CN104475177A - 一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种简易、高键合强度的微流芯片制备方法。该方法步骤为：1)选择基底进行清洁并进行整体外形和通孔的雕刻；2）将微流芯片基底覆盖上一层胶膜，一并进行沟道雕刻；3)选择盖板进行清洁并进行整体外形和通孔的雕刻；4）盖板雕刻完成后与事先雕刻好微流芯片基底通过热压组合成芯片结构；5）在沟道内注射UV胶，并通过真空抽气抽出沟道内多余UV胶，使芯片中的沟道内壁覆盖一层稀薄的UV胶；6）最后将芯片放置在紫外灯下，照射，使得UV胶完全固化。从而得到一片完整的微流芯片。本发明制备方法简单，制作出来的微流芯片具有高键合强度和高有效键合面积的特点，可广泛用于生化分析领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种简易高键合强度制备聚合物微流芯片的技术，具体的说是一种通过胶膜和UV胶的微流芯片制备方法。
背景技术
微流芯片是微分析系统的核心，微流芯片的发明及应用给化学、食品、环境、医学等科学领域提供了很大的便利，促使了一些分析的微型化、集成化、自动化及便捷化。大大的节省了一些化学反应对贵重化学试剂的消耗,也大大的提高了分析效率、降低了费用。
热塑性聚合物通常用于制作微流芯片由于其成本低廉,制作简单,耐化学性,比如PC，PDMS和PMMA 等。目前, 热塑性聚合物已经被广泛应用于微流芯片的制造,但热塑性聚合物制作的方法是困难的和复杂的。许多热塑性聚合物微流芯片的键合方法已经被建立,如中国专利公开号：CN 103301892A，公开日：20130918，专利名称：一种恒温芯片及其制备方法，该文案中提出的方法需要提前做复杂的水浴加热或者空气加热，而且其压合效率和键合强度都不高，中国专利公开号：CN 101158694B，公开日：20111116，专利名称：一种集成微孔膜的微流控芯片的制备方法，该文案中提出的模塑方法操作复杂而且雕刻模具需要消耗大量成本造成不必要的浪费，中国专利公开号：CN 102398890B，公开日：20140423，专利名称：一种玻璃基微流控芯片的超声波加工方法，该文案提出的超声波方法制作步骤复杂而且有接触到化学试剂容易造成操作 危险，中国专利公开号：CN 102218595B，公开日：20130911，专利名称：一种微流芯片的制备方法，该文案提出的方法对激光雕刻仪器的精密度和操作度要求很高，具体操作起来比较困难。最后的微流系统的功能需求,微细血管的大小,有效结合面积,粘接强度必须考虑在微流芯片键合过程中,他们被认为是微流芯片的键合质量标准。芯片的焊接效率(有效结合面积的比例在整个面积的芯片)通常是最重要的参数对微流芯片制造。强大的粘接强度需要一个大的结合区域。相反,没有足够的有效结合面积,抵抗压力的芯片将减少和泄漏可能发生。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行。
A．基底的选择及处理：
基底采用聚合物材料，厚度为5mm，将选择好的基底进行清洗，去除基底表面的油污杂质，用激光雕刻机在基底表面刻出微流芯片整体轮廓和通孔，激光雕刻机的功率为25％，速度为五步每秒。
B．覆膜雕刻制备：
将经A步骤处理后的基底进行清洁处理，将0.02mm厚胶膜覆盖在基底的雕刻面上，在胶膜的表面用激光雕刻机雕刻微流芯片的沟道，激光雕刻机的功率为7％，速度为二十五步每秒，得到芯片沟道。
C．盖板雕刻：
盖板采用聚合物材料，厚度为2mm，将选择好的盖板进行清洗，去除盖板表面的油污杂质，用激光雕刻机刻出与基底表面相对应微流芯片的整体轮廓和通孔，激光雕刻机的功率为25％，速度为五步每秒。
D．盖板与基底的键合：
去除覆盖在基底表面胶膜上的保护膜，使整个基底上的胶膜完整的裸露出来，将基底的雕刻面和盖板的雕刻面相对应贴合，在1.2MPa的压力和45℃的温度下进行热压键合，键合360秒，得到微流芯片半成品。
E．基于UV胶的芯片沟道填充措施：
将经过D步骤处理后的微流芯片半成品进行清洁处理后，用医用注射器将UV胶通过通孔注射至微流芯片沟道内，静置10秒钟，然后换一只洁净的医用注射器抽取沟道内的UV胶，至UV胶不堵塞沟道。
F．紫外灯固化：
将经过E步骤处理后的微流芯片半成品移至UV紫外灯固化箱中，照射5秒使其初步固化，检查并确认UV胶是否堵塞沟道，若堵塞沟道则使用洁净的医用注射器重复抽取沟道内UV胶至不堵塞沟道，若没有堵塞沟道则继续固化2小时，得到具有高键合强度的微流芯片。
所述聚合物是PMMA或PC或PDMS中的一种。
所述胶膜是OCA光学胶膜或EVA胶膜或TPU胶膜中的一种。
由于采用了以上技术方案，本发明改变了以往经过复杂的水浴处理再热压的方法，通过胶膜和UV胶的联合使用可以是键合过程不必考虑水浴处理时复杂的影响因素，此方法利用了其物理特性，只需控制热压的温度和时间即可，过程简化了很多，结合OCA光学胶,UV胶水以及激光雕刻，将这三种工艺同时运用到微流芯片制备中的方法，充分利用其材料的物理特性，极大的简化了旧有单一的只以胶膜，UV胶和激光雕刻机制备的方法。这种方式可以增加有效结合面积,提高气密性的微流控芯片，本发明制备方法具有高效和低成本的属性，加工工艺简单，制备出来的微流芯片具有微型化，高键合强度和效率以及极佳的防水性的特点，可以广泛的用于生化分析领域。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述：
