CN113952992A - 微流控芯片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微流控芯片及其制作方法，微流控芯片包括相对键合设置的盖板和基板，基板靠近盖板的一侧凹设有流道，盖板上贯穿地设置有通孔，通孔的位置与流道的位置对应；基板靠近盖板的一侧设有第一疏液层，第一疏液层位于流道的外围，且与流道邻接设置；和/或，盖板靠近基板的一侧设有第二疏液层，第二疏液层在基板上的正投影位于流道的外围，且与流道邻接。通过在流道的周围设置第一疏液层和/或者第二输液层，可以防止液体样品由流道流向盖板与基板的键合区域，避免了键合区域接触到液体样品后失效而导致的液体样品泄露，同时也避免了液体样品因为接触键合区域而受到污染。

Description

微流控芯片及其制作方法

技术领域

本申请涉及生化检测设备技术领域，具体而言，本申请涉及一种微流控芯片及其制作方法。

背景技术

微流控芯片(Microfluidics)技术是将生物、化学、医学分析过程中样品制备、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进行分析的手段。由于其具有体积小、样品用量少、分析速度快等特点，可实现高度自动化和集成化，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等多学科交叉的崭新研究领域。现有的微流控芯片包括上下两个基板，通过高温键合、阳极键合、UV键合、激光键合等方法将两个基板键合成一个盒装结构。

然而，现有微流控芯片存在着样品液体容易发生污染、以及基板的键合处容易发生失效而导致的样品液体泄漏的问题，对微流控芯片的产品质量造成了影响。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种微流控芯片及其制作方法，用以解决现有技术中微流控芯片存在的液体样品易受到污染和易泄露的问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种微流控芯片，包括：

盖板；

基板，与所述盖板相对键合设置，所述基板靠近所述盖板的一侧凹设有流道；所述盖板上贯穿地设置有通孔，所述通孔的位置与所述流道的位置对应；

其中，所述基板靠近所述盖板的一侧设有第一疏液层，所述第一疏液层位于所述流道的外围，且与所述流道邻接设置；和/或，所述盖板靠近所述基板的一侧设有第二疏液层，所述第二疏液层在所述基板上的正投影位于所述流道的外围，且与所述流道邻接。

可选的，所述第一疏液层包围所述流道，所述第一疏液层远离所述流道的边缘与所述流道的外围边缘之间的距离小于或者等于0.5毫米；

所述第二疏液层在所述基板上的正投影与所述第一疏液层在所述基板上的正投影重叠。

可选的，所述第一疏液层包括沿所述基板指向所述盖板方向依次层叠设置的附着层和疏液功能层；和/或，所述第二疏液层包括沿所述盖板指向所述基板方向依次层叠设置的附着层和疏液功能层；

所述附着层的材料包括氧化铝，所述疏液功能层的材料包括氟硅烷。

可选的，所述第一疏液层的厚度大于或者等于10纳米；和/或，所述第二疏液层的厚度大于或者等于10纳米。

可选的，所述第一疏液层包括多个阵列排布的纳米柱；和/或，所述第二疏液层包括多个阵列排布的纳米柱。

可选的，相邻的所述纳米柱之间的间距大于或者等于10纳米且小于或者等于50纳米，所述纳米柱的形状包括圆柱形、长方体或者三棱柱。

可选的，所述第一疏液层的材料包括氧化硅，所述第一疏液层的厚度大于或者等于70纳米；和/或，所述第二疏液层的材料包括氧化硅，所述第二疏液层的厚度大于或者等于70纳米。

