KR102049153B1 - Panel bonding method in microfluidic chip using release film - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법에 관한 것으로서, a) 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 실리콘 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 재질로 이루어진 패널을 준비하는 단계, b) 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 이형필름을 준비하는 준비단계, c) 상기 패널과 이형필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계, d) 상기 플라즈마 처리된 패널과 이형필름을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 패널과 이형필름을 본딩하는 단계를 포함함으로써, 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 용제를 사용하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 패널과 이형필름을 부착하여 강력한 부착력을 제공할 수 있다.The present invention relates to a panel bonding method of a microfluidic device using a release film, comprising the steps of: a) preparing a panel made of a material selected from the group consisting of polydimethyl siloxane (PDMS), silicone resin or mixtures thereof; b) preparing a release film coated with silicon nanoparticles on one or both surfaces; c) plasma treating the surface of the panel and the release film; d) bonding the plasma-treated panel and the release film. Bonding the panel and the release film by heat treatment at a predetermined temperature range, thereby avoiding the use of solvents in the manufacture of devices based on microfluidic technology, separation, measurement, cell culture, analysis, etc. A simple process can be used to attach panels and release films to provide strong adhesion.

Description

이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법{Panel bonding method in microfluidic chip using release film}Panel bonding method of microfluidic device using a release film {Panel bonding method in microfluidic chip using release film}

본 발명은 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 용제를 사용하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 패널과 이형필름을 부착하여 강력한 부착력을 제공할 수 있는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법에 관한 것이다.The present invention relates to a panel bonding method of a microfluidic device using a release film, and more particularly, no solvent is used in the process of manufacturing devices such as sensor, separation, measurement, cell culture, and analysis based on microfluidic technology. The present invention relates to a panel bonding method of a microfluidic device using a release film which can provide a strong adhesive force by attaching a panel and a release film by a simple process without using the same.

최근, 생명공학분야에서는 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 소자 (microfluidics chip)를 이용한 실험 및 분석기술에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Recently, in the field of biotechnology, researches on experimental and analytical technologies using microfluidics chips including microfluidic channels have been actively conducted.

일반적으로, 미세유체 소자는 폴리머 물질로 이루어지는데, 폴리머 재질의 기판에 미세유체 채널(Microfluidic channel)을 형성하는 일은 매우 어려운 난제이다. In general, the microfluidic device is made of a polymer material, and it is very difficult to form a microfluidic channel on a polymer substrate.

통상 종래에는 폴리머 재질의 기판에 미세유체 채널(Microfluidic channel)을 형성하기 위해서, 소프트 리소그래피 공정을 이용하기도 하였다. 그러나, 소프트 리소그래피 공정은 제한된 종류의 폴리머 물질만을 사용하여야 하며, 공정이 복잡한 단점이 있다. Conventionally, a soft lithography process has been used to form a microfluidic channel on a polymer substrate. However, soft lithography processes must use only a limited kind of polymer material, which has the disadvantage of being complicated.

또한, 플라즈마 처리된 기재에 미세유체 채널을 제작하기 위해 용제 접합법을 이용하기도 하였다. 즉, 기재를 위치시키고 압착한 후, 피펫으로 채널 벽 주위의 여러 지점에 용제, 예컨대 아세톤을 주입하고, 주입된 아세톤은 모서리 부분을 따라 흐르면서 계면으로 약간 스며들어가 녹으면서 접합되는 형태이다. 이는 용제를 이용해서 접합하는 방법이므로 계면이 약간 녹아야 하는 단점이 있고, 이로 인해 아주 미세한 크기의 유체 채널을 형성하기에는 적합하지 못하다. Solvent bonding was also used to fabricate microfluidic channels on plasma treated substrates. That is, after placing and pressing the substrate, a solvent, such as acetone, is injected at various points around the channel wall by a pipette, and the injected acetone flows along the edge portion and slightly penetrates into the interface to melt and bond. This is a method of joining using a solvent, so the interface has to be slightly melted, which is not suitable for forming a fluid channel of a very fine size.

