CN111730218A - 一种用于微流体芯片的激光切割方法 - Google Patents

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何理数
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Abstract

本发明提供了一种用于微流体芯片的激光切割方法，其包括：步骤S1，在激光切割前，在基板上附上一层塑料片，并按照待加工的微流控薄膜的切割轨迹，单边向外放大0.3mm‑0.8mm对塑料片进行激光切割成镂空状态，去除废料；步骤S2，然后将待加工的微流控薄膜的双面贴上保护膜，放置在塑料片上固定，并使微流控薄膜待切割的区域位于镂空的上方，进行激光切割。采用本发明的技术方案，在激光切割的过程中，有效的去除了样品切割边缘的凸起和碳化的现象，有利于微流控芯片组装，大大提高了检测精度。

Description

一种用于微流体芯片的激光切割方法
技术领域
本发明属于微流体芯片加工技术领域，尤其涉及一种用于微流体芯片的激光切割方法。
背景技术
目前，微流体芯片因为将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，用于实现自动完成分析，从而得到了广泛的应用。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流体芯片中一些微型流道，需要采用激光切割的方法加工而成，但是激光切割微流控芯片的薄膜时，普遍存在流道边缘碳化严重，而且有凸起的现象，影响了微流控芯片组装及检测精度。因边缘凸起与微流控芯片键合会有气泡，样本通过会有部分残留在气泡内，导致检测结果不准或精确度不高。另外，边缘碳化区域表层会凹凸不平，样本流过时碳化区域会挂住，导致检测结果不准或精确度不高。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种用于微流体芯片的激光切割方法，有效的去除了样品切割边缘的凸起和碳化的现象。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种用于微流体芯片的激光切割方法，其包括：
步骤S1，在激光切割前，在基板上附上一层塑料片，并按照待加工的微流控薄膜的切割轨迹，单边放大0.3mm-0.8mm对塑料片进行激光切割成镂空状态，去除废料；
步骤S2，然后将待加工的微流控薄膜的双面贴上保护膜，放置在塑料片上固定，并使微流控薄膜待切割的区域位于镂空的上方，进行激光切割。
其中，塑料片起到垫片的同时，通过单边放大0.3mm-0.8mm对塑料片进行激光切割成镂空状态，可以在对微流控薄膜切割流道时，激光能通过镂空并释放能量，避免能量集中在微流控薄膜上，这样避免加工成型的微流控管道被碳化。而在待加工的微流控薄膜的双面贴上保护膜，在进行激光切割加工时，能有效去除碳化，同时因为激光切割过程引起的边缘凸起则转移到了保护膜之上，避免了产品的边缘出现凸出。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，单边向外放大0.3mm-0.5mm对塑料片进行激光切割成镂空状态。采用此技术方案，将该尺寸控制在一个合适的范围，兼顾了塑料片的支撑功能的实现和激光能量的释放问题，效果更好。
作为本发明的进一步改进，所述基板为蜂窝网支撑板，所述基板位于负压机构上，所述负压机构通过负压吸附固定待切割的微流控薄膜。
作为本发明的进一步改进，所述塑料片的厚度为1mm-3mm。厚度小于1mm时，塑料片太薄，该塑料片与切割材料的平面度会受影响，会导致材料切割的能量不一致，从而造成加工的精度不够。而厚度大于3mm时，塑料片太厚，激光切割不易加工。
作为本发明的进一步改进，所述塑料片的材质为PMMA。PMMA透明，且容易加工，不容易变形，成本低，与其他材料的垫片相比，在待加工的微流控薄膜的激光切割过程中性能稳定，效果显著。
作为本发明的进一步改进，所述塑料片的厚度为3mm。采用此技术方案，平整度好，且容易加工。
作为本发明的进一步改进，所述保护膜的厚度为50um-90um。
作为本发明的进一步改进，所述保护膜为硅胶保护膜或PET保护膜。
作为本发明的进一步改进，所述保护膜为表面有硅胶涂层的PET膜，所述保护膜的硅胶涂层与待加工的微流控薄膜连接。采用此技术方案，表面有硅胶涂层的PET膜的基材层的材质为PET，PET材料耐热性强，不收缩，而且激光切割后不会与材料融合，而其他材料PE、PP等材质容易发生融合现象。另外，该PET膜上，硅胶涂层是一层非常薄的涂层，涂在PET基材的表面，具有低粘着，高吸附近性，无残留等特点，一方面方便与待加工的微流控薄膜的表面粘接，另一方面可以吸收激光能量，避免产品碳化和边缘凸起，效果更好。
作为本发明的进一步改进，所述激光切割采用的激光发射器的激光光源为50-150W。
作为本发明的进一步改进，所述激光切割的速度40-100mm/s。
