[發明專利]一種電潤濕介電液滴致動裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201811468606.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109603931B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 馬漢彬;蘇陽;阿洛基亞·內森
• 申請（專利權）人: 廣東奧素液芯微納科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 王紅英;張瑞

本發明公開了一種電潤濕介電液滴致動裝置及其制造方法。一種制造包括一個或多個面的電潤濕介電液滴致動裝置的方法。該方法包括使用增材制造工藝，沉積非導電材料以形成基板和圍繞基板的微流體結構；沉積導電材料，用于形成嵌入基板內的連接端和電極陣列；沉積電介質和疏水材料，以形成覆蓋電極和基板的層；將具有第一和第二側面的蓋子設置在微流體結構上并在電極上方留下空間；其中蓋子的第二側面具有導電和疏水層；并且蓋子的第二側面對電極陣列。

技術領域

本發明涉及一種制造電潤濕介電液滴致動裝置的方法及電潤濕介電液滴致動裝置。

背景技術

電潤濕介電(EWOD)是一種用于片上實驗室(LoC)數字微流體領域的獨特技術，其具有操縱小體積液體樣品(也稱為“液滴”)的潛力。EWOD設備可以作為前端平臺，為其他LoC執行復雜的樣品處理操作。

F.Mugele和J.C.Baret在“Electrowetting:from basics to applications”,Journal of Physics:Condensed Matter,volume 17,page R705(2005)中發表了電潤濕技術的介紹，W.Nelson和C-J Kim在“Droplet Actuation by Electrowetting-on-Dielectric(EWOD):A Review”,Journal of Adhesion Science and Technology,volume26,pages 1747–1771(2012)中對電潤濕介電裝置進行了綜述，以上文獻在本發明中作為引用文獻。

EWOD開發的主要障礙是復雜的制造工藝，同時需要微電子和微流體的制造步驟。為了利用電潤濕效應，需要將導電電極無縫地集成到具有特定介電層和疏水層的微流體裝置中。嵌入式電極還需要與外部驅動電子設備連接，并且還需要精細的連接設計以最大程度配合微流體的結構。

發明內容

本發明的第一方面，提供了一種制造包括一個或多個面的電潤濕介電液滴致動裝置的方法。該方法包括使用增材制造工藝來沉積非導電材料形成基板和圍繞基板的微流體結構；沉積導電材料，用于形成嵌入基板內的連接端和電極陣列；以及沉積介電和疏水材料，以形成覆蓋電極和基板的介電和疏水層。該方法還包括將具有第一和第二側面的蓋子設置在微流體結構上并且在電極上方留下空間。蓋子的第二側面具有導電和疏水層，并且蓋子的第二側面面對電極陣列。

該方法可以進一步包括使用增材制造工藝來沉積介電和疏水材料在介電和疏水層上形成功能結構。

根據本發明的第二方面，提供了一種制造包括功能結構的電潤濕介電液滴致動裝置的方法。該方法包括使用增材制造工藝來沉積非導電材料以形成基板和圍繞基板的微流體結構；沉積導電材料，用于形成嵌入基板內的連接端和電極陣列；沉積介電和疏水材料，以形成覆蓋電極和基板的第一介電和疏水層。該方法還包括沉積介電和疏水材料以在第一介電和疏水層上形成功能結構。該方法還包括將具有第一和第二側面的蓋子設置在微流體結構和功能結構上，并在電極上方留下空間。蓋子的第二側面具有導電和疏水層，并且蓋子的第二側面面對電極陣列。

增材制造過程可包括多通道墨水直接打印。增材制造工藝的至少一部分可包括選擇性激光燒結(SLS)。增材制造工藝的至少一部分可包括立體光刻(SLA)。增材制造工藝的至少一部分可包括熔合絲制造(FFF)。增材制造工藝的至少一部分可包括擠出式3D打印等。增材制造過程可包括這些過程的組合。增材制造工藝可包括其他增材制造工藝。

在增材制造過程中，每種材料可以同時或連續地沉積。一些材料可以連續沉積，一些材料可以同時沉積。

可以使用多個噴嘴來沉積非導電材料，導電材料以及介電和疏水材料。多個噴嘴中的每個噴嘴可以配置為沉積不同的材料。任何數量的多個噴嘴可以配置成沉積相同的材料。

該方法可以沉積多個面。多個面可以被配置為允許一個或多個液滴在相鄰面的空間之間移動。至少一個面可以在與另一個面不同的平面上。多個面可以形成盒狀結構。