[發明專利]一種高聚物納流控芯片的制備方法

無效

• 申請號: 201010270604.X
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN102001615A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 何巧紅;胡賢巧;陳恒武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G01N33/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 唐銀益

技術領域

本發明涉及一種芯片的制備方法，更具體的說，是一種制備高聚物納流控芯片的方法。

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背景技術

近年來，隨著微流控芯片分析的迅猛發展，納流控芯片(芯片通道至少一維是1~100?nm范圍的納米尺度)?分析也越來越引起人們的關注。納流控芯片的制作是納流控芯片分析的基礎。與微流控芯片相比，納流控芯片對加工技術提出了更高的要求,促使許多特殊的加工技術相繼出現，如電子束光刻、聚焦離子束光刻、激光干涉光刻、質子束刻寫等，利用這些技術可以準確控制通道的尺寸，在不同材料的基片上制得一維、二維甚至三維的納通道或納結構。但是這些技術需要特殊而且昂貴的儀器設備，加工成本極高。

與硅、玻璃、石英芯片相比，高聚物芯片具有成本低、易加工，可以批量生產而成為一次性器件等優勢。模具熱壓法是在高聚物材料上制備納通道的主要方法，但是熱壓法需要的模具制作難度大、加工成本高。也有文獻報道用熱形變機械拉伸法或電擊穿法制備高聚物納流控芯片，但這樣制作的納通道的尺寸難以準確控制。

納米通道容易變形塌陷，因此芯片的封合是納流控芯片制備的技術難點。熱封合技術是制備高聚物微流控芯片中最常用的封合技術。熱封合技術是加熱高聚物基片和蓋片至軟化點溫度以上時，施加一定的高壓進行封合的一種技術。當利用該技術封合納米通道時將導致通道的塌陷堵塞。有文獻報道，用氧等離子體預處理高聚物基片和蓋片后，可以降低封接溫度，在軟化點溫度以下時，加壓芯片的進行封合[P.?Abgrall,?L.?N.?Low,?N.?T.?Nguyen,?Lab?Chip?7?(2007)?520-522]。該方法雖然簡單，但需要氧等離子體產生器以及相對超凈的環境下進行。

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發明內容

為了解決現有技術的制備納控流芯片在一些技術方面的不足，現提供一種工藝簡單、成本低的制備高聚物納流控芯片的方法。

本發明的具體技術方案如下：

本發明是一種高聚物納流控芯片的制備方法，采用無光膠的紫外光光刻技術，制備帶有一維納米或亞微米通道高聚物材料基片；所制備的納流控芯片由兩片高聚物材料組成：一片是帶有納通道的高聚物基片，另一片是空白高聚物蓋片，采用紫外光輻射預處理帶有通道的高聚物基片和空白高聚物蓋片，在低溫低壓下封合形成高聚物納流控芯片，具體步驟為：

1)通過紫外光光刻，在高聚物材料基片上制備納米或亞微米通道；

2)用紫外光輻射預處理帶有通道的高聚物基片和空白高聚物蓋片；?

3)在水流中，把經過紫外光輻射預處理的帶有通道的高聚物基片和空白高聚物蓋片貼合；

4)在低溫低壓下封合帶有通道的高聚物基片和空白高聚物蓋片，獲得高聚物納流控芯片。

本發明所述的通道其深度是納米或亞微米尺度，寬度是微米尺度，長度是毫米或厘米尺度。所述的無光膠的紫外光光刻技術是無需現涂光膠，采用以石英為基底的紫外光光刻掩模檔光，進行光刻。

本發明所述的紫外光光刻所采用的紫外燈是有臭氧的低壓汞燈，其中央輸出波長為254?nm，紫外光光刻的時間是決定于所需的通道深度。

本發明所述的紫外光輻射預處理所采用的紫外燈是有臭氧的低壓汞燈，其中央輸出波長為254?nm，紫外光輻射預處理是把帶有通道的高聚物基片和空白高聚物蓋片同時放在紫外燈下，輻射1.5-2小時。

本發明所述的在低溫低壓下封合帶有通道的高聚物基片和空白高聚物蓋片是在貼合后的基片和蓋片兩側分別用兩片彈性PDMS片和兩片玻璃片夾住，再用四個文具夾夾緊，固定，置于45?°C烘箱中加熱30~40?min，進行封合，獲得高聚物納流控芯片。

本發明所述的高聚物材料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚碳酸酯（PC）或聚苯乙烯（PS）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

本發明采用無光膠光刻的方法在高聚物材料基片上直接光刻形成納米或亞微米通道。通過紫外光輻射預處理高聚物基片和蓋片，降低封合溫度和壓力，在低于高聚物軟化點溫度下，施加一定的低壓就可實現高聚物芯片的封合，避免了納米通道的塌陷問題。在純凈水流中，把兩片經過紫外光預處理的高聚物基片和蓋片貼合，可避免空氣中的塵埃對芯片封接的影響，因此可以在普通實驗室中制備高聚物納流控芯片。本發明的特點是：采用無光膠的紫外光刻方法在高聚物材料基片上直接光刻形成納米或亞微米通道，以及紫外光輔助低溫低壓封合制得高聚物納流控芯片，無須昂貴精密的儀器和特殊的設備，操作簡單；整個芯片的制備都可以在普通化學實驗室進行，無須超凈工作室，工藝簡單易掌握，成本低。

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附圖說明