[發明專利]一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝

無效

• 申請號: 201210592696.2
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103055985A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 蒲巧生;郭錦秀;杜鋼鋒;吳晶;丁輝;蔡秋蓮;董小魯;高小童
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及微流控芯片制造技術領域，具體地，涉及一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝。

背景技術

微流控芯片技術（Microfluidics）是把生物、化學、醫學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元，集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。由于它在生物、化學、醫學等領域的巨大潛力，已經發展成為一個生物、化學、醫學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究領域。

微流控芯片（microfluidic?chip）實驗室，是指在一塊幾平方厘米的芯片上構建的化學或生物實驗室，它能夠將化學或生物等領域中所涉及的樣品制備、反應、分離、檢驗、細胞培養、分選、裂解等基本操作單元在整體可控的微小平臺上靈活組合、規模集成。

芯片的制備是微流控芯片實驗室研究工作的基礎。在制備過程中，對芯片材料的選擇、微通道的設計及芯片的制作工藝，則是微流控分析芯片的關鍵問題。用于微流控芯片制備的傳統材料有硅、玻璃和石英等，主要采用刻蝕加工。近年來高分子聚合物由于具有種類多、加工成型方便、原材料價格低、可大批量加工、工藝簡單以及具有良好的生物相容性等優點日益成為微流控芯片的主要材料。微流控芯片常用塑料種類有聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，簡稱PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate，簡稱PC）、聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，簡稱PDMS）、聚苯乙烯（Polystyrene，簡稱PS）和環烯烴類共聚物（COC）等。

高分子聚合物微流控芯片所采用的制作技術主要包括模塑法、注塑法、激光燒蝕法、LIGA法（LIGA是德文Lithographie，Galanoformung和Abformung三個詞，即光刻、電鑄和注塑的縮寫）、軟刻蝕法和熱壓法。其中模塑法、注塑法能夠實現批量生產，但是模具制作復雜，技術要求高，周期長；LIGA技術主要用于制作高深寬比的微流控芯片；激光燒蝕法對掩膜的依賴性較小，靈活性較高，但是生產效率較低，紫外激光器價格昂貴；軟光刻法相對于傳統的光刻技術更加靈活，但是由于彈性和熱膨脹問題使其很難獲得高的精確性；熱壓法的模具可以是直徑在50?μm左右的金屬絲或者刻蝕有凸突的微通道硅片陽膜，由于其工藝及設備簡單、成本低廉等優點，成為聚合物芯片制作的重要方法之一。

目前，在微流控加工相關技術中如何同時實現高效率和低成本的問題仍亟待解決。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，以實現生產效率高、成本低和精確性好的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，主要包括以下步驟：

⑴將聚合物基材按預設規格裁成聚合物片，進行清洗和干燥處理后，置于經表面除污后的第一載玻片和第二載玻片之間，然后在第一載玻片和第二載玻片的兩側對稱地夾上夾持裝置，形成壓片裝置；

⑵將上述壓片裝置置入溫度為120-180℃的烘箱中，進行熱壓處理20-30min后，將該壓片裝置中的聚合物片取出，自然冷卻至20-40℃；

⑶在第一載玻片上將金屬絲調整成預設形狀，將步驟⑵所得聚合物片放在該金屬絲上后，在該聚合物片上加蓋第二載玻片，然后將第一載玻片和第二載玻片的兩側對稱地夾上夾持裝置，形成壓通道裝置；

⑷將上述壓通道裝置置入溫度為120-180℃的烘箱中，進行熱壓處理20-30min后，將該壓通道裝置取出自然冷卻至20-40℃，取下帶有金屬絲的聚合物片放入金屬絲腐蝕液，使金屬絲完全溶解而在聚合物片上形成微通道；

在步驟⑷中，金屬絲腐蝕液包括濃硝酸，濃硝酸溶液的濃度可以為10-65%。具體使用時，可以根據金屬絲多少和溶解時間確定濃硝酸溶液的濃度，一般地，試驗所用濃硝酸溶液溶解金屬絲是可以重復使用的，直到所用弄硝酸溶液沒有溶解能力為止；

⑸用蒸餾水沖洗上述具有微通道的聚合物片后，在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔，并將鉆孔過程中產生的殘渣清理干凈，得到聚合物基片；

⑹用無水乙醇超聲清洗上述聚合物基片和蓋片后，將聚合物基片上有微通道的一側與蓋片在乙醇中相對貼合后取出，置于第一載玻片和第二載玻片之間后，置入溫度為40-90℃的烘箱中烘干；