[發明專利]下壁面內凹的微通道的制作方法

有效

• 申請號: 201510379969.9
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN105036061B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 劉趙淼;王翔;逄燕
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.下壁面內凹的微通道的制作方法，通過在模板上澆注液態PDMS生成微通道，利用離心勻膠機在硅片上甩制獲得PDMS材質的薄膜，利用電暈機將二者鍵合，再將帶凹槽結構的固體塊鍵合到薄膜的另一側，通過凹槽的入口注入液態PDMS使得薄膜向微通道內部變形，放置加熱板上逐漸凝固，最終生成下壁面內凹的微通道，而且內凹結構的長度和位置分別通過改變凹槽的尺寸和鍵合位置來控制；

其特征在于：該方法包括以下步驟，

1)制作微通道和凹槽結構：將液態PDMS分別澆注于設計有微通道和凹槽結構的硅片凸模上，然后放于烘箱中烘烤使液態PDMS凝固；將凝固后的PDMS揭下并切割獲得單面開口的微通道固體塊和帶凹槽結構的固體塊；用打孔器在單面開口的微通道固體塊上設計的出入口處以及帶凹槽結構的固體塊的對角分別打一個通孔，其中單面開口的微通道固體塊上的出入口為通道入口(a)，通道出口(b)；帶凹槽結構的固體塊上的出入口為凹槽入口(1)，凹槽出口(2)；

2)制備薄膜：將液態PDMS澆注于硅片上甩制形成薄膜，膜厚與液態PDMS的配合比例以及甩膠機的轉速有關，最后放于烘箱中使薄膜凝固形成固體薄膜；

3)鍵合芯片：將1)中切割好的單面開口的微通道固體塊利用電暈機處理后鍵合于帶有固體薄膜的硅片上，并輕微按壓以確保二者貼合充分，然后放于溫度約為90℃的熱板上烘烤10～20分鐘，然后用刀片沿單面開口的微通道固體塊的邊緣輕輕劃開，將劃開后的固體塊部分一同剝離硅片取下，得到單面帶薄膜的微通道固體塊；

4)鍵合凹槽結構：將1)切割好的帶凹槽結構的固體塊鍵合在3)中單面帶薄膜的微通道固體塊上，凹槽結構的位置與微通道中設計要向內凹的位置對齊，同樣輕壓確保二者充分貼合，然后放置在溫度約為90℃的熱板上烘烤10～20分鐘；

5)注入液態PDMS：將調好未凝固的液態PDMS從凹槽入口(1)緩慢注入到凹槽結構中，排空存留的空氣從凹槽出口(2)流出，持續擠壓注入液態PDMS1-5分鐘；微通道中薄膜在液態PDMS的作用下向外即向微通道一側鼓出變形，造成微通道下壁面向內凹；

6)加熱凝固：將整個結構放置于溫度約為90℃的熱板上烘烤15分鐘，最后凝固生成下壁面內凹的微通道。

2.根據權利要求1所述的下壁面內凹的微通道的制作方法，其特征在于：下壁面內凹的微通道的具體制作過程，具體步驟為，

1)微通道和凹槽結構的制備過程

將PDMS的主劑和凝固劑按照10:1的比例混合均勻，然后將液態PDMS置于常溫真空環境中40～60分鐘，直至氣泡全部析出為止，將液態PDMS分別澆注到含有微通道和凹槽結構的硅片凸模上，并放于溫度為65℃的烘箱中1小時左右，使其凝固；待液態PDMS凝固之后，將其從硅片模板上揭下，并切割出單面開口的微通道固體塊和帶凹槽結構的固體塊；用打孔器在單面開口的微通道固體塊的出入口處以及帶凹槽結構的固體塊對角分別打一個通孔，其中單面開口的微通道固體塊上的出入口為通道入口(a)，通道出口(b)；帶凹槽結構的固體塊上的出入口為凹槽入口(1)，凹槽出口(2)；

2)薄膜制作過程

配制液態PDMS并置于常溫真空環境中析出氣泡；將干凈的空白硅片置于離心勻膠機上，然后將液態PDMS倒在硅片中央并開啟勻膠機，使液態PDMS被甩制形成液態薄膜附著于硅片上，將帶有液膜的硅片放于烘箱中，使PDMS材質的液態薄膜凝固形成固體薄膜；

3)薄膜與微通道的鍵合過程

由于薄膜厚度太小難以直接取用，利用電暈機處理器將單面開口的微通道固體塊中含有微通道的那面，以及硅片上的薄膜外表面各處理3～5秒，然后將兩者鍵合并輕按以確保充分貼合；將鍵合好的硅片置于約90℃的熱板上加熱約15分鐘，然后用刀片沿單面開口的微通道固體塊的邊緣輕輕劃開，將劃開后的固體塊部分一同剝離硅片取下，得到單面帶薄膜的微通道固體塊；

4)凹槽結構與薄膜的鍵合過程

利用電暈機處理器將薄膜另一面，和1)中制得的帶凹槽結構的固體塊上凹槽結構那一面各處理3～5秒，然后將兩者鍵合并輕按以確保充分貼合；將鍵合好的整個固體結構置于約90℃的熱板上加熱15分鐘左右；

5)內凹下壁面的制作過程

將調制的液態PDMS從凹槽入口(1)緩慢注入，逐漸排空存留的空氣，再持續注入幾分鐘，使得與凹槽相接觸的薄膜向另一側鼓出變形，穩定后放置于約90℃的熱板上加熱15分鐘左右，凝固后得到的PDMS材質的固體結構就是下壁面內凹的微通道。