[發明專利]多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片

有效

• 申請號: 202110634094.8
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113477281B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 吳大林;陳輝;蘇辰宇;何旭;高亞釵;吳靖軒;談曉峰;鄧志國;劉強;劉東明;劉華棟
• 申請（專利權）人: 北京保利微芯科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京漢鼎理利專利代理事務所(特殊普通合伙) 11618
• 代理人: 潘滿根

本發明提供一種多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，其中的多尺度微流控芯片的制作方法，包括：第一金屬模芯制作步驟，采用MEMS加工技術制作形成具有第一預設形狀的第一金屬模芯，所述第一金屬模芯的結構尺寸為亞微米到微米量級；第二模具制作步驟，采用傳統機加工技術制作形成具有第二預設形狀的第二模具，所述第二模具的結構尺寸為毫米至厘米量級；嵌套注塑成型步驟，將所述第一金屬模芯與所述第二模具相對間隔布置形成嵌套，以使兩者之間形成待制作微流控芯片的填充成型空間，向所述填充成型空間內填充注塑材料，所述注塑材料冷卻開模后得到所述多尺度微流控芯片。本發明的制作方法制作的一體化高精度多尺度微流控芯片更加可靠且結構更加緊湊、體積更小。

技術領域

本發明屬于微流控芯片制造技術領域，具體涉及一種多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片。

背景技術

微流控芯片加工的核心方法一般采用類似半導體工藝的微機電加工技術 (MEMS加工技術)，在芯片上構建微米或亞微米精細結構或微流路系統，從而實現生物、醫學或化學功能的集成。而隨著微流控技術在各個領域的應用發展，微流控芯片集成單元越來越多，集成規模也越來越大，使得芯片設計更加復雜，大量的微流控芯片須同時具有微米/亞微米級精細結構以及毫米/厘米量級的大尺寸結構。面對上述在同一芯片上實現多尺度加工的要求，目前現有的 MEMS技術更適合制作精細結構，在加工大尺寸結構上非常困難；而傳統的機械加工方法無法實現微米乃至亞微米結構的制作。由此，一些工藝方法通過粘合兩種尺寸的芯片來滿足多尺度微流控芯片的加工要求，但組合起來的芯片精度不高且易發生開裂滲漏等質量問題，不適合大規模生產。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于提供一種多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，制作形成的微流控芯片具有一體化高精度多尺度結構，與現有技術中的多片鍵合的微流控芯片相比，本發明的制作方法制作的多尺度微流控芯片更加可靠且結構更加緊湊、體積更小。

為了解決上述問題，本發明提供一種多尺度微流控芯片的制作方法，包括：

第一金屬模芯制作步驟，采用MEMS加工技術制作形成具有第一預設形狀的第一金屬模芯，所述第一金屬模芯的結構尺寸為亞微米到微米量級；

第二模具制作步驟，采用傳統機加工技術制作形成具有第二預設形狀的第二模具，所述第二模具的結構尺寸為毫米至厘米量級；

嵌套注塑成型步驟，將所述第一金屬模芯與所述第二模具相對間隔布置形成嵌套，以使兩者之間形成待制作微流控芯片的填充成型空間，向所述填充成型空間內填充注塑材料，所述注塑材料冷卻開模后得到所述多尺度微流控芯片。

優選地，所述第一金屬模芯制作步驟中具體包括：

選擇玻璃盤作為基板，并對其進行清洗；

在所述玻璃盤的一側上均勻涂布光刻膠并烘干得到光刻膠層；

對所述光刻膠層采用光刻工藝處理后顯影得到具有預設圖案的膠結構；

在所述膠結構的基礎上采用微電鑄工藝得到基于所述膠結構上的所述第一金屬模芯；

去除所述膠結構得到所述第一金屬模芯。

優選地，所述光刻膠為SU-8負性光刻膠或Az負性光刻膠；和/或，所述光刻工藝具體為通過365nm紫外光照射鍍Cr掩膜版，將預設圖案投射到所述光刻膠層上。

優選地，所述微電鑄工藝是在所述光刻膠層上電沉積一定厚度的金屬層，所述電沉積特征厚度為10μm-1000μm。

優選地，所述金屬層為Zn、Fe、Cu、Ni、Cr、Au、Ag、Sn中的任意一種金屬或至少兩種金屬形成的合金。

優選地，所述第二模具制作步驟中具體包括：

設計所述第二模具的3D結構；