CN103011062A

CN103011062A - 一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法

Info

Publication number: CN103011062A
Application number: CN2012105634536A
Authority: CN
Inventors: 何立群; 吴平; 季杰
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2012-12-22
Filing date: 2012-12-22
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: CN103011062B

Abstract

一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法。该方法利用20mW/cm²低功率紫外光(365nm)刻蚀涂在硅表面的有机涂层，形成最小宽度约50μm的槽，槽的横截面为矩形，立面高度可以通过调节均胶机转数进行控制。在整个工艺过程中，操作环境可在超净环境内完成，也可在普通暗室内完成。相比于传统方法，该微流体制备方法方便简单，成本低，易于普及。

Description

一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法

技术领域

本发明属于微流体力学技术领域，特别涉及一种基于光发射二极管（LED）紫外灯光的微流体制备方法。

背景技术

平面软光刻法（soft lithography），是九十年代从集成电路制作技术发展起来的一种微流体快速成型方法。类似集成电路自作方法，目前的平面软光刻法也是通过激光照射带有图案的掩膜版，将其下面的光刻胶涂层刻蚀，在胶膜上面形成所设计的图案；在高温下，该图案固化。经过在其表面上浇注模型胶，便将图案转录给模具。常用的模型胶为聚二甲基硅氧烷（PDMS，polydimethylsiloxane)。PDMS固化后，其图案表面经常与载玻片表面相互结合，形成供容纳微流体的通道。相比于基于硅片等基材的光刻技术相比，PDMS成型方法具有简单、快速和材料费用低等特点，自2000年发明之后，迅速地在发达国家内普及，成为各个研究机构主要的微流体快速成型法。该方法可制备10微米以上通道，通道壁面深度可以大于通道宽度，即高深宽比通道。但是，该方法也延续了制备集成电路的基础设施，即高准直激光和洁净室。昂贵的设备和专业的环境，限制了很多没有该基础的科研人员采用此方法制作微流体的通道。

发明内容

本发明所解决得的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法，操作环境可在超净环境内完成，也可在普通暗室内完成，方便简单，成本低，易于普及。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法，其特征在于实现步骤如下：

（1）制作胶膜：将硅片置于甩胶机吸盘上，滴上光刻反胶，开动甩胶机，使光刻胶在硅片上均匀铺开，光刻胶厚度由转数控制；光刻胶厚度稳定后，停下甩胶机，将硅片置于程控加热板进行120度2分钟烘烤，在硅片表面固化成薄膜；

（2）光刻过程：在薄膜表面覆盖掩膜图案，采用LED紫外光照射，掩膜图案所透射的光将其下面的光刻胶变性，当浸泡在光刻胶清洗液内时，掩膜图案以外的部分将被清洗掉，留下隆起的图案，形成下一步浇注的模具，形成模具图案；所述LED紫外光为20mW/cm²低功率紫外光，波光长365nm；

（3）浇注成型：在150度下烘烤1小时，使模具图案得以固化；然后将所述模具图案表面朝上，并将此模具图案放置在一个浅容器内；再将模型胶浇入到该浅容器内，经过真空除气后，加热95度固化1小时，将模具图案转录固化在胶的底部；随后，将浅容器置于环境中，带齐自然冷却至室温后，用刀切割包含图案的部分；完毕后，揭下带有凹槽图案的胶；

（4）封装芯片：将切下的凹槽图案表面和硅片表面经过激活处理，然后将两者压合在一起；在通道头尾两部分插上管接头，并随即用树脂密封胶合，即构成微流体芯片。

所述凹槽图案中最小宽度为50μm的槽，槽的横截面为矩形，立面高度通过调节均胶机转数进行控制。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明改用LED灯后，由于LED等设备比激光设备小巧，且利用20mW/cm²低功率紫外光(365nm)刻蚀涂在硅表面的有机涂层，形成最小宽度约50μm的槽，槽的横截面为矩形，立面高度可以通过调节均胶机转数进行控制，在整个工艺过程中，操作环境可在超净环境内完成，也可在普通暗室内完成。相比于传统方法，该微流体制备方法方便简单，成本低，易于普及，使替代品和专业洁净室转为普通暗室成为可能。

附图说明

图1为本发明基于紫外灯光的微流体平面光刻法流程示意图；

图2为本发明中微流体模具图；

图3为本发明中的微流芯片图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施例。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例对该领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。

如图1所示，本发明基于LED紫外灯光的微流体平面光刻法流程示意图，也是本发明的一个实施流程示意图。其中，所述的紫外光刻光源为光发射二极管（LED）光源为的手电筒，波长365nm;微芯片底模由负胶SU8制备，随后聚合物浇注底膜之上，便形成微通道的凹槽平面。负胶烘干和光刻过程均在黄光室内完成，微芯片成型则在自然光下进行。黄光室为普通实验室加装暗室窗帘建成，并将普通照明灯更换为黄灯。

实施例1

本发明具体实施例是基本实施例的优选实施例，具体的如下：

本实施例中，LED手电筒为LUYOR-365，波长365nm；光刻反胶为SU8（Dow corning,USA)、成型胶为聚二甲基硅氧烷（PDMS，polydimethylsiloxane)。光刻胶和基底之间可以放置剥离膜，以便硅片重用；也可以不放置剥离膜。

在黄光室内，将硅片夹出并置于匀胶机托盘之上，然后将光刻胶SU8滴在硅片上。开启匀胶机，转数由小到大调至2000r/min，形成40um厚薄膜；随后，放置加热平板之上，120度下固化2分钟。固化后，将硅片移至室温平台上，覆盖掩膜板后，进行光刻；在光刻时，LED灯在光刻胶上方1cm处停留1分钟，然后将硅片置于潜池中，用清洗液清将硅片上不需要的胶清洗两次，持续为60分钟。清洗干净后，放在热平板上烘干1小时（150度）。最终，得到微流体模具，如图2所示，隆起部分为光刻后留下的光刻胶固体，其余部分为硅片表面。

将Dow corning公司的聚二甲基硅氧烷A、B胶按照10:1质量比进行混合，均匀搅拌后，倒入浅容器内，该容器内预先放好图2所示的图案底模。然后，将容器放入真空设备内，抽真空一小时。待气泡抽干净之后，放入烘箱内，进行95度烘干1小时。

从烘箱取出该容器并冷却，用刀切下固化模型胶内的图案部分；其图案表面与载玻片表面，用紫外线表面处理3小时，取出后与载玻片粘合，在95度下放置1小时。冷却后，从模板上揭开，构成微流芯片如图3所示微沟槽，该沟槽与平整表面结合，便构成卫星流体通道。

本发明所提出的基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法，具有简单易行的特点，便于会有大批科研人员采用该方法进行微流体装置制作。

本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

Claims

1.一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法，其特征在于实现步骤如下：

（3）浇注成型：经过150度烘烤1小时，模具图案得以固化；然后将所述模具图案表面朝上，并将此模具图案放置在一个浅容器内；再将模型胶浇入到该浅容器内，经过真空除气后，加热至95度固化1小时，将模具图案转录固化在胶的底部；随后将浅容器取出在环境温度下自然冷却，然后用刀切割包含图案的部分，完毕后，揭下带有凹槽图案的胶；

2.根据权利要求1所述的一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法，其特征在于：所述凹槽图案中最小宽度为50μm的槽，槽的横截面为矩形，立面高度通过调节均胶机转数进行控制。