CN109835871A - 一种玻璃-pdms微流控芯片键合方法 - Google Patents

一种玻璃-pdms微流控芯片键合方法 Download PDF

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洪少力
张琴韵
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Abstract

本发明公开了一种玻璃‑PDMS微流控芯片键合方法，包括如下步骤：1、将玻璃用清洗剂进行清洗；2、将粘结剂均匀涂覆在玻璃的一表面上，形成粘结剂层；3、将玻璃进行初次烘烤处理，使粘结剂初步固化；4、将玻璃涂覆有粘结剂的一面与PDMS芯片上开设有微流沟道的表面贴合，然后进行二次烘烤处理，使粘结剂完全固化，从而使玻璃和PDMS芯片键合。该方法操作简单，节约了键合的时间和成本，安全无害，且键合强度好。

Description

一种玻璃-PDMS微流控芯片键合方法
技术领域
本发明属于微流控芯片加工技术领域，具体涉及一种玻璃-PDMS微流控芯片键合方法。
背景技术
目前的PDMS芯片键合通常是采用PDMS与玻璃分别进行等离子处理后进行键合的方式，如专利201711450486.9。但ITO玻璃在非真空状态下进行电晕或等离子处理时，ITO膜和金属电极很容易被电火花击穿烧着，影响后续实验，且烧糊部分的突起也影响键合的紧密型，并且伴随很大的实验安全隐患。
为实现良好的键合，需要性能良好、真空环境的等离子处理机，但等离子处理机一般较为昂贵，普通实验人员难以承受，且进行等离子处理工艺繁琐，易产生臭氧等有害气体，对操作人员的身体造成伤害。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，该方法操作简单，节约了键合的时间和成本，安全无害，且键合强度好。
实现本发明上述目的所使用的技术方案为：
一种玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，包括如下步骤：
1、将玻璃用清洗剂进行清洗；
2、将粘结剂均匀涂覆在玻璃的一表面上，形成粘结剂层；
3、将玻璃进行初次烘烤处理，使粘结剂初步固化；
4、将玻璃涂覆有粘结剂的表面与PDMS芯片上开设有微流沟道的表面贴合，然后进行二次烘烤处理，使粘结剂完全固化，从而使玻璃和PDMS芯片键合。
进一步，所述的玻璃基结构为钠钙玻璃、石英玻璃、钢化玻璃、ITO导电玻璃或在ITO导电玻璃的ITO膜上镀有金属所形成的结构。
进一步，将固化剂和聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到所述的粘结剂。
进一步，所述的固化剂为硅烷偶联剂。
进一步，固化剂和聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10～15。
进一步，所述的粘结剂层的厚度不小于1μm。
进一步，初次烘烤处理的温度为70-90℃，时间为3-7min。
进一步，二次烘烤处理的温度为70-90℃，时间为90-150min。
进一步，步骤2中，粘结剂涂覆的方法为：在玻璃的一表面上滴粘结剂，然后用匀胶机匀胶15～30s，匀胶机的转速为1000～6000rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：
该方法无需对芯片进行等离子处理，对于ITO玻璃表面金属电极的材料没有要求，能够防止镀有金属电极的ITO玻璃在进行非真空等离子处理时，金属电极或ITO膜被击穿的现象，提高了键合的紧密性，而且与常规的等离子处理的键合方法相比，应用的范围更加广泛。
附图说明
图1为导电玻璃基结构的结构示意图。
其中，1-ITO导电玻璃、2-镍块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
1、将ITO导电玻璃(厚度为1mm)用清洗剂进行清洗，干燥；
2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后用玻璃棒搅拌均匀，得到RTV615高强度硅胶；
3、将RTV615高强度硅胶滴在ITO导电玻璃镀有ITO膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；
4、将ITO导电玻璃在80℃下烘烤5min，使RTV615高强度硅胶初步固化；
5、取PDMS芯片，PDMS芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将ITO导电玻璃涂覆有RTV615高强度硅胶的一面与PDMS芯片上开设有微流沟道的表面贴合，在80℃下烘烤120min，使RTV615高强度硅胶完全固化，从而使ITO导电玻璃和PDMS芯片键合。
实施例2
1、将ITO导电玻璃基结构用清洗剂进行清洗，干燥；所述的ITO导电玻璃基结构为在ITO导电玻璃1的ITO膜上镀有镍阵列的结构，镍阵列由多个沿基片长度方向均匀密布且相互平行的镍条构成，镍阵列呈楔形，镍阵列中镍条的高度沿着镍矩阵延伸的方向依次增加。镍条由多个均匀密布的镍块2构成，相邻两镍条中的镍块2呈锯齿状分布。各镍块2呈方形，所有镍块2的宽度和长度均相等，如图1所示。
2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后，用玻璃棒搅拌均匀，得到RTV615高强度硅胶；
3、将RTV615高强度硅胶滴在ITO导电玻璃基结构镀有ITO膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；
4、将ITO导电玻璃基结构在80℃下烘烤5min，使RTV615高强度硅胶初步固化；
