[發明專利]基于“梳齒式”微流通道的SU?8原子氣室制備方法

在審

• 申請號: 201710779296.5
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107621776A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 張彥軍;閆樹斌;李云超;張亮
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

1.基于“梳齒式”微流通道的SU-8原子氣室制備方法，其特征在于包括氣室鍵合層基底的制作、“梳齒式”微流通道半封閉原子氣室的制作、化學反應物的填充、氣室熱鍵合和化學反應生成元素，

其中氣室鍵合層基底的制作包括以下步驟：

（1）將PDMS硅橡膠與固化劑按8:1的比例分別使用注射器抽取并注入到燒杯中完全混合，攪拌均勻，使PDMS硅橡膠與固化劑充分混合；

（2）將充分混合的PDMS混合液靜置30min后放入真空干燥箱，去除混合后產生的氣泡，逐漸降低真空干燥箱中的氣壓，當氣壓降到-0.05MPa時，等待30秒，然后繼續降低真空干燥箱中的氣壓，當真空度達到-0.01MPa 時，等待10分鐘，抽真空完畢；

（3）將抽好真空的 PDMS混合液緩慢澆鑄在清洗干凈的硅片上，靜置10分鐘；然后將硅片放到真空干燥箱里繼續抽真空10分鐘，直至完全去除掉傾倒的過程中產生的氣泡；

（4）將抽好真空的硅片放入烘箱，設定固化溫度在70-90℃之間，持續加熱兩小時并恒溫保持至完全固化，等待至完全冷卻后將PDMS從硅片上撕下即可得到所需的PDMS鍵合層基底（1）；

“梳齒式”微流通道半封閉原子氣室的制作包括以下步驟：

（1）掩膜板的制作：利用L-edit軟件，設計氣室的平面尺寸與梳齒式微流通道的幾何參數；

（2）勻膠：通過勻膠機將SU-8光刻膠旋涂于PDMS鍵合層基底（1）上，旋涂厚度700μm，旋涂時間9-15s、轉速800rad/min；旋涂完成后靜置半小時以上，利用SU-8光刻膠自平整能力使表面更加平整，得到SU-8光刻膠層（2），將SU-8光刻膠層（2）和PDMS鍵合層基底（1）分離；

（3）前哄：靜置結束之后前烘，將SU-8光刻膠層（2）置于烘箱中進行前烘處理，采用階梯烘的方式升高溫度，先將溫度升高到 65℃，保持30min，然后將溫度升高至 95℃保持6小時；前烘完之后降溫，在65℃保持約30min，然后隨烘箱冷卻，避免溫度驟變導致SU-8光刻膠層（2）應力過大；

（4）曝光：采用400nm紫外光通過掩膜版對SU-8光刻膠層（2）進行分次曝光，每次曝光120s，間隔30s，每次曝光劑量不大于400mJ/cm²，光刻去除SU-8光刻膠層（2）上氣室與“梳齒式”微流通道部分的膠層，即在SU-8光刻膠層（2）上得到第一氣室、第二氣室和連接第一氣室與第二氣室的“梳齒式”微流通道；

（5）后烘：曝光結束后立即后烘，先將溫度升高到 65℃，保持30min后升溫至80℃保持2h，然后降低溫度至65℃保持30min，進一步揮發掉溶劑，使已曝光的SU-8光刻膠層（2）充分交聯；然后隨烘箱冷卻，后烘結束后靜置，使未充分交聯的SU-8光刻膠層（2）進一步交聯；

（6）顯影：最終在顯影液中攪拌顯影，同時利用超聲波對氣室結構進行處理，以減小氣室的溶脹，提升“梳齒式”微流通道的結構精度；顯影后用去離子水沖洗干凈，得到“梳齒式”雙腔半封閉微型氣室；

（7）提高SU-8的表面能：利用氧等離子體處理SU-8光刻膠層（2）表面，改善其表面粘接性，提升其鍵合界面分子的結合力，增強鍵合層表面鍵合強度；

化學反應物的填充包括以下步驟：將RbCl和BaN₆溶液加入到其中一個氣室內，加熱蒸發掉溶液中水分得到BaN₆固體；

氣室熱鍵合包括以下步驟：采用熱鍵合法將半封閉氣室密封，密封采用另一SU-8光刻膠層（2）；

化學反應生成元素包括以下步驟：在真空環境下將溫度調節到120℃使BaN₆分解得到Ba，同時反應生成的N₂經過“梳齒式”微流通道進入另一個氣室內；然后將溫度升高至200℃，使Ba與RbCl反應生成BaCl₂和Rb元素，最終實現“梳齒式”微流通道SU-8微型原子氣室的制備。