또 다른 방법으로, 실리콘 기판을 식각하여 소정 단면 형상의 미세유체 채널을 음각 형태로 제조하고, 폴리머를 도포한 후 경화시켜 폴리머 주형을 형성한 후 폴리머 주형을 상기 실리콘 기판으로부터 분리시키고 나서 폴리머 주형을 또 다른 폴리머층에 가압시켜, 전사시키는 방법으로 미세유체 채널을 제작하기도 하였다. Alternatively, the silicon substrate may be etched to form a microfluidic channel having a predetermined cross-sectional shape in an intaglio form, coated with a polymer and cured to form a polymer mold, and then the polymer mold is separated from the silicon substrate. Microfluidic channels have also been produced by pressing and transferring another polymer layer.

이 방법 역시, 제조공정이 매우 번거롭고 복잡하여 미세유체 채널을 제조하는데 어려움이 있었는바, 본 출원인은 이에 대한 문제점을 인식하고 이를 해결하고자 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다. This method, too, was difficult to produce a microfluidic channel because the manufacturing process is very cumbersome and complicated, and the present inventors have repeatedly studied to solve the problem and solve the problem, thereby completing the present invention.

대한민국등록특허 제10-1336177호Korea Patent Registration No. 10-1336177

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 용제를 사용하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 패널과 이형필름을 부착할 수 있는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the panel by a simple process without using a solvent in the process of manufacturing devices such as microfluidic technology sensor, separation, measurement, cell culture, analysis, etc. And to provide a panel bonding method of the microfluidic device using a release film to which the release film can be attached.

또한, 간단한 공정에도 불구하고 패널과 이형필름 사이에 강력한 부착력을 제공할 수 있으므로, 매우 견고하고 안정적인 미세유체 채널을 형성할 수 있는 미세유체 소자의 패널 본딩방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, it is possible to provide a strong adhesion between the panel and the release film in spite of a simple process, it is an object of the present invention to provide a panel bonding method of a microfluidic device that can form a very robust and stable microfluidic channel.

더 나아가, 간단한 공정과 강한 부착력으로 미세유체 채널을 형성할 수 있으므로, 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 다양하게 적용이 가능하여 이 기술분야에 매우 유용하게 사용될 수 있는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Furthermore, since the microfluidic channel can be formed by a simple process and strong adhesion, it can be variously applied in the manufacture of devices such as microfluidic technology-based sensors, separation, measurement, cell culture, and analysis. An object of the present invention is to provide a panel bonding method of a microfluidic device using a release film that can be very usefully used in the field.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 a) 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 실리콘 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 재질로 이루어진 패널을 준비하는 단계, b) 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 이형필름을 준비하는 준비단계, c) 상기 패널과 이형필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계, d) 상기 플라즈마 처리된 패널과 이형필름을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 패널과 이형필름을 본딩하는 단계를 포함하는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법이 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, a) preparing a panel made of a material selected from the group consisting of polydimethyl siloxane (PDMS), silicone resin or a mixture thereof, b) one or both sides Preparing a release film coated with silicon nanoparticles on the substrate; c) plasma treating the surface of the panel and the release film; d) bonding the plasma treated panel and the release film to a predetermined temperature range. Provided is a method of panel bonding a microfluidic device using a release film, comprising bonding the panel and a release film by heat treatment.

상기 패널은 일면에 미세유체 채널용 패턴이 형성될 수 있다. The panel may have a pattern for a microfluidic channel on one surface.

이때, 상기 패턴은 상기 패널의 일면에 홈의 형태로 형성되고, 상기 패널의 일면과 이형필름이 본딩됨으로 인해, 상기 미세유체 채널이 형성되는 것을 특징으로 한다. In this case, the pattern is formed in the form of a groove on one surface of the panel, characterized in that the microfluidic channel is formed because the one surface of the panel and the release film is bonded.

