[發明專利]一種利用溶劑鍵合制備聚合物微流控芯片的方法

在審

• 申請號: 201711448805.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108162413A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 朱艷霞;張文杰;馮昌喜
• 申請（專利權）人: 北京百奧芯科技有限公司
• 主分類號: B29C65/18
• 分類號: B29C65/18;B29C65/14;B01L3/00
• 代理公司: 北京創遇知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 李芙蓉;馮建基

本發明公開了一種利用溶劑鍵合制備聚合物微流控芯片的方法，取有機溶劑置于固定裝置中，并將聚合物蓋片單面粘貼在固定裝置頂部，并將該固定裝置置于加熱器上，使用所述有機溶劑熏蒸聚合物蓋片，將蓋片快速粘接到帶有芯片溝道的基片上得粘接的芯片，然后使用熱壓機壓印粘接的芯片，并使用紫外線照射。該方法縮短了聚合物芯片的制備時間，提高了芯片鍵合強度，增加了聚合物芯片的穩定性，同時解決了傳統溶劑鍵合涂覆不均的問題。

技術領域

本發明涉及微流控芯片加工技術領域，具體涉及一種利用溶劑鍵合制備聚合物微流控芯片的方法。

背景技術

對于高分子聚合物微流控芯片的制作，涉及到微電子機械系統加工制作過程和方法，包括光刻、腐蝕、壓印、注塑以及鍵合等步驟，其中，作為芯片制作的最后一步，鍵合效果的好壞直接決定了芯片制作的成敗，傳統的鍵合方法主要有熱壓鍵合、超聲鍵合、溶劑鍵合和真空等離子體鍵合、微波法、超聲焊接法等。

目前工業生產中鍵合方法主要是熱壓鍵合，其具有無污染的特點，但是熱壓鍵合通過加熱聚合物芯片使其表面達到玻璃化溫度(Tg)，并受壓從而實現微流控基片和蓋片的黏接，但熱壓鍵合中，聚合物芯片受熱，微流控結構容易塌陷，嚴重影響微流控結構的截面形狀，降低了微流控芯片的質量，并且鍵合的整個過程需要在凈化室完成，芯片鍵合前的表面處理可以在較低等級的凈化間完成，但是芯片預鍵合過程需要更高要求的凈化條件。

為了解決熱壓鍵合過程中的變形問題，人們提出采用等離子體/UVO輔助鍵合法，大大降低了微結構的變形。然而，該方法鍵合強度較低。溶劑鍵合實驗中主要使用溶劑液體進行鍵合，這需要解決溶劑液體均勻涂覆在芯片上的問題，目前主要使用的涂覆方法有旋涂、噴涂、毛細流等，但是上述方法涂覆溶劑的效果也不好，且均勻性存在很大的不確定性，還有涂覆溶劑層較厚，不僅影響芯片鍵合效果，而且容易改變溝道內的疏水強度。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供一種利用溶劑鍵合制備聚合物微流控芯片的方法，該方法縮短了聚合物芯片的制備時間，提高了芯片鍵合強度，增加了聚合物芯片的穩定性，同時解決了傳統溶劑鍵合涂覆不均的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用溶劑鍵合制備聚合物微流控芯片的方法，所述方法具體為：取有機溶劑置于固定裝置中，并將聚合物蓋片單面粘貼在裝置頂部，并將該裝置置于加熱器上，使用所述有機溶劑熏蒸聚合物蓋片，將蓋片快速粘接到帶有芯片溝道的基片上得粘接的芯片，然后使用熱壓機壓印粘接的芯片，并使用紫外線照射。

優選地，所述有機溶劑為環己烷。

更優選地，所述有機溶劑的用量為0.1-0.3mL。

對應地，上述有機溶劑選用環己烷時，所述芯片的材質為環烯烴共聚物(COC)。

優選地，所述加熱器的加熱溫度為70-90℃。并且使用有機溶劑熏蒸聚合物蓋片的時間為10-120s。

更具體地，使用熱壓機進行壓印的條件：溫度40-60℃，壓力1-2bar。

更進一步地，使用熱壓機壓印粘接的芯片的時間為1-2min。

優選地，所述紫外線的波長為365nm，使用紫外線照射的時間為1-2min。

本發明方法具有如下優點：

(1)本發明使用溶劑鍵合制備聚合物芯片，實驗使用溫度低(40-60℃)，鍵合時未達到材料的Tg(熱形變溫度或者玻璃化溫度)值(COC材料熱變形溫度為130℃)，不會造成聚合物材料的變形，從而避免了芯片結構倒塌，溝道堵塞現象的發生。

(2)本發明使用溶劑鍵合制備聚合物芯片，具有更強的溶劑鍵合強度，使用本發明所述溶劑鍵合方法制備的聚合物芯片可承受的最大壓力為34.6MPa，即在該壓力下可以保持溝道的不破裂。