CN101531466A - 玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法 - Google Patents
玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101531466A CN101531466A CN200910097056A CN200910097056A CN101531466A CN 101531466 A CN101531466 A CN 101531466A CN 200910097056 A CN200910097056 A CN 200910097056A CN 200910097056 A CN200910097056 A CN 200910097056A CN 101531466 A CN101531466 A CN 101531466A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- etching
- fluid channel
- microstructure
- separant
- etching agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法。通过光刻及湿法刻蚀的工艺在抛光后的平板玻璃上刻蚀出三个入口的微流道、中间为有效微流道和一个出口的微流道，再将经过紫外光表面活性处理的PDMS薄膜与带有微流道的平板玻璃键合成微流控芯片，将刻蚀剂注入位于中间的刻蚀剂入口，隔离剂从位于刻蚀剂入口两侧的隔离剂入口注入，通过控制三路流体的流量比，能在已经成型的平板玻璃微流道中刻蚀出高深宽比的二次微结构。本发明在原有微流道的基础上进行二次刻蚀从而在原有微流道内部形成具有高深宽比的二次微结构。只需改变隔离剂与刻蚀剂的流量比即可控制刻蚀宽度，定时改变刻蚀剂和隔离剂的流量即可实现对二次微结构形貌的控制。
Description
技术领域
本发明涉及微加工工艺，特别是涉及一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法。
背景技术
近10年来，微机电技术逐渐成熟，其中微流控系统以其功能高度集成性及广泛的适用性而倍受瞩目。目前可以用于微流体器件制作的材料主要有硅、玻璃以及一些有机材料。与其它材料相比，玻璃因为具有良好的透光性和较高的强度，所以在很多微流体器件之中具有不可替代作用，应用十分广泛。但是对平板玻璃的微加工主要采用化学湿法刻蚀的方法，由于玻璃属于各向同性材料，因此通过光刻及湿法刻蚀的方法成型的微流道通常具有较小的深宽比(最大约0.5左右)。这大大限制了平板玻璃的应用范围。虽然近年来微加工技术作为微流控系统的基础发展非常迅速，在传统的微加工技术的基础上又出现了LIGA、软光刻等全新的微加工技术。但是各向同性材料的高深宽比结构加工问题却始终得不到完善解决。因此一种新的微加工技术成为微流控系统的研究中亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法。
本发明采用的技术方案是：
通过光刻及湿法刻蚀的工艺在抛光后的平板玻璃上刻蚀出三个入口的微流道、中间为有效微流道和一个出口的微流道，再将经过紫外光表面活性处理的PDMS薄膜与带有微流道的平板玻璃键合，形成Glass-PDMS微流控芯片，使用精密注射泵将刻蚀剂注入位于中间的刻蚀剂入口，隔离剂从位于刻蚀剂入口两侧的隔离剂入口注入，由于隔离剂能约束刻蚀剂流束的宽度和位置，通过控制三路流体的流量比，能在已经成型的平板玻璃微流道中刻蚀出高深宽比的二次微结构。
所述的刻蚀出高深宽比的二次微结构，是通过控制三路流体的流量比，有效微流道的横截面会随刻蚀的进行逐渐变大，导致刻蚀剂会直接沉在有效微流道中形成的二次微流道，隔离剂起到保护二次微槽侧壁不被刻蚀的作用，而在平板玻璃的有效微流道内部得到高深宽比的二次微结构。
本发明具有的有益效果是：
该方法可以在原有微流道的基础上进行二次刻蚀从而在原有微流道内部形成具有高深宽比的二次微结构。只需改变隔离剂与刻蚀剂的流量比即可控制刻蚀宽度，定时改变刻蚀剂和隔离剂的流量即可实现对二次微结构形貌的控制。为基于玻璃基体材料的微流控芯片提供一种行之有效的，高深宽比微结构的加工方法。
附图说明
图1是本发明的结构与工作原理。
图2是A—A平面的剖面图。
图3是高深宽比二次微结构效果示意图。
图中：1、平板玻璃，2、有效微流道，3、PDMS薄膜，4、6、隔离剂入口，5、刻蚀剂入口，7、废液出口，8、10、隔离剂注射泵，9、刻蚀剂注射泵，11、13、隔离剂通流面积，12、刻蚀剂通流面积，14、15、隔离剂与刻蚀剂交界面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
典型的微流控流道结构需要样品和试剂量在100nl和10ml之间，甚至更少，微流控流道的直径范围在几十到几百微米。微流体在流道内均呈现层流特性。因此，当两种或更多不同试剂同时流入同一通道中，各试剂流能够同时保持自身的流型不变而只在相与相的接触界面上发生反应或分子扩散现象，并且具有较高的稳定性和重现性，玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法就是基于这种特性提出的。
本发明通过光刻及湿法刻蚀的工艺在抛光后的平板玻璃上刻蚀出三个入口的微流道、中间为有效微流道和一个出口的微流道，再将经过紫外光表面活性处理的PDMS薄膜与带有微流道的平板玻璃键合，形成Glass-PDMS微流控芯片，使用精密注射泵将刻蚀剂注入位于中间的刻蚀剂入口，隔离剂从位于刻蚀剂入口两侧的隔离剂入口注入，由于隔离剂能约束刻蚀剂流束的宽度和位置，通过控制三路流体的流量比，能在已经成型的平板玻璃微流道中刻蚀出高深宽比的二次微结构。
所述的刻蚀出高深宽比的二次微结构，是通过控制三路流体的流量比，有效微流道的横截面会随刻蚀的进行逐渐变大，导致刻蚀剂会直接沉在有效微流道中形成的二次微流道，隔离剂起到保护二次微槽侧壁不被刻蚀的作用，而在平板玻璃的有效微流道内部得到高深宽比的二次微结构。
常规的Glass-PDMS芯片制作流程主要包括在平板玻璃1上加工出三个入口的微流道、中间为有效微流道和一个出口的微流道，制作PDMS薄膜3并且相应位置打孔作为试剂的入口和出口；再将刻有微流道平板玻璃1和PDMS薄膜3键合在一起形成Glass-PDMS微流控芯片。具体流程如下；通过常规的光刻和湿法刻蚀工艺在抛光过的平板玻璃1上加工出实验所需的有效微流道2。三路进口交汇后形成有效微流道，有效微流道后端为废液出口7。有效微流道2具有一个刻蚀剂入口5，两个隔离剂入口4、6和一个废液出口7。将PDMS预具体和固化剂以10:1的比例均匀混合脱气后浇注在硅片上形成约2mm厚的薄膜。在75℃下固化1h后取下，得到PDMS薄膜3。在PDMS薄膜3相应位置打孔后，用无水乙醇将PDMS薄膜3反复清洗，烘干后置于紫外光下照射再与带有微流道的平板玻璃1贴合，Glass-PDMS芯片制成。如图1所示。
将隔离剂入口4、6分别与隔离剂注射泵8、10连接；将刻蚀剂入口5与刻蚀剂注射泵9连接；废液出口7通入废液槽。
隔离剂注射泵8、10与刻蚀液注射泵9可以独立控制各自流量，通过设定这三个注射泵的流量比可以调整图2中隔离剂通流面积11、13和刻蚀剂通流面积12的比例，同时决定了刻蚀剂与隔离剂交界面14、15的位置。交界面的位置就是刻蚀剂与平板玻璃发生反应时的边界，交界面的形态决定了二次流动刻蚀成型的形貌。
随着刻蚀反应的进行，平板玻璃材料表面处于隔离剂交界面14、15之间的部分会反应生成可溶物质从而达到刻蚀的目的。有效微流道3的横截面会随刻蚀的进行逐渐变大，导致蚀剂会直接沉在有效微流道中形成的二次微流道。因此在刻蚀的过程中逐渐增加隔离剂的流量，可以得到高深宽比的二次微结构，如图3所示。所述的高深宽比为1.2～2.5。所述的微流道宽度小于1mm，微流道深度小于0.5mm。
二次流动刻蚀方法与其他微加工方法的本质性区别在于采用隔离剂约束刻蚀剂的有效反应区域从而得到高深宽比的微结构。
Claims (4)
1、一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法，其特征在于：通过光刻及湿法刻蚀的工艺在抛光后的平板玻璃上刻蚀出三个入口的微流道、中间为有效微流道和一个出口的微流道，再将经过紫外光表面活性处理的PDMS薄膜与带有微流道的平板玻璃键合，形成Glass-PDMS微流控芯片，使用精密注射泵将刻蚀剂注入位于中间的刻蚀剂入口，隔离剂从位于刻蚀剂入口两侧的隔离剂入口注入，由于隔离剂能约束刻蚀剂流束的宽度和位置，通过控制三路流体的流量比，能在已经成型的平板玻璃微流道中刻蚀出高深宽比的二次微结构。
2、根据权利要求1所述的一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法，其特征在于：所述的刻蚀出高深宽比的二次微结构，是通过控制三路流体的流量比，有效微流道的横截面会随刻蚀的进行逐渐变大，导致刻蚀剂会直接沉在有效微流道中形成的二次微流道，隔离剂起到保护二次微槽侧壁不被刻蚀的作用，而在平板玻璃的有效微流道内部得到高深宽比的二次微结构。
3、根据权利要求1所述的一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法，其特征在于：所述的高深宽比为1.2～2.5。
4、根据权利要求1所述的一种玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法，其特征在于：所述的微流道宽度小于1mm，微流道深度小于0.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910097056A CN101531466A (zh) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | 玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910097056A CN101531466A (zh) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | 玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101531466A true CN101531466A (zh) | 2009-09-16 |
Family
ID=41102350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910097056A Pending CN101531466A (zh) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | 玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101531466A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103723676A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-16 | 浙江清华长三角研究院萧山生物工程中心 | 一种微流体通道的制备方法 |
| CN105728071A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 中国地质大学（北京） | 一种微流控芯片及其应用 |
| WO2017157304A1 (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 清华大学深圳研究生院 | 一种微流体离子源芯片及其制备方法 |
-
2009
- 2009-03-30 CN CN200910097056A patent/CN101531466A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103723676A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-16 | 浙江清华长三角研究院萧山生物工程中心 | 一种微流体通道的制备方法 |
| CN105728071A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 中国地质大学（北京） | 一种微流控芯片及其应用 |
| WO2017157304A1 (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 清华大学深圳研究生院 | 一种微流体离子源芯片及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tsougeni et al. | “Smart” polymeric microfluidics fabricated by plasma processing: controlled wetting, capillary filling and hydrophobic valving | |
| US6065864A (en) | Apparatus and method for planar laminar mixing | |
| CN101907631B (zh) | 微流控芯片内的双液体毛细微流控制阀及其制作方法 | |
| CN100447467C (zh) | 集成于流道内的微型阀 | |
| CN108097338B (zh) | 一种基于纳米结构之间纳米缝隙的微-纳流控芯片及其制备方法 | |
| CN101598717A (zh) | 以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法 | |
| CN109012774B (zh) | 液滴生成装置、液滴微流控芯片及应用 | |
| CN101531466A (zh) | 玻璃材料高深宽比微结构二次约束流动刻蚀方法 | |
| CN109603935A (zh) | 一种基于插入式毛细管的微通道液滴三维生成方法 | |
| CN103157525B (zh) | 基于硅纳米柱阵列的微流体单向阀门器件的制备方法 | |
| ATE423007T1 (de) | Mikrodüse und verfahren zur herstellung derselben | |
| CN103395739A (zh) | 一种微凹面镜的制备方法 | |
| CN104190482B (zh) | 以感光干膜为抗腐蚀掩膜制作玻璃微流体装置的方法 | |
| CN109025983B (zh) | 一种模拟致密油藏微观模型制作方法 | |
| WO2006098370A1 (ja) | 流路の実効的な通過時間の調整機構を具える遅延回路、マイクロチップ、およびその作製方法 | |
| CN101893525B (zh) | 一种离心式双通道微量液体定量进样装置及其制作方法 | |
| JPWO2004051229A1 (ja) | 液体スイッチおよびそれを用いたマイクロチップ、質量分析システム | |
| CN114849800B (zh) | 微流控芯片及制备方法和氧化锌纳米棒阵列图案化生长的应用 | |
| CN101468786B (zh) | 一种用于微电子机械系统的碳化硅微通道的制作方法 | |
| CN114317201B (zh) | 一种捕获循环肿瘤细胞的微流控芯片及其制作方法 | |
| CN110560185B (zh) | 一种自密封的微纳流控芯片加工方法 | |
| CN109046484B (zh) | 一种位移式微流控芯片由表面张力生成液滴的方法 | |
| US11440002B2 (en) | Microfluidic chips with one or more vias filled with sacrificial plugs | |
| CN102716707A (zh) | 单分散水油液滴阵列超小反应器及制备方法、使用方法 | |
| CN111167529A (zh) | 一种基于溶液辅助蒸发制作自封闭微纳米流控系统的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090916 |