또한, 상기 이형필름은 상기 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 제거하기 위한 다공성 박막으로 이루어질 수 있다. In addition, the release film may be made of a porous thin film for removing microbubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel.

또한, 상기 이형필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다. In addition, the release film is polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI; polyimide), polycarbonate (PC; polycarbonate), polypropylene (PP, polypropylene), polymethyl methacrylate (PMMA; Poly ( methyl methacrylate), polycaprolactone, polystyrene, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, polymer plastics The selected material may be included.

상기 플라즈마는 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 수소/알곤(H2/Ar), 질소/알곤(N2/Ar), 산소/알곤(O2/Ar), 헬륨/알곤(He/Ar), 테트라프롤로메탄(CF4), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 테트라프롤로메탄/알곤(CF4/Ar), 메탄/알곤(CH4/Ar), 메탄/수소(CH4/H2), 에탄/수소(C2H6/H2) 중의 어느 한 가지 단일 기체 또는 한 가지 이상의 혼합기체로 이루어질 수 있다. The plasma is oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), hydrogen / argon (H 2 / Ar), nitrogen / argon (N 2 / Ar) , Oxygen / argon (O 2 / Ar), helium / argon (He / Ar), tetrapromethane (CF 4 ), methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), tetrapromethane / algon (CF 4 / Ar), methane / argon (CH 4 / Ar), methane / hydrogen (CH 4 / H 2 ), ethane / hydrogen (C 2 H 6 / H 2 ) Can be done.

또한, 상기 열처리는 65 ~ 110℃의 범위 내에서 30분 내지 1시간 30분 동안 이루어질 수 있다. In addition, the heat treatment may be performed for 30 minutes to 1 hour 30 minutes in the range of 65 ~ 110 ℃.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 a) 일면에 미세유체 채널용 패턴이 형성된 패널을 준비하는 단계, b) 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 이형필름을 준비하는 준비단계, c) 상기 미세유체 채널용 패턴이 형성된 패널의 일면과 이형필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계, d) 상기 플라즈마 처리된 패널과 이형필름을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 패널과 이형필름을 본딩하는 단계를 포함하는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법이 제공될 수 있다.In order to achieve the above object, in the present invention, a) preparing a panel having a pattern for a microfluidic channel formed on one surface, b) preparing a release film coated with silicon nanoparticles on one or both surfaces thereof, c Plasma treatment of one surface of the panel on which the microfluidic channel pattern is formed and the surface of the release film; d) heat treatment at a predetermined temperature range in a state in which the plasma treated panel and the release film are bonded to each other. A panel bonding method of a microfluidic device using a release film including bonding a film may be provided.

이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 용제를 사용하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 패널과 이형필름을 부착할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the panel and the release film can be attached by a simple process without using a solvent in the process of manufacturing devices such as microfluidic technology sensor, separation, measurement, cell culture, analysis, etc. It has an effect.

또한, 간단한 공정에도 불구하고 패널과 이형필름 사이에 강력한 부착력을 제공할 수 있으므로, 매우 견고하고 안정적인 미세유체 채널을 형성할 수 있다. In addition, despite the simple process can provide a strong adhesion between the panel and the release film, it is possible to form a very solid and stable microfluidic channel.

더 나아가, 간단한 공정과 강한 부착력으로 미세유체 채널을 형성할 수 있으므로, 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 다양하게 적용이 가능하여 이 기술분야에 매우 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다. Furthermore, since the microfluidic channel can be formed by a simple process and strong adhesion, it can be variously applied in the manufacture of devices such as microfluidic technology-based sensors, separation, measurement, cell culture, and analysis. There is an effect that can be very useful in the field.