一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行。
A．基底的选择及处理：
基底采用聚合物材料，厚度为5mm，将选择好的基底用无尘布进行清洗，去除基底表面的油污杂质，用激光雕刻机在基底表面刻出微流芯片整体轮廓和通孔，激光雕刻机的功率为25％，速度为五步每秒，所述聚合物是PMMA或PC或PDMS中的任意一种。
B．覆膜雕刻制备：
将经A步骤处理后的基底用无尘布进行清洁处理，将0.02mm厚胶膜覆盖在基底的雕刻面上，用高温海绵在胶膜表面上反复来回摩擦，使胶膜和基底之间的空气尽量排除，在胶膜的表面用激光雕刻机雕刻微流芯片的沟道，此次试验中采用的激光雕刻机的型号为：科泰4060，激光雕刻机的功率为60W，雕刻时基底放置位置应与A步骤时一致，激光雕刻机的功率为7％，速度为二十五步每秒，得到芯片沟道，通过调整雕刻机工作功率和工作速度，可以得到100~300um宽度和深度的微流芯片沟道，所述胶膜是OCA光学胶膜或EVA胶膜或TPU胶膜中的一种。
C．盖板雕刻：
盖板采用和基底相同的材料，厚度为2mm，将选择好的盖板用无尘布进行清洗，去除盖板表面的油污杂质，用激光雕刻机刻出与基底表面相对应微流芯片的整体轮廓和通孔，激光雕刻机的功率为25％，速度为五步每秒。
D．盖板与基底的键合：
在洁净环境下去除覆盖在基底表面胶膜上的保护膜，不要使环境中的污染物粘在胶膜表面，保证胶膜表面的清洁度，使整个基底上的胶膜完整的裸露出来，将基底的雕刻面和盖板的雕刻面相对应贴合，在1.2MPa的压力和45℃的温度下进行热压键合，键合时在热压机与材料接触表面平整的包裹上高温海绵，在高温海绵上在覆盖无尘布，使键合接触面尽量平整，键合360秒，得到高有效键合面积的微流芯片半成品。
E．基于UV胶的芯片沟道填充措施：
将经过D步骤处理后的微流芯片半成品用无尘布进行清洁处理后，用医用注射器将UV胶通过通孔注射至微流芯片沟道内，静置10秒钟，让UV胶充分和沟道内壁表面接触，然后换一只洁净的医用注射器反复抽取沟道内的UV胶，至UV胶不堵塞沟道且有稀薄的UV胶覆盖在沟道内壁表面。
F．紫外灯固化：
将经过E步骤处理后的微流芯片半成品移至UV紫外灯固化箱中，照射5秒使其初步固化至粘稠状，检查并确认UV胶是否堵塞沟道，若堵塞沟道则使用洁净的医用注射器重复抽取沟道内UV胶至不堵塞沟道且有稀薄的UV胶覆盖在沟道内壁表面，若没有堵塞沟道则继续固化2小时，得到具有高键合强度和高有效键合面积以及密封防水性极佳的微流芯片。
Claims (3)
1.一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法，其特征在于：所述制备方法按以下步骤进行；
A．基底的选择及处理：
基底采用聚合物材料，厚度为5mm，将选择好的基底进行清洗，去除基底表面的油污杂质，用激光雕刻机在基底表面刻出微流芯片整体轮廓和通孔，激光雕刻机的功率为25％，速度为五步每秒；
B．覆膜雕刻制备：
将经A步骤处理后的基底进行清洁处理，将0.02mm厚胶膜覆盖在基底的雕刻面上，在胶膜的表面用激光雕刻机雕刻微流芯片的沟道，激光雕刻机的功率为7％，速度为二十五步每秒，得到芯片沟道；
C．盖板雕刻：
盖板采用聚合物材料，厚度为2mm，将选择好的盖板进行清洗，去除盖板表面的油污杂质，用激光雕刻机刻出与基底表面相对应微流芯片的整体轮廓和通孔，激光雕刻机的功率为25％，速度为五步每秒；
D．盖板与基底的键合：
去除覆盖在基底表面胶膜上的保护膜，使整个基底上的胶膜完整的裸露出来，将基底的雕刻面和盖板的雕刻面相对应贴合，在1.2MPa的压力和45℃的温度下进行热压键合，键合360秒，得到微流芯片半成品；
E．基于UV胶的芯片沟道填充措施：
将经过D步骤处理后的微流芯片半成品进行清洁处理后，用医用注射器将UV胶通过通孔注射至微流芯片沟道内，静置10秒钟，然后换一只洁净的医用注射器抽取沟道内的UV胶，至UV胶不堵塞沟道；
F．紫外灯固化：
将经过E步骤处理后的微流芯片半成品移至UV紫外灯固化箱中，照射5秒使其初步固化，检查并确认UV胶是否堵塞沟道，若堵塞沟道则使用洁净的医用注射器重复抽取沟道内UV胶至不堵塞沟道，若没有堵塞沟道则继续固化2小时，得到具有高键合强度的微流芯片。
2.根据权利要求1所述一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法，其特征在于：所述聚合物是PMMA或PC或PDMS中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种简易高键合强度聚合物微流芯片的制备方法，其特征在于：所述胶膜是OCA光学胶膜或EVA胶膜或TPU胶膜中的一种。
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