第二个方面，本申请实施例提供了一种微流控芯片的制作方法，包括：

提供一基板，并在所述基板的一侧制作流道；

在所述基板的一侧制作第一疏液层，所述第一疏液层位于位于所述流道的外围，且与所述流道邻接设置；

提供一盖板，并在所述盖板上开设贯穿盖板的通孔，所述通孔与所述流道的位置对应；

在所述盖板的一侧制作第二疏液层；

将所述基板与所述盖板键合，所述第二疏液层在所述基板上的正投影与所述第一疏液层在所述基板上的正投影交叠。

可选的，所述在所述基板的一侧制作第一疏液层，包括：

通过原子层沉积工艺在所述基板的一侧制作附着层；

在所述附着层远离所述基板的一侧制作疏液功能层；

所述在所述盖板的一侧制作第二疏液层，包括：

通过原子层沉积工艺在所述盖板的一侧制作附着层；

在所述附着层远离所述盖板的一侧制作疏液功能层。

可选的，所述在所述基板的一侧制作第一疏液层，包括：

在所述基板的一侧沉积制作氧化硅层；

在所述氧化硅层远离所述基板的一侧制作金属膜；

对所述金属膜进行图案化处理；

以图案化后的金属膜为掩膜，对所述氧化硅层进行图案化处理，以形成多个阵列排布的纳米柱；

所述在所述盖板的一侧制作第二疏液层，包括：

在所述盖板的一侧沉积制作氧化硅层；

在所述氧化硅层远离所述盖板的一侧制作金属膜；

对所述金属膜进行图案化处理；

以图案化后的金属膜为掩膜，对所述氧化硅层进行图案化处理，以形成多个阵列排布的纳米柱。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

本申请实施例中的微流控芯片包括相对键合设置的盖板和基板，基板靠近盖板的一侧凹设有流道，盖板上贯穿地设置有通孔，通孔的位置与流道的位置对应；基板靠近盖板的一侧设有第一疏液层，第一疏液层位于流道的外围，且与流道邻接设置；和/或，盖板靠近基板的一侧设有第二疏液层，第二疏液层在基板上的正投影位于流道的外围，且与流道邻接。通过在流道的周围设置第一疏液层和/或者第二输液层，可以防止液体样品由流道流向盖板与基板的键合区域，避免了键合区域接触到液体样品后失效而导致的液体样品泄露，同时也避免了液体样品因为接触键合区域而受到污染。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种微流控芯片的截面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的微流控芯片中基板的俯视图；

图3为本申请实施例提供的微流控芯片中盖板的俯视图；

图4为样品液体在玻璃表面的接触角示意图；

图5为样品液体在第一疏液层表面的接触角示意图；

图6为样片液体在现有微流控芯片的流道中的状态示意图；

图7为样片液体在本申请实施例微流控芯片的流道中的状态示意图；

图8为本申请实施例中基板上设置附着层和疏液功能层的结构示意图；

图9为本申请实施例中盖板上设置附着层和疏液功能层的结构示意图；

图10为本申请实施例中纳米柱的放大结构示意图；

图11为本申请实施例提供的微流控芯片的制作方法流程图；

图12a至图12j为本申请提供的制作微流控芯片的不同过程的结构示意图；

图13a至图13b为本申请提供的第一种制作第一疏液层的不同过程的结构示意图；

图14a至图14c为本申请提供的第二种制作第一疏液层的不同过程的结构示意图。

图中：

10-微流控芯片；11-基板；12-盖板；13-键合区域；100-玻璃基板；

110-流道；1101-入液口；1102-出液口；120-通孔；

111-第一疏液层；121-第二疏液层；1110-纳米柱；1111-附着层；1112-疏液功能层；

20-样品液体；21-钼薄膜；22-氧化硅层；24-金属膜；

长度L1；长度L2；长度L3；宽度W1；宽度W2；厚度T；距离D1；距离D2；距离D3；距离D4；直径d；接触角a；接触角b。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请的发明人考虑到，由于玻璃具有良好的光学、电学、化学稳定性、绝热性以及表面亲水性，在现有的微流芯片中，基板和盖板通常采用玻璃材料，通过将基板和盖板键合成一个盒状结构，以形成微流控芯片。基板和盖板的键合方式包括高温键合、阳极键合、UV键合、激光键合等方式。然而，在现有的微流控芯片中，液体样品容易从流道流向两个基板的键合区域，导致液体样品受到污染；另一方面，当微流控芯片采用UV键合方式时，液体样品接触键合区域后会使UV胶材溶解变形，当微流控芯片采用激光键合方式时，液体样品流向键合区域后焊线容易因为受到液体的挤压力而开裂，以上均会造成微流控芯片的键合失效和液体样品的泄露流出。