도 1은 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법의 일실시예를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법을 나타내는 공정도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에서의 패널과 이형필름이 본딩되는 실시예들을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법의 다른 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에서의 패널과 이형필름이 본딩되는 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 단면도이다.
도 8은 본 발명에서의 본딩 테스트를 실시한 사진이다.
도 9는 도 8에서의 본딩 테스트 결과 이형필름의 부착력을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 안정성을 테스트하기 위해 본 발명의 방법으로 본딩된 미세유체 채널이 형성된 패널을 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 온도별 패널과 이형필름의 부착력을 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다. 1 is a flow chart showing an embodiment of a panel bonding method of a microfluidic device using a release film of the present invention.
2 is a process chart showing a panel bonding method of a microfluidic device using a release film of the present invention.
3 to 4 are perspective views showing embodiments in which the panel and the release film are bonded in the present invention.
Figure 5 is a flow chart showing another embodiment of a panel bonding method of a microfluidic device using a release film of the present invention.
6 is a perspective view illustrating an embodiment in which a panel and a release film are bonded in the present invention.
7 is a cross-sectional view of FIG. 6.
8 is a photograph of the bonding test performed in the present invention.
9 is a graph showing the adhesion of the release film as a result of the bonding test in FIG. 8.
10 is a plan view showing a panel in which microfluidic channels bonded by the method of the present invention to test the stability of the present invention.
11 is a graph showing the measurement result of FIG. 10.
12 is a graph showing the results of testing the adhesion of the panel and the release film for each temperature.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.

도 1은 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법의 일실시예를 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법을 나타내는 공정도이고, 도 3 내지 도 4는 본 발명에서의 패널과 이형필름의 실시예들을 나타내는 사시도이다. 1 is a flow chart showing an embodiment of a panel bonding method of a microfluidic device using a release film of the present invention, Figure 2 is a process chart showing a panel bonding method of a microfluidic device using a release film of the present invention, Figure 3 4 is a perspective view showing embodiments of the panel and the release film in the present invention.

본 발명은 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 용제를 사용하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 패널과 이형필름을 부착하여 강력한 부착력을 제공할 수 있는 패널 본딩방법으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 패널을 준비하는 단계(S10)와, 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 이형필름을 준비하는 준비단계(S20)와, 상기 패널과 이형필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계(S30)와, 상기 플라즈마 처리된 패널과 이형필름을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 패널과 이형필름을 본딩하는 단계(S40)를 포함한다. The present invention can provide a strong adhesion by attaching the panel and the release film by a simple process without using a solvent in the process of manufacturing devices such as microfluidic technology sensor, separation, measurement, cell culture, analysis, etc. As a panel bonding method, as shown in FIG. 1, preparing a panel (S10), and preparing a release film coated with silicon nanoparticles on one or both surfaces (S20), and the panel and release. Plasma treating the surface of the film (S30), and bonding the panel and the release film by performing a heat treatment at a predetermined temperature range in a state where the plasma treated panel and the release film are bonded to each other (S40).

여기서, 상기 패널(10)은 실리콘 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 실리콘 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Here, the panel 10 is made of a material selected from the group consisting of silicon polydimethylsiloxane (PDMS; polydimethyl siloxane), a silicone resin or a mixture thereof.

즉, 본 발명에서는 실리콘계 수지로 이루어진 패널(10)을 이형필름(20)과 강력하게 본딩하는 방법을 제공하는 것이며, 실리콘계 수지 중에서도 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane)을 사용하는 것이 가장 바람직하다. PDMS는 널리 알려진 실리콘 고무 물질로서 비교적 저렴한 가격으로 구입이 가능하고, 마이크로 플루이딕 채널을 형성할 수 있는 물질이다.That is, the present invention provides a method of strongly bonding the panel 10 made of a silicone-based resin with the release film 20, and it is most preferable to use polydimethylsiloxane (PDMS) among the silicone-based resins. PDMS is a well known silicone rubber material that can be purchased at a relatively low cost and can form microfluidic channels.

