[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

技術領域

本發明涉及一種基于PDMS(polydimethylsiloxane)材料加工的微尺度單面微米級薄膜通道的制作方法，利用PDMS材料由膠狀液體通過烘烤逐漸凝固成為固體的特性，通過勻膠機制備PDMS材質的薄膜并將其鍵合于微通道主體結構之上，形成單面薄膜結構的微尺度通道。

背景技術

隨著小尺度化學、醫學或生物分析系統的大力發展，涉及微全分析系統(micro total analysis ayatems，μTAS)或芯片實驗室(lab-on-a-chip)的各種類型的微流控設備和結構被廣泛設計和研究，因而出現了各種應用于不同背景下的微流控芯片。微尺度制造技術的高度發展為微尺度流動的研究和應用提供了充分的技術支持，比如光刻以及激光刻蝕等技術能夠實現微米級結構的制作等，表面處理技術的發展能夠完成不同結構之間的鍵合，基于此各種新型的流動和控制結構可以從設計轉化為成品制造。

PDMS材料以其較高的可塑性和適應性以及較低制作成本的優勢，被廣泛地應用于微流控芯片的制作中。PDMS的液態形式使其能夠較好地填充于微結構模板，完整地復制微尺度結構的各個細節，凝固后的彈性軟材料特質有助于將其從模板中完好地剖離，以得到微流控芯片結構，進而將其鍵合于基底上形成微流控芯片。利用離心原理的勻膠技術可以將液體涂覆于硅片上，較為簡易地形成微米級薄膜，該方法在微流控芯片模板的光刻過程中被廣泛應用。

基于微流控芯片的設計需要，以及現有PDMS加工技術在微流控芯片制作過程中的成熟應用，為制作得到特性效果的下壁面內凹的微流控芯片實驗模型，嘗試將各種加工方式有益結合。

發明內容

本發明是下壁面內凹的微通道的制作方法，通過在凸模上澆筑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，再將帶有矩形凹槽的PDMS固體塊鍵合到薄膜的另一側，通過矩形凹槽的入口注入液態PDMS使得薄膜向微通道內部變形，放置于加熱板上逐漸凝固，最終生成下壁面內凹的微通道結構，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：將PDMS預制試劑分別澆注于制造微通道結構和凹槽結構的凸模上，然后放置于烘箱中烘烤使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；用打孔器在帶凹槽結構的固體塊的對角分別打一個通孔，其中一個為凹槽入口，另一個為凹槽出口；

2)制備薄膜：將PDMS試劑放于硅片上甩制形成薄層膠質膜，膜厚與PDMS試劑的配合比例以及甩膠機的轉速有關，最后放于烘箱中使膠質膜凝固形成固體彈性膜；

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硅片上的薄膜上，并輕微按壓以確保二者貼合充分，然后放置于溫度約為90℃的熱板上烘烤10～20分鐘，然后用刀片沿微通道固體塊的邊緣輕輕劃開，將劃開后的固體塊部分和硅片一同取下，得到單面帶薄膜的微通道固體塊；

4)鍵合凹槽：將1)切割好的帶有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的薄膜一側，凹槽的位置與微通道中設計要向內凹的位置對齊，同樣輕壓微通道固體塊和帶有凹槽結構的固體塊，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從凹槽入口緩慢注入到凹槽中，排空存留的空氣從凹槽出口流出，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分鐘左右，最后凝固生成下壁面內凹的微通道結構。

本發明可以制作下壁面內凹的微尺度通道，所涉及的制作和處理方法成熟，可靠性可以得到保證，并且操作過程簡單。

附圖說明

圖1是本發明下壁面內凹的微尺度通道的制作方法的操作步驟流程圖。

圖2是本發明下壁面內凹的微尺度通道的擠壓下壁面內凹的過程示意圖。

圖3是利用本發明下壁面內凹的微尺度通道的制作方法制得某一芯片的橫截面結構圖。

圖中：1、凹槽入口，2、凹槽出口。

具體實施方式

下面結合本發明的內容提供下壁面內凹的微尺度通道的具體制作過程，具體步驟為：

1)微通道和凹槽的制備過程