本申请提供的微流控芯片及其制作方法，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面结合附图详细介绍一下本申请实施例提供的微流控芯片及其制作方法。

结合图1、图2和图3所示，在本申请的实施例中，微流控芯片10包括：

盖板12；

基板11，与盖板12相对键合设置，基板11靠近盖板12的一侧凹设有流道110；盖板12上贯穿地设置有通孔120，通孔120的位置与流道110的位置对应；

其中，基板11靠近盖板12的一侧设有第一疏液层111，第一疏液层111位于流道110的外围，且与流道110邻接设置；和/或，盖板12靠近基板11的一侧设有第二疏液层121，第二疏液层121在基板11上的正投影位于流道110的外围，且与流道110邻接，当基板11靠近盖板12的一侧设有第一疏液层111时，第二疏液层121在基板11上的正投影与第一疏液层111在基板11上的正投影交叠。

具体的，盖板12和基板11的材料包括玻璃，基板11靠近盖板12一侧的表面设置有流道110，流道110用于储存样品液体，流道110具体可利用金属钼作为掩膜板在基板11上刻蚀形成，具体方法将在方法部分介绍。盖板12和基板11在流道110之外的区域通过高温键合、阳极键合、UV键合、激光键合等方式键合成盒状结构。结合图1和图2所示，在本申请的实施例中基板11的长度L1为66毫米，宽度W1为34毫米，基板11的厚度T为0.7毫米，两个流道110之间键合区域的宽度W2大于2毫米，流道110的数量为四条，均匀分布于基板11中心位置，流道110的深度L2为100微米，流道110和基板11长边边缘的距离D1为2.5毫米，和基板11短边边缘的距离D2为7.5毫米。流道110为矩形，在流道110的两端具有收缩段部分，在收缩段部分流道110的宽度逐渐减小，以加快液体导入或者导出微流控芯片10的速度。其中，流道110矩形段部分的长度L3可以为40毫米，收缩段部分的长度L4可以为5.5毫米，相邻两个流道110中心的距离D3可以为7.5毫米。基板11和盖板12的尺寸，流道110的形状、数量、长度、宽度、深度、具体位置，以及基板11和盖板12上键合区域的尺寸可以根据实际情况进行调整，此处不作限定。

具体地，结合图2和图3所示，盖板12上与流道110对应的位置贯穿地设有通孔120，可以通过使通孔120与导管连接，以将外部的样品液体导入微流控芯片10中，以及将样品液体从微流控芯片10中导出。在本申请的实施例中，盖板12上设置有与流道110对应的通孔120，每个流道110对应有两个通孔120，分别位于流道110的两端，可以将其中一个通孔120用来导入样品液体，另一个通孔120用来导出样品液体，以提高样品液体导入和导出的效率。每个流道110也可以只对应一个通孔120，通过同一个通孔120实现一个流道110中样品液体的导入和导出，通孔120的数量可以根据实际情况进行确定。在基板11上流道110的两端可以设置与通孔120匹配的结构。可选的，如图2所示，基板11上流道110的两端分别设置有入液口1101和出液口1102。需要说明的是，基板11上的入液口1101和出液口1102是不贯穿基板11的凹槽结构，入液口1101和出液口1102的位置与盖板12上通孔120的位置对应，尺寸可以与盖板12上通孔120的尺寸相同，以方便和通孔120配合连接外部导管，实现样品液体的导入和导出。在本申请的实施例中，入液口1101和出液口1102的形状为圆形，入液口1101和出液口1102的直径为1毫米。