또한, 상기 이형필름(20)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 필름을 사용한다. In addition, the release film 20 is polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI; polyimide), polycarbonate (PC; polycarbonate), polypropylene (PP, polypropylene), polymethyl methacrylate (PMMA) Poly (methyl methacrylate), polycaprolactone, polystyrene, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, polymer plastic A film comprising at least one selected material is used.

즉, 상기 이형필름(20)은 PET, PI, PC, PP 등의 폴리머 재질로 이루어지며, 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포되어 코팅된 이형필름이라면 널리 사용되는 다양한 종류의 모든 이형필름에 본 발명을 적용할 수 있다. That is, the release film 20 is made of a polymer material such as PET, PI, PC, PP, etc. If the release film coated with silicon nanoparticles coated on one side or both sides, it is seen on all release films of various kinds widely used. The invention can be applied.

또한, 상기 이형필름(20)의 두께도 다양하게 적용이 가능하다. 통상, 상기 이형필름(20)의 두께는 10 내지 100㎛ 정도의 범위의 필름이 많이 사용되는데, 본 발명에서 사용되는 이형필름 역시, 상술한 두께 범위를 만족하는 정도이면 사용이 가능하며, 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포되는 조건만 만족하면 된다. In addition, the thickness of the release film 20 can be applied in various ways. Usually, the thickness of the release film 20 is used a lot of film in the range of about 10 to 100㎛, the release film used in the present invention can also be used as long as it satisfies the above-described thickness range, one side or Only the conditions where silicon nanoparticles are applied on both sides need to be satisfied.

이와 같은 재질의 패널(10)과 이형필름(20)은 도 2에서 보는 바와 같이, 먼저 플라즈마 처리(a)를 한다. As shown in FIG. 2, the panel 10 and the release film 20 of such a material are first subjected to plasma treatment (a).

이 경우, 패널(10)과 이형필름(20)의 본딩시키고자 하는 면에 플라즈마 처리를 하는 것이다. In this case, plasma treatment is performed on the surface of the panel 10 and the release film 20 to be bonded.

상기 플라즈마는 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 수소/알곤(H2/Ar), 질소/알곤(N2/Ar), 산소/알곤(O2/Ar), 헬륨/알곤(He/Ar), 테트라프롤로메탄(CF4), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 테트라프롤로메탄/알곤(CF4/Ar), 메탄/알곤(CH4/Ar), 메탄/수소(CH4/H2), 에탄/수소(C2H6/H2) 중의 어느 한 가지 단일 기체 또는 한 가지 이상의 혼합기체로 이루어질 수 있다. The plasma is oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), hydrogen / argon (H 2 / Ar), nitrogen / argon (N 2 / Ar) , Oxygen / argon (O 2 / Ar), helium / argon (He / Ar), tetrapromethane (CF 4 ), methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), tetrapromethane / algon (CF 4 / Ar), methane / argon (CH 4 / Ar), methane / hydrogen (CH 4 / H 2 ), ethane / hydrogen (C 2 H 6 / H 2 ) Can be done.

통상, 플라즈마 처리는 산소를 사용하지만, 본 발명에서는 이를 한정하지 않으며, 플라즈마 처리에 따르는 공정조건, 예컨대, 공급전력, 가스량, 플라즈마 처리 시간은 다양하게 적용될 수 있다. In general, plasma treatment uses oxygen, but the present invention is not limited thereto, and process conditions such as supply power, gas amount, and plasma treatment time according to the plasma treatment may be variously applied.

본 발명의 출원인이 실험한 결과, 더욱 바람직하게는 6.8 W RF power, 플라즈마 처리 시간은 60~120s 로 함이 적당하고 이러한 조건 하에서 이루어지는 것이 가장 강한 부착력을 갖는 것으로 나타났으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 실험 상태 및 작업 환경에 따라 변경될 수 있음은 자명하다.As a result of the experiment of the applicant of the present invention, more preferably 6.8 W RF power, the plasma treatment time is 60 ~ 120s is appropriate, and it was shown that it has the strongest adhesion to be made under such conditions, but is not necessarily limited thereto. Of course, it can be changed depending on the experimental state and the working environment.