作为本发明的进一步改进，所述激光发射器的频率为400-700Hz，脉宽为10us。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用本发明的技术方案，在样品的表面附上保护膜，并增加漏空的PMMA，巧妙的利用了塑料片和保护膜的作用，在激光切割的过程中，有效的去除了样品切割边缘的凸起和碳化的现象，有利于微流控芯片组装，大大提高了检测精度。
附图说明
图1是本发明实施例的激光切割的示意图。
图2是本发明实施例的激光切割的各层材料的截面示意图。
附图标记包括：
1-蜂窝网支撑架，2-PMMA片，3-待切割的微流控薄膜，4-PET硅胶保护膜，5-激光发射器。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，一种微流道且边缘无凸起无碳化的精密激光切割方法，其包括如下步骤：
（1）激光切割产品前，将蜂窝网支撑架1放置在负压机构上，将其作为待切割基板；然后在待切割基板上贴一层3.0mm的PMMA片2，并按待切割轨迹进行单边放大0.5mm对PMMA片2进行切割，然后将宽度为1.0mm的废料取出，形成镂空；
（2）在待切割的微流控薄膜3的两面各粘上一层50um-90um的PET硅胶保护膜4，并排出气泡，将其放置在附有PMMA片2的蜂窝网支撑架1上，并使微流控薄膜的待切割区域位于镂空的上方。其中，粘好的保护膜不能有气泡。
（3）采用激光发射器5对微流控薄膜在其待切割区域进行切割。所用的激光发射器5的参数为：激光光源50-150W，频率为400-700Hz，脉宽为10us；切割速度40-100mm/s。
其中蜂窝网支撑架1的底部通过负压吸附，可以固定其上面的材料，使其切割时保持材料不动；通过预先对PMMA片2进行放大切割，在后面对微流控薄膜切割流道时，激光能通过镂空，并释放能量，如图2所示，有效的减少了碳化。PET硅胶保护膜4为表面有硅胶涂层的PET膜， PET材料有良好的耐温性，高温下性能优越，而硅胶则吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定。在对微流控薄膜进行激光切割加工时，能有效去除碳化，而边缘凸起则转移到了PET硅胶保护膜4之上。
本实施例的技术方案，在样品的表面附上特殊的保护膜，并增加漏空的PMMA，经过试验验证，经过激光切割后的微流控薄膜没有边缘凸起和碳化的现象，提高了加工的精度，有利于微流控芯片组装，从而提高了微流控芯片的检测精度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于，其包括：
步骤S1，在激光切割前，在基板上附上一层塑料片，并按照待加工的微流控薄膜的切割轨迹，单边向外放大0.3mm-0.8mm对塑料片进行激光切割成镂空状态，去除废料；
步骤S2，然后将待加工的微流控薄膜的双面贴上保护膜，放置在塑料片上固定，并使微流控薄膜待切割的区域位于镂空的上方，进行激光切割。
2.根据权利要求1所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述基板为蜂窝网支撑板，所述基板位于负压机构上，所述负压机构通过负压吸附固定待切割的微流控薄膜。
3.根据权利要求1所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述塑料片的厚度为1mm-3mm。
4.根据权利要求3所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述塑料片的材质为PMMA。
5.根据权利要求1所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述保护膜的厚度为50um-90um。
6.根据权利要求5所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述保护膜为硅胶保护膜或PET保护膜。
7.根据权利要求5所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述保护膜为表面有硅胶涂层的PET膜，所述保护膜的硅胶涂层与待加工的微流控薄膜连接。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：步骤S1中，单边向外放大0.3mm-0.5mm对塑料片进行激光切割成镂空状态。
9.根据权利要求1~7任意一项所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述激光切割采用激光发射器，所述激光发射器的激光光源的功率为50-150W，所述激光切割的速度40-100mm/s。
10.根据权利要求9所述的用于微流体芯片的激光切割方法，其特征在于：所述激光发射器的频率为400-700Hz，脉宽为10us。
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