如图1和图2所示，基板11上在键合区域13以及流道110之间还设置有第一疏液层111，第一疏液层111位于流道110的外围并与流道110邻接。设置第一疏液层111后，可以使样品液体流向键合区域所需的驱动力增大，以防止样品液体从流道110流至键合区域13，具体原理如下。

驱动液滴运动所需的驱动力可以由下式计算得出：

在式(1)中，P代表驱动力，γ代表液体表面张力，R代表液滴的曲率半径，由此可得出，曲率半径越大，即接触角越小，驱动液滴运动所需的力越小。在本申请的实施例中，采用磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline，PBS)作为样品液体，分别测试样品液体在未设置第一疏液层111的玻璃表面以及设置了第一疏液层111的玻璃表面的接触角。

结合图4、图5、图6和图7所示，当未设置第一疏液层111时，玻璃表面为亲水表面，样品液体20在芯片表面的接触角a较小，曲率半径较大，使驱动样品液体20运动时所需要的驱动力较小，该驱动力在宏观上表现为样品液体20的进样速度，因此微流控芯片10中未设置第一疏液层111时，当样品液体20导入微流控芯片10的速度较快时，样品液体20容易由流道110向键合区域13运动，即样品液体20容易溢出流道110并与键合位置接触，导致键合区域13失效以及样品液体20的污染。当玻璃的表面设置了第一疏液层111后，由于样品液体20在第一疏液层111表面的接触角b较大，曲率半径较小，使样品液体20运动所需的驱动力较大，因此在微流控芯片10中设置第一疏液层111后，即便样品液体20的进样速度较快，也可以防止样品液体20由流道110向键合区域运动，避免样品液体20从流道110中溢出并与键合区域13接触，减小了微流控芯片10的键合区域13失效以及样品液体20发生污染的风险。

在本申请的实施例中，结合图1、图2和图3所示，盖板12靠近基板11的一侧设有第二疏液层121，第二疏液层121的位置与第一疏液层111的位置对应，即第二疏液层121在基板11上的正投影与第一疏液层111在基板11上的正投影交叠。通过在盖板12上设置第二疏液层121，样品液体20由流道110向键合区域13运动时同时受到第一疏液层111和第二疏液层121的影响，样品液体20由流道110流向键合区域时更加困难，因此进一步地减小了样品液体20与键合区域13接触的风险。需要说明的是，可以只在基板11设置第一疏液层111或者只在盖板12上设置第二疏液层121，也可以同时在基板11上设置第一疏液层111以及在盖板12上设置第二疏液层121，以最大程度地减小样品液体20与键合区域13接触的风险。

第一疏液层111的具体尺寸和位置可以根据实际情况确定，可选的，在本申请的实施例中，第一疏液层111包围流道110。通过使第一疏液层111包围流道110，即流道110的四周均设置有第一疏液层111，可以最大程度地减小样品液体20从流道110流向键合区域的风险。第一疏液层111的尺寸越大，防止样品液体20流向键合区域的效果越好，但是相应地键合区域的面积会减小，导致基板11和盖板12键合不牢。在本申请实施例中，第一疏液层111远离流道110的边缘与流道110的外围边缘之间的距离小于或者等于0.5毫米，即在流道110的外围0.5毫米范围内设置第一疏液层111，在防止样品液体20流向键合区域的同时也保证了基板11和盖板12之间键合的有效性。第二输液层121的位置和大小可以随着第一疏液层111的大小进行调整，可选的，可以使第二疏液层121在基板11上的正投影与第一疏液层111在基板11上的正投影重叠，以进一步地避免样品液体20流向键合区域。

第一疏液层111和第二疏液层121的材料可根据实际情况进行调整。在一个具体的实施例中，结合图8和图9所示，第一疏液层111包括沿基板11指向盖板12方向依次层叠设置的附着层1111和疏液功能层1112；和/或，第二疏液层121包括沿盖板12指向基板11方向依次层叠设置的附着层1111和疏液功能层1112。附着层1111的材料包括氧化铝，疏液功能层1112的材料包括氟硅烷。