이와 같이 플라즈마 처리된 패널(10)과 이형필름(20)은 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 플라즈마 처리된 패널(10)의 일면과 이형필름(20)을 접합시킨다. As described above, the plasma-treated panel 10 and the release film 20 bond one surface of the plasma-treated panel 10 to the release film 20 as shown in FIG.

이후, 상기 패널(10)과 이형필름(20)을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하면, 상기 패널(10)과 이형필름(20)이 강력한 부착력으로 본딩된다(도 2의 (c)). Subsequently, when the heat treatment is performed at a predetermined temperature range in a state in which the panel 10 and the release film 20 are bonded to each other, the panel 10 and the release film 20 are bonded with strong adhesion (FIG. 2C). )).

여기서, 상기 열처리는 65 ~ 110℃의 범위 내에서 30분 내지 1시간 30분 동안 하는 것이 바람직하다. Here, the heat treatment is preferably performed for 30 minutes to 1 hour 30 minutes in the range of 65 ~ 110 ℃.

상기 열처리의 온도범위와 공정시간은 후술하겠지만, 본 출원인의 실험결과에 의해 가장 강력한 부착력을 나타내는 공정조건을 수치로 한정한 것으로서, 상기 패널(10)과 이형필름(20)의 부착력은 열처리의 온도가 상온에서 점점 높아질수록 증가하되, 65℃ 이상부터는 일정한 값을 나타내는 것으로 확인되었다. The temperature range and the processing time of the heat treatment will be described later, but the process conditions showing the strongest adhesion by the applicant's experimental results are limited to numerical values, and the adhesion between the panel 10 and the release film 20 is the temperature of the heat treatment. At room temperature, the increase was increased, but from 65 ℃ or more was confirmed to show a constant value.

즉, 상기 패널(10)과 이형필름(20)을 접합시킨 상태에서 상온에 두어도 상기 패널(10)과 이형필름(20)은 접착되기는 하지만, 이 경우의 부착력은 약한 수준으로 신뢰하기 어려운 수준이며, 가장 강한 부착력을 내기 위해서는 상기 열처리의 온도가 65℃ 이상이 되어야 한다. That is, even when the panel 10 and the release film 20 are bonded to each other even at room temperature, the panel 10 and the release film 20 are adhered to each other. In order to give the strongest adhesion, the temperature of the heat treatment should be at least 65 ℃.

또한, 상기 이형필름(20)은 녹는점이 있기 때문에(119℃) 119℃ 이상은 측정이 불가하고, 열처리 온도가 110℃를 초과하게 되면 이형필름(20)의 녹는점 온도에 가까워져 이형필름(20)의 품질에 악영향을 줄 수 있으므로, 상기 플라즈마 처리된 패널(10)과 이형필름(20)을 접합시킨 후 열처리하는 온도범위는 65 ~ 110℃의 범위가 가장 적당하며, 공정시간은 30분 내지 1시간 30분 동안 하는 것이 바람직하다. In addition, since the release film 20 has a melting point (119 ° C.), it is impossible to measure more than 119 ° C., and when the heat treatment temperature exceeds 110 ° C., the release film 20 approaches the melting point temperature of the release film 20. Since it may adversely affect the quality of the), the temperature range for heat treatment after bonding the plasma-treated panel 10 and the release film 20 is the most suitable range of 65 ~ 110 ℃, the process time is 30 minutes to It is preferable to carry out for 1 hour 30 minutes.

