CN105498868B - 一种微流控芯片的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微流控芯片的封装方法，包括以下步骤：制备带有微通道的PDMS基片；将所述PDMS基片和盖片对准贴合；将对准贴合的PDMS基片和盖片置于160℃‑200℃温度下，保温一段时间。因为PDMS在高温下会发生表面变形，无法完成封装，所以从未有人考虑过采用高温来进行PDMS基片的封装，本发明采用160℃‑200℃温度高温封装的方式进行PDMS微流控芯片的封装，封装容易、封装强度大，而且通过这个温度控制，不会使得PDMS表面变性，不会影响其性能。

Description

一种微流控芯片的封装方法
技术领域
本发明涉及微流控器件及其制备方法，尤其涉及一种微流控芯片的封装方法。
背景技术
微流控技术一般是指利用微尺度下流体的流动性质进行物质分离，检测并辅以某些主动、被动操控措施的技术，微流体的流体力学特征为层流和低雷诺数，将生物化学分析技术比如样品合成、分离、检测及细胞培养、包裹、筛选等操作手段缩微到微尺度流道里进行，并且集成到一块几平方厘米的芯片上，便称之为微济控芯片，通常亦称为芯片实验室。相比于其他分析工具，微流控芯片的显著特征在于试剂消耗量极小，极大的降低操作成本。皮升甚至纳升级别的流体容积将会导致极高的分析效率，许多操作可以在数十秒之内自动完成。“微全分析系统”的概念也可以应用在微流控芯片上，即将可以实现各种不同功能的多个部件一起集成在芯片面积上，形成完整的微流控系统，在此基础上开发出功能齐全、小型化的便携式检测仪器，未来有望大量产业化使用。
目前，制备微流控芯片的材料主要有玻璃和聚合物两大类，其中用玻璃制备微流控芯片不仅加工技术要求高，需专用的设备，而且每片芯片需要单独刻蚀，通道形状和尺寸难以精确控制，封装难度大，难以采用模具大批量生产，价格比较昂贵，限制了其应用。于是近年来用聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等，制备微流控芯片的方法得到发展，其制备方法主要有压印、注塑、浇铸、直接贴合、热压等方法。由于聚合物价格低廉，良好的热稳定性、化学稳定性、透光性，加工时间短，制备工艺简单，与玻璃、硅片相比有着独特的优异性能以及更容易封装，因而用聚合物制备微流控芯片具有良好的产业化前景。
但是现有的封装聚合物微流控芯片(如PDMS微流控芯片)的方法和技术仍然还存在着很多的缺点和不足，限制了微流控芯片的批量化生产和推广应用。大部分聚合物微流控芯片的封装方法和技术需要对材料表面进行改性处理，设备昂贵，有一定的时间限制，成本高，且需要用额外的粘合剂进行封装，会有微通道堵塞、粘合剂分布不均、微通道清洗困难等问题。专利CN 102380428 A公开了一种基于水凝胶的聚合物微流控芯片的溶剂封装方法，封装前要用水凝胶填充微通道，封装后还有对微通道进行清洗，而且由于微流控芯片的通道微小，通常宽度和深度仅几十微米，甚至更小，清洗非常困难，所使用的封装工艺复杂，封装强度小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微流控芯片的封装方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种微流控芯片的封装方法，包括以下步骤：
(1)制备带有微通道的PDMS基片；
(2)将所述PDMS基片和盖片对准贴合；
(3)将对准贴合的PDMS基片和盖片置于160℃-200℃温度下，保温一段时间。
优选地，所述盖片材料为PDMS、玻璃和硅片中任一种。
优选地，所述保温时间不少于4小时。
优选地，所述步骤(1)的具体步骤为：将掩模板上的微通道图案转移到微通道复制模板上，将PDMS与交联剂混合，浇铸、旋涂或刮涂到所述微通道复制模板上，固化，然后把PDMS基片从所述微通道复制模板上剥离下来，得到带有微通道的PDMS基片。
优选地，所述步骤(2)的具体步骤为：将所述PDMS基片保持清洁，将盖片清洗，干燥，通过对准标记对准贴合。
优选地，所述保温是置于烘箱或恒温箱中保温。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种微流控芯片的封装方法，包括以下步骤：制备带有微通道的PDMS基片；将所述PDMS基片和盖片对准贴合；将对准贴合的PDMS基片和盖片置于160℃-200℃温度下，保温一段时间。因为PDMS在高温下会发生表面变形，无法完成封装，本领域技术人员存在PDMS不能承受高温的技术偏见，所以从未有人考虑过采用高温来进行PDMS基片的封装，本发明采用160℃-200℃温度高温封装的方式进行PDMS微流控芯片的封装，封装容易、封装强度大，而且通过这个温度控制，不会使得PDMS表面变性，不会影响其性能，低于160℃无法实现封装，高于200℃PDMS基片会变性；整个工艺过程不需要对基材表面进行改性、涂覆粘合剂或者在微通道内填充水凝胶等操作，避免了通道堵塞、清洗通道等问题；工艺简单所需要的设备少、流程短、成本低、可以一次性封装多片、生产效率高；能够批量封装多种尺寸规格的微流控芯片。