在制作第一疏液层111时，先在基板11表面利用原子层沉积技术制作氧化铝附着层1111，然后通过化学气相沉积或者其他分子沉积方法在附着层1111表面制作低表面能的氟硅烷等氟化物作为疏液功能层1112。在制作第二疏液层121时，先在盖板12表面利用原子层沉积技术制作氧化铝附着层1111，然后通过化学气相沉积或者其他分子沉积方法在附着层1111表面制作疏液功能层1112。需要说明的是，第一疏液层111和第二疏液层121的厚度越大，防止样品液体20从流道110流向键合区域的效果越好，但是厚度过大会影响基板11和盖板之间的键合。可选的，在本申请的实施例中，第一疏液层111的厚度大于或者等于10纳米；和/或，第二疏液层121的厚度大于或者等于10纳米。

在另一个具体的实施例中，结合图1和图10所示，第一疏液层111包括多个阵列排布的纳米柱1110；和/或，第二疏液层121包括多个阵列排布的纳米柱1110。在微流控芯片10的制作过程中，可以先在基板11或者盖板12的表面沉积一层薄膜，然后对该薄膜作图案化处理，以形成多个纳米柱1110阵列排布的结构。可选的，第一疏液层111和第二疏液层121的材料包括氧化硅。纳米柱1110的形状、尺寸以及纳米柱1110之间的间距可以根据实际情况进行调整。在第一疏液层111和第二疏液层121的面积不变的情况下，纳米柱1110的尺寸越小，纳米柱1110的分布密度越大，第一疏液层111和第二疏液层121的疏水性越好，但是工艺上更加困难。在本申请的实施例中，如图10所示，相邻的纳米柱1110之间的距离D4大于或者等于10纳米且小于或者等于50纳米，可选的，多个纳米柱1110中相邻的纳米柱1110之间的距离均相等；多个纳米柱1110为圆柱形，纳米柱1110的直径d大于或者等于50纳米且小于或者等于80纳米。在保证第一疏液层111和第二疏液层121表面疏水性的同时，在工艺上也容易实现，有利于微流控芯片10的量产。需要说明的是，纳米柱1110也可以是其它形状，例如长方体或者三棱柱，其具体尺寸和形状可以根据实际情况进行确定，此处不作限定。

需要说明的是，第一疏液层111和第二疏液层121的厚度可根据实际情况进行确定，第一疏液层111和第二疏液层121的厚度越大，防止样品液体20从流道110流向键合区域的效果越好，可选的，在本申请的实施例中，第一疏液层111的厚度大于或者等于70纳米；和/或，第二疏液层121的厚度大于或者等于70纳米。同时，需要避免第一疏液层111和第二疏液层121的厚度过大，防止对基板11和盖板的键合造成影响。

基于同一种发明构思，本申请实施例还提供了一种微流控芯片10的制作方法，如图11所示，包括：

S101、提供一基板，并在基板的一侧制作流道；

S102、在基板的一侧制作第一疏液层，第一疏液层位于位于流道的外围，且与流道邻接设置；

S103、提供一盖板，并在盖板上开设贯穿盖板的通孔，通孔与流道的位置对应；

S104、在盖板的一侧制作第二疏液层；

S105、将基板与盖板键合，第二疏液层在基板上的正投影与第一疏液层在基板上的正投影交叠。

本申请实施例提供的微流控芯片10的制作方法中，通过在基板11上的流道110周围制作第一疏液层111，在盖板上与流道110对应的位置制作第二疏液层121，第一疏液层111和第二疏液层121可以防止样品液体20从流道110流向基板11与盖板的键合区域，避免了样品液体20与键合区域接触，减小了样品液体20受到污染以及微流控芯片10键合区域发生失效的风险，提高了产品的可靠性。利用该微流控芯片10可实现环境、生物、化学、医学分析过程中微量流体样品的筛选、分离及检测。

下面结合附图详细介绍制作微流控芯片10的具体过程。

如图12a所示，首先提供一玻璃基板100，玻璃基板100的厚度可以为0.7毫米。

如图12b所示，对玻璃基板100进行清洗后，通过分布沉积法在玻璃基板100的表面制作图形化的钼薄膜21，钼薄膜21的单次沉积厚度可以是4000埃

薄膜的沉积工艺以及厚度可以根据实际情况进行调整(综合考虑玻璃基板100的耐应力情况以及设备的条件)，此处不作限定。

如图12c所示，接着，利用钼薄膜21作为掩膜，在玻璃基板100上刻蚀出多个流道110。具体的，先利用纯水对带有图形化钼薄膜21的玻璃基板100进行清洗，去除表面浮尘、异物，然后用浓度为5％至10％的氢氧化钠溶液在43℃至51℃条件下将其浸泡5至8分钟，再利用纯水将玻璃基板100浸泡1至2分钟以中和碱液；接着，在45℃至55℃条件下利用氢氟酸和盐酸的混合液对未覆盖钼薄膜21位置的玻璃基板100进行刻蚀得到流道110。流道110的深度可以是100微米，刻蚀的速率可以为0.9μm/min至1.5μm/min。最后用纯水浸泡1至2分钟对酸液进行稀释，再利用纯水喷淋对玻璃基板100进一步清洁。

如图12d所示，接着，去除玻璃基板100表面的钼薄膜21。具体的，利用酸液对钼薄膜21进行刻蚀，然后利用纯水喷淋对酸液进行稀释，再利用碱液喷淋中和产品表面的酸液，最终利用纯水高压喷淋，去除玻璃基板100表面的钼薄膜21。

如图12e所示，接着，按照所需要的大小对玻璃基板100进行分割，以得到微流控芯片10的基板11。在一种可选的实施方式中，分割形成基板11后，在流道110两端打孔以形成入液口和出液口(图12中未示出)。

如图12f所示，接着，在流道110周围0.5毫米的范围内制作第一疏液层111。

如图12g所示，接着，提供一玻璃基板100。

如图12h所示，接着，酸液对该玻璃基板100进行刻蚀，以将其减薄至要求的厚度，然后将玻璃基板100分割成与微流控芯片10的基板11尺寸相同的单元，以形成盖板12。可选的，在盖板12上制作通孔(图12h中未示出)，以使样品液体可以通过通孔导入或者导出微流控芯片10。

如图12i所示，接着，在盖板12的一侧制作第二疏液层112。

如图12j所示，接着，将基板11和盖板12键合，以形成微流控芯片10。盖板12和基板11的键合方式包括高温键合、阳极键合、UV键合、激光键合。其中，高温键合仅适用于热膨胀系数接近的上下基板，且升降温耗时长，成本高，效率低；阳极键合需要严格的洁净环境与昂贵的加工设备，不适合大规模量产；UV键合虽然成本较低，但胶材易开裂、可靠性差，并且UV成分会影响生化反应流程，易造成样品污染，此外UV胶的固有荧光背景对于光学类生化检测(如基因测序、蛋白免疫分析等)准确性影响较大；激光键合方式具有荧光背景弱，对环境要求较低等优点，因此得到了广泛使用。采用激光键合的方式时，将盖板12和基板11分别放入焊接夹具的定位槽内，调节焊接夹具的定位机构，使盖板12与基板11紧密贴合，盖板12与基板11之间的间隙小于100纳米；然后，采用波长为1064纳米、功率在20瓦以上的激光将盖板12与基板11键合。

在第一种具体的实施方式中，本申请实施例中在基板11的一侧制作第一疏液层111，包括：

通过原子层沉积工艺在基板的一侧制作附着层；

在附着层远离基板的一侧制作疏液功能层；

在盖板的一侧制作第二疏液层，包括：

通过原子层沉积工艺在盖板的一侧制作附着层；

在附着层远离所述盖板的一侧制作疏液功能层。

下面结合附图详细介绍该第一种实施方式中第一疏液层111制作的具体过程。

如图13a所示，先利用酒精和去离子水分别对基板11进行15分钟的超声清洗，然后利用原子沉积方法在基板11表面沉积附着层1111，附着层1111的材料包括氧化铝。

如图13b所示，接着，通过化学气相沉积或其他分子沉积的方法在附着层1111表面制备一层低表面能的疏液功能层1112，以形成第一疏液层111。疏液功能层1112的材料包括氟硅烷等氟化物，具体的厚度可以根据实际情况进行确定。