본 출원인이 실험한 결과, 상기 열처리에 따르는 가장 바람직한 공정시간은 1시간 정도인 것으로 나타났으며, 1시간 동안 열처리를 한 경우 패널(10)과 이형필름(20) 사이의 부착력이 가장 강하게 나타났다. 따라서, 플라즈마 처리된 패널(10)과 이형필름(20)을 접합시킨 후 열처리하는 시간은 최소 30분 이상은 되어야 하고, 최대 1시간 30분 정도가 바람직하다. As a result of the applicant's experiment, the most preferable process time according to the heat treatment was found to be about 1 hour, and when the heat treatment was performed for 1 hour, the adhesion between the panel 10 and the release film 20 was the strongest. Therefore, the time for heat treatment after bonding the plasma-treated panel 10 and the release film 20 should be at least 30 minutes or more, preferably about 1 hour and 30 minutes.

열처리하는 시간이 30분 미만이면 패널(10)과 이형필름(20) 간의 부착력을 신뢰하기 어렵고, 1시간 30분을 초과하는 것은 부착력에는 차이가 없으면서도 미세유체 소자를 제조하는데 따른 공정시간을 길게 하여 효율적이지 못하다. If the heat treatment time is less than 30 minutes, it is difficult to trust the adhesion between the panel 10 and the release film 20, and if it exceeds 1 hour 30 minutes, the process time for manufacturing the microfluidic device is long without any difference in adhesion force. It is not efficient.

이와 같은 패널(10)과 이형필름(20) 간의 본딩은 이형필름(20)의 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 경우, 도 4에서 보는 바와 같이 이형필름(20)의 양면에 상기 패널(10)(12)을 부착시킬 수 있다. Such bonding between the panel 10 and the release film 20 is when the silicon nanoparticles are coated on both sides of the release film 20, as shown in FIG. 4, the panel 10 on both sides of the release film 20. (12) can be attached.

이와 같은 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법은 화학적인 표면 처리 없이 플라스틱 재질의 이형필름(20)과 PDMS 패널(10)을 단순한 플라즈마 처리와 열처리만 통해 강력한 본딩이 이루어지므로 공정이 매우 단순하면서도 강한 부착력을 제공하여 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들을 제작하는 과정에서 다양하게 적용될 수 있다. The panel bonding method of the microfluidic device using the release film of the present invention is a strong bonding is achieved through the simple plasma treatment and heat treatment of the plastic release film 20 and PDMS panel 10 without chemical surface treatment process This extremely simple and strong adhesion provides a wide range of applications in the fabrication of microfluidic technology-based sensors, separations, measurements, cell cultures and assays.

즉, 본 발명의 패널 본딩방법을 일면에 미세유체 채널용 패턴이 형성된 패널에 적용하면 다양한 형태의 미세유체 소자를 제조할 수 있는 것이다. That is, when the panel bonding method of the present invention is applied to a panel in which a pattern for a microfluidic channel is formed on one surface, microfluidic devices of various forms can be manufactured.

도 5는 본 발명의 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법의 다른 실시예를 나타내는 순서도이고, 도 6은 본 발명에서의 패널과 이형필름이 본딩되는 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 단면도이다. 5 is a flowchart showing another embodiment of a panel bonding method of a microfluidic device using a release film of the present invention, FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment in which a panel and a release film are bonded in the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명은 일면에 미세유체 채널용 패턴(32)이 형성된 패널(30)을 준비하는 단계(S110), 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 이형필름(20)을 준비하는 준비단계(S120), 상기 미세유체 채널용 패턴(32)이 형성된 패널(30)의 일면과 이형필름(20)의 표면을 플라즈마 처리하는 단계(S130), 상기 플라즈마 처리된 패널과 이형필름을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 패널과 이형필름을 본딩하는 단계(S140)를 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in the drawing, the present invention provides a step (S110) of preparing a panel 30 having a microfluidic channel pattern 32 formed on one surface thereof, and preparing a release film 20 coated with silicon nanoparticles on one surface or both surfaces thereof. Plasma treatment of one surface of the panel 30 on which the microfluidic channel pattern 32 is formed and the surface of the release film 20 (S130), and the plasma-treated panel and the release film. Bonding the panel and the release film by heat treatment in a predetermined temperature range in the bonded state (S140) can be made.