5、取PDMS芯片，PDMS芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将ITO导电玻璃基结构涂覆有RTV615高强度硅胶的一面与PDMS芯片上开设有微流沟道的表面贴合，在80℃下烘烤120min，使RTV615高强度硅胶完全固化，从而使ITO导电玻璃和PDMS芯片键合。
实施例3
1、将普通玻璃(石英玻璃、厚度为1.1mm)用清洗剂进行清洗，干燥；
2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后用玻璃棒搅拌均匀，得到RTV615高强度胶；
3、将RTV615高强度胶滴在ITO导电玻璃镀有ITO膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；
4、将普通玻璃在80℃下烘烤3min，使RTV615高强度胶初步固化；
5、取PDMS芯片，PDMS芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将普通玻璃涂覆有RTV615高强度胶的一面与PDMS芯片上开设有微流沟道的一表面贴合，在80℃下烘烤120min，使RTV615高强度胶完全固化，从而使普通玻璃和PDMS芯片键合。
对比例1
1、将ITO导电玻璃(厚度为1mm)用清洗剂进行清洗，干燥；
2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后用玻璃棒搅拌均匀，得到RTV615高强度硅胶；
3、将ITO玻璃和PDMS芯片分别经过低压等离子处理，其中ITO玻璃镀有ITO膜的一面在230W下处理15min，PDMS芯片在230W下处理55s；
4、将RTV615高强度硅胶滴在ITO导电玻璃镀有ITO膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；
5、将ITO导电玻璃在80℃下烘烤10min，使RTV615高强度硅胶固化；
6、取PDMS芯片，PDMS芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将ITO导电玻璃覆有RTV615高强度胶的一面与PDMS芯片上开设有微流沟道的表面贴合，使ITO导电玻璃和PDMS芯片键合。
本对比例1的方法参照中国专利申请《一种新型PDMS微流控芯片键合方法》(申请号201711450486.9)说明书具体实施方式中的实施例4。
试验一、本发明的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法的键合强度测试试验
测试方法：
按照实施例2的键合方法制得3片微流控芯片A，按照实施例3的键合方法制得3片微流控芯片B，按照对比例1的键合方法制得5片微流控芯片C，通过注水耐压测试不漏液条件下的3片微流控芯片A，3片微流控芯片B和5片微流控芯片C的最大耐压值。
测试结果：
3片微流控芯片A的最大耐压值分别为1.9Bar、2.1Bar、1.9Bar，平均值为1.96Bar，3片微流控芯片B的最大耐压值分别为2.6Bar、2.2Bar、2.3Bar，平均值为2.43Bar；5片微流控芯片C的最大耐压值分别为1.7Bar、1.5Bar、1.9Bar、2.2Bar、2.0Bar，平均值为1.86Bar，实施例2的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值为对比例1的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值的1.05倍，实施例3的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值为对比例1的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值的1.30倍。
由此表明，本发明的键合方法所得的微流控芯片的整体耐压更高，说明键合强度更好。

Claims (7)

1.一种玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于包括如下步骤：
1.1、将玻璃用清洗剂进行清洗；
1.2、将粘结剂均匀涂覆在玻璃的一表面上，形成粘结剂层；
1.3、将玻璃进行初次烘烤处理，使粘结剂初步固化；
1.4、将玻璃涂覆有粘结剂的一面与PDMS芯片上开设有微流沟道的表面贴合，然后进行二次烘烤处理，使粘结剂完全固化，从而使玻璃和PDMS芯片键合。
2.根据权利要求1所述的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于：所述的玻璃基结构为钠钙玻璃、石英玻璃、钢化玻璃、ITO导电玻璃或在ITO导电玻璃的ITO膜上镀有金属所形成的结构。
3.根据权利要求1所述的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于：将固化剂和聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到所述的粘结剂。
4.根据权利要求3所述的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于：所述的固化剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求3所述的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于：所述的粘结剂层的厚度不小于0.01μm。
6.根据权利要求1所述的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于：进行初次烘烤处理，然后进行二次烘烤处理。
7.根据权利要求1所述的玻璃-PDMS微流控芯片键合方法，其特征在于：步骤1.2中，粘结剂涂覆的方法为：用匀胶机旋涂。
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