[發(fā)明專利]玻璃材料高深寬比微結(jié)構(gòu)二次約束流動刻蝕方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910097056.2
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101531466A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝海波;鄭毅;傅新;楊華勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微加工工藝，特別是涉及一種玻璃材料高深寬比微結(jié)構(gòu)二次約束流動刻蝕方法。

背景技術(shù)

近10年來，微機電技術(shù)逐漸成熟，其中微流控系統(tǒng)以其功能高度集成性及廣泛的適用性而倍受矚目。目前可以用于微流體器件制作的材料主要有硅、玻璃以及一些有機材料。與其它材料相比，玻璃因為具有良好的透光性和較高的強度，所以在很多微流體器件之中具有不可替代作用，應(yīng)用十分廣泛。但是對平板玻璃的微加工主要采用化學(xué)濕法刻蝕的方法，由于玻璃屬于各向同性材料，因此通過光刻及濕法刻蝕的方法成型的微流道通常具有較小的深寬比(最大約0.5左右)。這大大限制了平板玻璃的應(yīng)用范圍。雖然近年來微加工技術(shù)作為微流控系統(tǒng)的基礎(chǔ)發(fā)展非常迅速，在傳統(tǒng)的微加工技術(shù)的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了LIGA、軟光刻等全新的微加工技術(shù)。但是各向同性材料的高深寬比結(jié)構(gòu)加工問題卻始終得不到完善解決。因此一種新的微加工技術(shù)成為微流控系統(tǒng)的研究中亟待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種玻璃材料高深寬比微結(jié)構(gòu)二次約束流動刻蝕方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

通過光刻及濕法刻蝕的工藝在拋光后的平板玻璃上刻蝕出三個入口的微流道、中間為有效微流道和一個出口的微流道，再將經(jīng)過紫外光表面活性處理的PDMS薄膜與帶有微流道的平板玻璃鍵合，形成Glass-PDMS微流控芯片，使用精密注射泵將刻蝕劑注入位于中間的刻蝕劑入口，隔離劑從位于刻蝕劑入口兩側(cè)的隔離劑入口注入，由于隔離劑能約束刻蝕劑流束的寬度和位置，通過控制三路流體的流量比，能在已經(jīng)成型的平板玻璃微流道中刻蝕出高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)。

所述的刻蝕出高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)，是通過控制三路流體的流量比，有效微流道的橫截面會隨刻蝕的進行逐漸變大，導(dǎo)致刻蝕劑會直接沉在有效微流道中形成的二次微流道，隔離劑起到保護二次微槽側(cè)壁不被刻蝕的作用，而在平板玻璃的有效微流道內(nèi)部得到高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明具有的有益效果是：

該方法可以在原有微流道的基礎(chǔ)上進行二次刻蝕從而在原有微流道內(nèi)部形成具有高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)。只需改變隔離劑與刻蝕劑的流量比即可控制刻蝕寬度，定時改變刻蝕劑和隔離劑的流量即可實現(xiàn)對二次微結(jié)構(gòu)形貌的控制。為基于玻璃基體材料的微流控芯片提供一種行之有效的，高深寬比微結(jié)構(gòu)的加工方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與工作原理。

圖2是A—A平面的剖面圖。

圖3是高深寬比二次微結(jié)構(gòu)效果示意圖。

圖中：1、平板玻璃，2、有效微流道，3、PDMS薄膜，4、6、隔離劑入口，5、刻蝕劑入口，7、廢液出口，8、10、隔離劑注射泵，9、刻蝕劑注射泵，11、13、隔離劑通流面積，12、刻蝕劑通流面積，14、15、隔離劑與刻蝕劑交界面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

典型的微流控流道結(jié)構(gòu)需要樣品和試劑量在100nl和10ml之間，甚至更少，微流控流道的直徑范圍在幾十到幾百微米。微流體在流道內(nèi)均呈現(xiàn)層流特性。因此，當(dāng)兩種或更多不同試劑同時流入同一通道中，各試劑流能夠同時保持自身的流型不變而只在相與相的接觸界面上發(fā)生反應(yīng)或分子擴散現(xiàn)象，并且具有較高的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，玻璃材料高深寬比微結(jié)構(gòu)二次約束流動刻蝕方法就是基于這種特性提出的。

本發(fā)明通過光刻及濕法刻蝕的工藝在拋光后的平板玻璃上刻蝕出三個入口的微流道、中間為有效微流道和一個出口的微流道，再將經(jīng)過紫外光表面活性處理的PDMS薄膜與帶有微流道的平板玻璃鍵合，形成Glass-PDMS微流控芯片，使用精密注射泵將刻蝕劑注入位于中間的刻蝕劑入口，隔離劑從位于刻蝕劑入口兩側(cè)的隔離劑入口注入，由于隔離劑能約束刻蝕劑流束的寬度和位置，通過控制三路流體的流量比，能在已經(jīng)成型的平板玻璃微流道中刻蝕出高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)。

所述的刻蝕出高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)，是通過控制三路流體的流量比，有效微流道的橫截面會隨刻蝕的進行逐漸變大，導(dǎo)致刻蝕劑會直接沉在有效微流道中形成的二次微流道，隔離劑起到保護二次微槽側(cè)壁不被刻蝕的作用，而在平板玻璃的有效微流道內(nèi)部得到高深寬比的二次微結(jié)構(gòu)。