具体实施方式
实施例1：
1、带有微通道的PDMS薄膜的制备：
制备一具有微通道图案的掩模板，利用光刻、显影、化学腐蚀等技术将掩模板上的微通道图案转移到硅片或者玻璃片上，获得微通道复制模板。将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与交联剂按照一定的比例混合后，然后进行抽真空将混合液中的气泡去除干净，按照所需要的厚度，浇铸、旋涂或刮涂等)到所述微通道复制模板上，在一定的温度下固化一段时间，然后把PDMS薄膜从所述微通道复制模板上剥离下来，获得带有微通道的PDMS薄膜，模板微通道图案被复制到了PDMS薄膜上了，最后把PMDS薄膜边缘不平整的地方切除，得到所需要的尺寸和形状。
2、芯片的贴合：
将所述PDMS基片保持清洁，将待贴合的盖片清洗，干燥，所述盖片为玻璃片，利用对准标记将所述PDMS基片和所述盖片进行对准贴合，得到贴合好的微流控芯片。
3、芯片的封装：
将贴合好的微流控芯片在烘箱、恒温炉或者其他的恒温装置中在160℃下保温6个小时，使所述PDMS基片和所述盖片更好的粘合到一起以提高微流控芯片的封装强度，完成PDMS微流控芯片的封装。封装温度非常重要，温度太低无法完成封装，温度过高，则会导致PDMS表面变性，同样无法完成封装。
实施例2：
1、带有微通道的PDMS薄膜的制备：
制备一具有微通道图案的掩模板，利用光刻、显影、化学腐蚀等技术将掩模板上的微通道图案转移到硅片或者玻璃片上，获得微通道复制模板。将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与交联剂按照一定的比例混合后，然后进行抽真空将混合液中的气泡去除干净，按照所需要的厚度，浇铸、旋涂或刮涂等)到所述微通道复制模板上，在一定的温度下固化一段时间，然后把PDMS薄膜从所述微通道复制模板上剥离下来，获得带有微通道的PDMS薄膜，模板微通道图案被复制到了PDMS薄膜上了，最后把PMDS薄膜边缘不平整的地方切除，得到所需要的尺寸和形状。
2、芯片的贴合：
将所述PDMS基片保持清洁，将待贴合的盖片清洗，干燥，所述盖片为硅片，利用对准标记将所述PDMS基片和所述盖片进行对准贴合，得到贴合好的微流控芯片。
3、芯片的封装：
将贴合好的微流控芯片在烘箱、恒温炉或者其他的恒温装置中在180℃下保温5个小时，使所述PDMS基片和所述盖片更好的粘合到一起以提高微流控芯片的封装强度，完成PDMS微流控芯片的封装。
实施例3：
1、带有微通道的PDMS薄膜的制备：
制备一具有微通道图案的掩模板，利用光刻、显影、化学腐蚀等技术将掩模板上的微通道图案转移到硅片或者玻璃片上，获得微通道复制模板。将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与交联剂按照一定的比例混合后，然后进行抽真空将混合液中的气泡去除干净，按照所需要的厚度，浇铸、旋涂或刮涂等)到所述微通道复制模板上，在一定的温度下固化一段时间，然后把PDMS薄膜从所述微通道复制模板上剥离下来，获得带有微通道的PDMS薄膜，模板微通道图案被复制到了PDMS薄膜上了，最后把PMDS薄膜边缘不平整的地方切除，得到所需要的尺寸和形状。
2、芯片的贴合：
将所述PDMS基片保持清洁，将待贴合的盖片清洗，干燥，所述盖片为PDMS片，利用对准标记将所述PDMS基片和所述盖片进行对准贴合，得到贴合好的微流控芯片。
3、芯片的封装：
将贴合好的微流控芯片在烘箱、恒温炉或者其他的恒温装置中在200℃下保温4个小时，使所述PDMS基片和所述盖片更好的粘合到一起以提高微流控芯片的封装强度，完成PDMS微流控芯片的封装。

Claims (3)

1.一种微流控芯片的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备带有微通道的PDMS基片；
(2)将所述PDMS基片和盖片对准贴合，所述盖片材料为硅片；
(3)将对准贴合的PDMS基片和盖片置于160℃-200℃温度下，保温一段时间，所述保温时间不少于4小时，其中，所述步骤(1)的具体步骤为：将掩模板上的微通道图案转移到微通道复制模板上，将PDMS与交联剂混合，浇铸、旋涂或刮涂到所述微通道复制模板上，固化，然后把PDMS基片从所述微通道复制模板上剥离下来，得到带有微通道的PDMS基片。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片的封装方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体步骤为：将所述PDMS基片保持清洁，将盖片清洗，干燥，通过对准标记对准贴合。
3.根据权利要求1所述的微流控芯片的封装方法，其特征在于，所述保温是置于烘箱或恒温箱中保温。
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