需要说明的是，第一种实施方式中，在盖板12上制作第二疏液层121的方法，和在基板11上制作第一疏液层111的方法类似，此处不再赘述。

在第二种具体的实施方式中，本申请实施例中在基板11的一侧制作第一疏液层111，包括：

在基板的一侧沉积制作氧化硅层；

在氧化硅层远离基板的一侧制作金属膜；

对金属膜进行图案化处理；

以图案化后的金属膜为掩膜，对氧化硅层进行图案化处理，以形成多个阵列排布的纳米柱；

在盖板的一侧制作第二疏液层，包括：

在盖板的一侧沉积制作氧化硅层；

在氧化硅层远离盖板的一侧制作金属膜；

对金属膜进行图案化处理；

以图案化后的金属膜为掩膜，对所述氧化硅层进行图案化处理，以形成多个阵列排布的纳米柱。

下面结合附图详细介绍该第二种实施方式制作第一疏液层111的具体过程。

如图14a所示，先利用酒精和去离子水分别对基板11进行15分钟的超声清洗，然后在基板11的流道110周围0.5毫米的范围内通过化学气相沉积的方法制作氧化硅薄层22，氧化硅层22的厚度可以是70纳米，具体可以根据实际情况进行确定。

如图14b所示，接着，在氧化硅层22上制作金属膜24，并对该金属膜24进行图案化处理。金属膜24的材料可以是铝，对金属膜24进行图形化的工艺包括纳米压印或者电子束刻蚀与干刻蚀相结合的方式，具体可以根据实际情况进行确定。

如图14c所示，接着，利用图形化后的金属膜24作为掩膜，通过干刻工艺对氧化硅层22做图案化处理，形成多个阵列分布的纳米柱1110。然后用酸液将金属薄膜去除，以形成具有纳米柱1110结构的第一疏液层111。需要说明的是，纳米柱1110为微观结构，在图14c中未示出，具体结构可以参照图10。

需要说明的是，第二种实施方式中，在盖板12上制作第二疏液层121的方法，和在基板11上制作第一疏液层111的方法类似，此处不再赘述。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

1.本申请实施例中的微流控芯片10包括相对键合设置的盖板和基板11，基板11靠近盖板的一侧凹设有流道110，盖板上贯穿地设置有通孔120，通孔120的位置与流道110的位置对应；基板11靠近基板11的一侧设有第一疏液层111，第一疏液层111位于流道110的外围，且与流道110邻接设置；和/或，盖板靠近基板11的一侧设有第二疏液层121，第二疏液层121在基板11上的正投影与第一疏液层111在基板11上的正投影交叠。通过在流道110的周围设置第一疏液层111和/或者第二输液层，可以防止液体样品由流道110流向盖板与基板11的键合区域，避免了键合区域接触到液体样品后失效而导致的液体样品泄露，同时也避免了液体样品因为接触键合区域而受到污染。

2.通过使基板11上的第一疏液层111远离流道110的边缘与流道110的外围边缘之间的距离小于或者等于0.5毫米，即在流道110的外围0.5毫米范围内设置第一疏液层111，在防止样品液体20流向键合区域的同时也保证了基板11和盖板之间键合的有效性。通过使盖板上的第二疏液层121在基板11上的正投影与第一疏液层111在基板11上的正投影重叠，可以进一步地避免样品液体20流向键合区域。

