隙；以及將微型針層從微型針模具上取下來(lái)，微型針層中對(duì)應(yīng)于側(cè)開(kāi)口形成孔的部分包括有微型針的側(cè)開(kāi)口。
48.如權(quán)利要求
47的方法，其中凹口中的微型針層是中空的，由此就形成了中空的微型針，微型針的中空與微型針的側(cè)開(kāi)口流體相通。
49.如權(quán)利要求
47或48的方法，其進(jìn)一步包括將微型針層分成多個(gè)微型針部分，其中每一個(gè)微型針部分上均具有一個(gè)或多個(gè)微型針。
50.如權(quán)利要求
47至49之一的方法，其中形成微型針層的操作包括將微型針層電鍍、PVD、CVD、熱蒸發(fā)或者無(wú)電鍍到微型針模具的第一表面上以及凹口中。
51.如權(quán)利要求
47至50之一的方法，其中從微型針模具去掉微型針層的操作包括將微型針層從微型針模具剝離下來(lái)。
52.如權(quán)利要求
47至50之一的方法，其中從微型針模具去掉微型針層的操作包括溶解掉微型針模具。
53.按照權(quán)利要求
47至52之一所述的方法加工出來(lái)的一個(gè)或多個(gè)微型針。
54.一種或多種微型針，其加工包括采用權(quán)利要求
1至35、38和39中一個(gè)或多個(gè)所述的方法，或者是用權(quán)利要求
36、37和40至46中一個(gè)或多個(gè)所述的模具加工，或者是用權(quán)利要求
1至35、38和39中一個(gè)或多個(gè)所述的方法以及權(quán)利要求
36、37和40至46中一個(gè)或多個(gè)所述的模具加工。
55.一種用來(lái)制造一種在微型針制造過(guò)程中所用原模的方法，其基本如前面參照附圖所描述的那樣。
56.一種在微型針制造過(guò)程中所用的一種原模，該原模基本如前面參照附圖所描述的那樣構(gòu)造。
57.一種用來(lái)制造一種在微型針制造過(guò)程中所用微型針模具的方法，其基本如前面參照附圖所描述的那樣。
58.一種在微型針制造過(guò)程中所用的微型針原模，該微型針原模基本如前面參照附圖所描述的那樣構(gòu)造。
59.一種用來(lái)構(gòu)造微型針的方法，其基本如前面參照附圖所描述的那樣。
60.一種或多個(gè)微型針，其基本如前面參照附圖所描述的那樣構(gòu)造出來(lái)。
專利摘要
一種側(cè)開(kāi)口的微型針，其由一形狀合適的微型針模具(40)制成。一微型針模具基底(32)中有多個(gè)微型針模具凹口(30)。微型針模具基底(32)的一面鍍有子層(34)。該微型針模具基底(32)包含兩個(gè)微型針模片(24，26)，其分開(kāi)后能接觸到其中一個(gè)微型針模片(24，26)的內(nèi)表面。該側(cè)開(kāi)口形成通道(38)形成于其中一個(gè)內(nèi)表面上，并與相對(duì)應(yīng)微型針模片(24)中的凹口(30)相交。這兩個(gè)微型針模片(24，26)背對(duì)背靠在一起并結(jié)合形成一個(gè)整體式微型針模具(40)。在凹口中以及表面上沉積上子層(34)就在凹口(30)中形成微型針。該微型針層(44)不能沉積到側(cè)開(kāi)口形成孔(42)的地方，即側(cè)開(kāi)口形成通道(38)與凹口(30)相交的地方，由此就在模制的微型針(52)中形成了側(cè)開(kāi)口(46)。
文檔編號(hào)B29C59/02GK1993156SQ200480043029
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2004年3月12日
發(fā)明者徐源, 陳美馬, 李忠莉, 林治遠(yuǎn), 陳佩瑩 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan