CN102093583B - 一种以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法，属于微流控芯片领域。该方法将PDMS键合组件先后置于丙酮和异丙醇中超声清洗，将基底组件在乙醇和去离子水中清洗，将PDMS键合组件和基底组件置于烘箱中烘烤后，用电晕放电仪对PDMS键合组件和基底组件的贴合面分别处理，即刻将PDMS键合组件和基底组件直接贴合，完成键合。为了增加贴合强度，还可以在贴合时增加盖片组件，并用夹子夹持。本发明的有益效果是：1)不需要氧等离子体处理等高昂设备，键合成本低廉，加工工艺过程简单，成品率高，性价比高，键合强度高；2)可供选择的基底材料广泛，不局限于PDMS，可以是硅片、石英、玻璃或PMMA；
Description
所属领域：
本发明涉及一种以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法，属于微流控芯片领域。
背景技术：
微流控芯片又称微流控芯片实验室，指的是在一块几平方厘米的芯片上构建的化学或生物实验室。它把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。
聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种具有弹性的高分子聚合物，通常它是由PDMS预聚体和固化剂按照一定的体积比(质量比)混合并聚合而成。PDMS具有非常理想的材料特性：良好的绝缘性，能承受高压，热稳定性高，适合加工各种生化反应芯片，具有很高的生物兼容性和气体通透性，可以用于细胞培养；弹性模量低，适合制作多种微流控芯片。
目前，PDMS芯片通常采用两种键合方法：可逆键合和不可逆键合。可逆键合法是将两片新鲜剥离的PDMS芯片直接贴合在一起，并经过保温处理后键合在一起，但是，键合的强度比较低，而且容易发生泄漏现象；不可逆键合法采用氧等离子体处理PDMS表面，或者用紫外线照射PDMS表面，然后将两者直接贴合在一起，再经过保温处理后实现不可逆键合。无论是氧等离子体处理表面还是紫外线照射处理表面方式，都需要特定的设备来实现，而且对设备的整体要求比较高。在公开号为CN1683443A的国家发明专利“一种以聚二甲基硅氧烷为基材的芯片简易不可逆键合方法”介绍了一种PDMS芯片之间的简易键合方法。其键合过程如下，将制备好的PDMS组件置于氨水中浸泡10-30分钟，取出，用去离子水冲洗干净，两片组件对粘并置于烘箱中烘烤，则实现不可逆键合。该方法虽然对设备的要求不高，但是，键合只是局限于PDMS与PDMS、玻璃之间，使用范围窄，键合强度低。
上述各种不可逆键合方法有以下缺点：
1)采用氧等离子体处理键合表面的方法，对设备要求比较高，键合成本比较高，同时，由于受设备本身的局限，处理后的PDMS芯片不能在第一时间发生键合，对键合强度产生一定的影响；
2)公开号为CN1683443A的国家发明专利，该方法不需要特定的设备，键合成本低廉，但是键合使用范围窄，键合强度低，键合成功率低；
发明的内容：
为了克服现有方法中上述缺点，本发明提出了一种新的以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法。
本发明的技术方案是，一种以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将PDMS键合组件置于分析纯的丙酮中超声清洗，并吹干；
步骤2：将PDMS键合组件置于分析纯的异丙醇中超声清洗，并吹干；
步骤3：将与PDMS键合的组件，即基底组件置于分析纯的乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，并吹干；所述的基底组件材料为PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅片、石英、玻璃。
步骤4：将PDMS键合组件和基底组件置于烘箱中烘烤；
步骤5：在型号为BD-20ACV的电晕放电仪的最高强度下，对PDMS键合组件和基底组件的贴合面分别处理20秒；
步骤6：将PDMS键合组件和基底组件直接贴合，完成键合；所述步骤5和步骤6之间时间间距不超过1分钟。
为了增加步骤6中PDMS键合组件和基底组件之间贴合的强度，在PDMS键合组件贴合面的另一面贴合一片用去离子水冲洗过并吹干的盖片组件，并用夹子对盖片组件、PDMS键合组件和基底组件形成的三层结构进行夹持3-4天后，取下夹子和盖片组件，完成键合。
本发明的有益效果是：
1)不需要氧等离子体处理等高昂设备，键合成本低廉，加工工艺过程简单，成品率高，性价比高，键合强度高；
2)可供选择的键合基底材料广泛，不局限于PDMS，可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、硅片或石英；
附图说明：
图1PDMS键合组件示意图
图2基底组件示意图
图3盖片组件示意图
图4实施例1中键合过程示意图
图5实施例1中键合完成图
其中，图4中：1-盖片组件；2-键合组件；3-基底组件
具体实施方式：
实施例一：
参阅图1-图5，本实施例是一种以PDMS为键合组件材料，以PDMS为基底组件材料的不可逆键合方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将PDMS键合组件2置于分析纯的丙酮中超声清洗，并吹干，键合组件2参阅图1；
步骤2：将PDMS键合组件2置于分析纯的异丙醇中超声清洗，并吹干；
步骤3：将PDMS基底组件3置于分析纯的乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，并吹干，基底组件3参阅图2；
步骤4：将PDMS键合组件2和基底组件3置于80度的烘箱中烘烤10分钟；
步骤5：在型号为BD-20ACV的电晕放电仪的最高强度下，对PDMS键合组件2和基底组件3的贴合面分别处理20秒；
步骤6：将PDMS键合组件2和PDMS基底组件3直接贴合，为了增加PDMS键合组件2和PDMS基底组件3之间贴合的强度，在PDMS键合组件2贴合面的另一面贴合一片用去离子水冲洗过并吹干的盖片组件1，盖片组件参阅图3，并用夹子对盖片组件1、PDMS键合组件2和PDMS基底组3件形成的三层结构进行夹持3天后，参阅图4，取下夹子和盖片组件1。至此，键合完成，参阅图5。
实施例二：
本实施例是一种以PDMS为键合组件材料，以PMMA为基底组件材料的不可逆键合方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将PDMS键合组件置于分析纯的丙酮中超声清洗，并吹干；
步骤2：将PDMS键合组件置于分析纯的异丙醇中超声清洗，并吹干；
步骤3：将PMMA基底组件置于分析纯的乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，并吹干；
步骤4：将PDMS键合组件和PMMA基底组件置于100度的烘箱中烘烤8分钟；
步骤5：用电晕放电仪对PDMS键合组件和基底组件的贴合面分别处理；
步骤6：将PDMS键合组件和PMMA基底组件直接贴合，为了增加PDMS键合组件和PMMA基底组件之间贴合的强度，在PDMS键合组件贴合面的另一面贴合一片用去离子水冲洗过并吹干的盖片组件，并用夹子对盖片组件、PDMS键合组件和PMMA基底组件形成的三层结构进行夹持4天后，取下夹子和盖片组件。至此，键合完成。
实施例三：
本实施例是一种以PDMS为键合组件材料，以硅片为基底组件材料的不可逆键合方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将PDMS键合组件置于分析纯的丙酮中超声清洗，并吹干；
步骤2：将PDMS键合组件置于分析纯的异丙醇中超声清洗，并吹干；
步骤3：将硅片基底组件置于分析纯的乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，并吹干；
步骤4：将PDMS键合组件和基底组件置于120度的烘箱中烘烤5分钟；
步骤5：用电晕放电仪对PDMS键合组件和基底组件的贴合面分别处理；
步骤6：将PDMS键合组件和硅片基底组件直接贴合，至此，键合完成。
Claims (3)
1.一种以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将PDMS键合组件置于分析纯的丙酮中超声清洗，并吹干；
步骤二：将PDMS键合组件置于分析纯的异丙醇中超声清洗，并吹干；
步骤三：将基底组件置于分析纯的乙醇中超声清洗，去离子水冲洗，并吹干；
步骤四：将PDMS键合组件和基底组件置于烘箱中烘烤；
步骤五：在型号为BD-20ACV的电晕放电仪的最高强度下，对PDMS键合组件和基底组件的贴合面分别处理20秒；
步骤六：将PDMS键合组件和基底组件直接贴合，完成键合；所述步骤5和步骤6之间时间间距不超过1分钟。
2.一种如权利要求1所述的以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法，其特征在于，所述步骤六替换为：将PDMS键合组件和基底组件直接贴合，并在PDMS键合组件贴合面的另一面贴合一片用去离子水冲洗过并吹干的盖片组件，并用夹子对盖片组件、PDMS键合组件和基底组件形成的三层结构进行夹持3-4天后，取下夹子和盖片组件，完成键合。
3.一种如权利要求1或2所述的以聚二甲基硅氧烷为基材的不可逆键合方法，其特征在于，所述步骤三中的基底组件材料为PDMS、PMMA、硅片、玻璃或石英。
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