3.当第一疏液层111和第二疏液层121包括多个阵列排布的纳米柱1110结构时，通过使纳米柱1110为圆柱形，并使纳米柱1110的直径大于或者等于50纳米且小于或者等于80纳米，多个纳米柱1110之间的间距大于或者等于10纳米且小于或者等于50纳米，保证了第一疏液层111和第二疏液层121表面疏水性的同时，在工艺上也容易实现，有利于微流控芯片10的量产。

4.在本申请的实施例中，利用金属钼作为掩膜对玻璃基板100进行刻蚀以形成流道110，工艺较为简单，并可以实现制作不同尺寸的流道110，有利于微流控芯片10的量产。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

盖板；

基板，与所述盖板相对键合设置，所述基板靠近所述盖板的一侧凹设有流道；所述盖板上贯穿地设置有通孔，所述通孔的位置与所述流道的位置对应；

其中，所述基板靠近所述盖板的一侧设有第一疏液层，所述第一疏液层位于所述流道的外围，且与所述流道邻接设置；和/或，所述盖板靠近所述基板的一侧设有第二疏液层，所述第二疏液层在所述基板上的正投影位于所述流道的外围，且与所述流道邻接。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一疏液层包围所述流道，所述第一疏液层远离所述流道的边缘与所述流道的外围边缘之间的距离小于或者等于0.5毫米；

所述第二疏液层在所述基板上的正投影与所述第一疏液层在所述基板上的正投影重叠。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一疏液层包括沿所述基板指向所述盖板方向依次层叠设置的附着层和疏液功能层；和/或，所述第二疏液层包括沿所述盖板指向所述基板方向依次层叠设置的附着层和疏液功能层；

所述附着层的材料包括氧化铝，所述疏液功能层的材料包括氟硅烷。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一疏液层的厚度大于或者等于10纳米；和/或，所述第二疏液层的厚度大于或者等于10纳米。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一疏液层包括多个阵列排布的纳米柱；和/或，所述第二疏液层包括多个阵列排布的纳米柱。

6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，相邻的所述纳米柱之间的间距大于或者等于10纳米且小于或者等于50纳米，所述纳米柱的形状包括圆柱形、长方体或者三棱柱。

7.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一疏液层的材料包括氧化硅，所述第一疏液层的厚度大于或者等于70纳米；和/或，所述第二疏液层的材料包括氧化硅，所述第二疏液层的厚度大于或者等于70纳米。

8.一种微流控芯片的制作方法，其特征在于，包括：

提供一基板，并在所述基板的一侧制作流道；

在所述基板的一侧制作第一疏液层，所述第一疏液层位于位于所述流道的外围，且与所述流道邻接设置；

提供一盖板，并在所述盖板上开设贯穿盖板的通孔，所述通孔与所述流道的位置对应；

在所述盖板的一侧制作第二疏液层；

将所述基板与所述盖板键合，所述第二疏液层在所述基板上的正投影与所述第一疏液层在所述基板上的正投影交叠。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述在所述基板的一侧制作第一疏液层，包括：

通过原子层沉积工艺在所述基板的一侧制作附着层；

在所述附着层远离所述基板的一侧制作疏液功能层；

所述在所述盖板的一侧制作第二疏液层，包括：

通过原子层沉积工艺在所述盖板的一侧制作附着层；

在所述附着层远离所述盖板的一侧制作疏液功能层。

10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述在所述基板的一侧制作第一疏液层，包括：

在所述基板的一侧沉积制作氧化硅层；

在所述氧化硅层远离所述基板的一侧制作金属膜；

对所述金属膜进行图案化处理；

以图案化后的金属膜为掩膜，对所述氧化硅层进行图案化处理，以形成多个阵列排布的纳米柱；

所述在所述盖板的一侧制作第二疏液层，包括：

在所述盖板的一侧沉积制作氧化硅层；

在所述氧化硅层远离所述盖板的一侧制作金属膜；

对所述金属膜进行图案化处理；

以图案化后的金属膜为掩膜，对所述氧化硅层进行图案化处理，以形成多个阵列排布的纳米柱。

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