[發明專利]一種玻璃微通道的制作方法

無效

• 申請號: 201310203219.7
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103265179A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 葉嘉明
• 申請（專利權）人: 蘇州揚清芯片科技有限公司
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種玻璃微通道的制作方法。

背景技術

微流控芯片又稱為微全分析系統，是一類以微通道網絡為結構特征的微型反應或分析系統。由于具有分析速度快、試劑消耗少、使用成本低、易集成和自動化等優點，微流控芯片已成為當前十分活躍的科學前沿，并在化學、生物、醫學等領域的研究中得到廣泛的應用。

用于制作微流控芯片的材料主要有玻璃、石英與高分子聚合物等，其中玻璃由于具有優異的光學性能與良好的電滲性能而成為微流控芯片的最常用材料之一。玻璃微流控芯片的制作分為微通道的加工和鍵合兩部分，其中玻璃微通道的特征尺寸為寬度一般小于兩百微米，深度為數十微米，其加工主要通過對表面具有微通道圖形的犧牲層的玻璃基片進行濕法刻蝕而實現，由于玻璃在HF腐蝕液體系中的刻蝕速率較快(一般可達每分鐘數微米)，并且濕法刻蝕可以在刻蝕槽中大批量進行，因此制約玻璃微流控芯片加工速度的關鍵步驟是犧牲層微圖案的制作。

目前，玻璃微流控芯片主要以光刻膠/鉻，光刻膠/金/鉻或單純光刻膠為犧牲層，采用標準光刻結合濕法刻蝕的方法進行制備，雖然這種方法可以獲得高質量的玻璃微通道，但是所涉及的掩模制作與曝光顯影等步驟需要昂貴的儀器、超凈室環境以及繁瑣的制備過程，無法滿足快速及批量生產的需要。

在微通道制備過程中，除了采用光刻技術外，還可以采用激光燒蝕、微細電解加工等方法進行犧牲層的微圖形加工。例如，劉曉清等提出先在玻璃基片表面的金/鉻層上涂一層指甲油，采用CO₂激光在指甲油上燒蝕出微通道圖形，在此基礎上去除Au和Cr犧牲層，然后進行玻璃的刻蝕與鍵合(劉曉清，郝葦葦，高巍巍，周勇亮，傳感技術學報，2006，19，2038-2040)。雖然采用這種方法可以進行玻璃芯片的快速制備，但是限于CO2激光在指甲油上的加工精度，這種方法獲得的玻璃通道整體質量較差，表現在通道寬度在數百微米以上，并且通道邊緣均勻性較差。此外，還有一些玻璃通道的簡易制備方法被提出，例如宋學君等提出直接以凡士林油、羊毛脂復合物為犧牲層，采用不銹鋼針尖劃出細縫圖形繼而濕法刻蝕玻璃微通道的方法(宋學君，武士威，孫挺，中國發明專利，公開號CN1778748A)。這種方法雖然工藝簡單、成本較低，但是由于采用針尖在犧牲層劃痕的工藝，加工精度與重現性較差，因此在微流控芯片的實際研究中難以推廣。

綜上所述，現有的玻璃微通道的制備方法或是成本高、過程繁瑣，或是加工質量差，或是加工速率慢。迄今為止，還沒有一種低成本、工藝簡單、快速并且加工精度較高的玻璃微通道的制作方法。

發明內容

本發明的目的在于針對目前玻璃通道制作中的上述問題，提供一種新的玻璃微通道的制備方法。

本方法不需要復雜的儀器設備及嚴格的實驗條件，可實現玻璃芯片制備過程中犧牲層的簡便快速、低成本、高精度的微加工，從而建立一種適用于普通實驗室進行玻璃芯片的加工工藝。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是在玻璃基片表面采用雕刻有鏤空圖形的雙面膠為犧牲層，再結合濕法刻蝕制作具有微通道結構的玻璃芯片。

本發明所提出的一種玻璃微通道的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)用計算機輔助設計軟件設計和繪制微通道圖形，并在雙面膠基材上加工出鏤空的微通道結構；

2)將加工好的雙面膠掩膜和玻璃基片粘貼封合；

3)將玻璃基片放入氫氟酸腐蝕液中進行濕法刻蝕，刻蝕至所需深度后取出，將雙面膠從基片表面剝離，得到具有微凹槽結構的玻璃基片。

在步驟1)中，所述的雙面膠的微通道加工方法包括激光刻蝕或其他切割方式。

在步驟2)中，所述的雙面膠和玻璃粘貼后，玻璃基片的表面只有微通道區域暴露在外，其他區域被雙面膠覆蓋。

在步驟3)中，所述的氫氟酸的濃度為0.01～3摩爾/升，可以包含HNO3、HCl、NH₄F等其它物質。所述的微凹槽的深度為0.1～1000微米。

本發明所提供的玻璃微通道的制作方法，其特征在于在制作過程無需使用光刻方法所需的試劑與設備，加工快速簡便，成本低，特別適合于玻璃微流控芯片快速、大批量的制備。使用本發明提供的方法還可以應用于硅、石英或金屬基底上的微通道制作。

附圖說明

圖1.一種玻璃基雜合微流控芯片的加工過程示意圖。其中，(a)為雙面膠的通道加工；(b)為雙面膠和玻璃芯片粘貼；(c)通道的刻蝕；(d)為雙面膠剝離。

具體實施方案

下面的實施例將對本發明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發明。