이때, 상기 미세유체 채널용 패턴(32)은 상기 패널(30)의 일면에 홈의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 음각으로 상기 패턴(32)이 형성된 패널(30)의 일면에 상기 이형필름(20)을 플라즈마 처리와 열처리를 단계별로 적용하여 부착하면, 미세유체 채널용 패턴(32)에 이형필름(20)이 부착되어 상기 미세유체 채널이 형성되는 것이다. In this case, the microfluidic channel pattern 32 may be formed in a groove shape on one surface of the panel 30. That is, when the release film 20 is attached to one surface of the panel 30 on which the pattern 32 is formed intaglio by applying plasma treatment and heat treatment step by step, the release film 20 is attached to the microfluidic channel pattern 32. ) Is attached to form the microfluidic channel.

따라서, 폴리머 재질의 기판에 미세유체 채널(Microfluidic channel)을 형성하는 종래의 기술인 소프트 리소그래피 공정이나 용제 접합법 등의 복잡한 공정 없이 매우 간단한 공정으로 미세한 채널을 제조할 수 있는 것이다. Accordingly, the microchannels can be manufactured in a very simple process without a complicated process such as a soft lithography process or a solvent bonding method, which is a conventional technique of forming a microfluidic channel on a polymer substrate.

이 경우, 상기 이형필름(20)은 상기 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 제거하기 위한 다공성 박막으로 이루어질 수 있다. In this case, the release film 20 may be formed of a porous thin film for removing microbubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel.

상기 다공성 박막은 상기 미세유체 채널을 흐르는 유체는 통과시키지 않으면서 유체 내 포함된 미세 버블만 통과되어 하부로 빠져나오도록 나노크기의 구멍이 형성된 박막으로서, 이와 같이 상기 미세유체 채널의 하면에 다공성 박막을 부착함으로써, 상기 미세유체 채널을 흐르는 유체 중 미세 버블이 상기 다공성 박막을 통해 하부로 빠져나와 시료 및 버퍼용액 내부에 존재하는 미세 버블을 제거할 수 있게 된다. The porous thin film is a thin film having a nano-sized hole so that only the fine bubbles contained in the fluid pass through the microfluidic channel without passing through the microfluidic channel, and thus the porous thin film is formed on the bottom surface of the microfluidic channel. By attaching the microbubbles in the fluid flowing through the microfluidic channel, the microbubbles can be removed from the lower portion through the porous thin film to remove the microbubbles present in the sample and the buffer solution.

상기 이형필름(20)이 다공성 박막으로 이루어지는 경우, 상기 이형필름(20)은 상기 미세유체 채널을 흐르는 유체는 통과하지 못하도록 물과 친하지 않은 소수성 재질로 이루어지거나 소수성 물질을 코팅하여 이루어질 수 있다. When the release film 20 is made of a porous thin film, the release film 20 may be made of a hydrophobic material that is not intimate with water or may be coated with a hydrophobic material to prevent the fluid flowing through the microfluidic channel.

이와 같이 구성되는 본 발명의 이형필름과 패널 본딩방법을 통해 부착된 패널과 이형필름 간의 부착력 테스트를 실시하였다. The adhesion test between the release film and the release film attached through the release film and the panel bonding method of the present invention configured as described above was performed.

도 8은 본 발명에서의 본딩 테스트를 실시한 사진이고, 도 9는 도 8에서의 본딩 테스트 결과 이형필름의 부착력을 나타내는 그래프이다. 8 is a photograph of the bonding test performed in the present invention, and FIG. 9 is a graph showing the adhesion of the release film as a result of the bonding test in FIG. 8.

도 8을 참조하면, 아크릴 소재의 바(bar)에 글루를 이용하여 이형필름(PET 재질)을 붙이고, 상기 이형필름의 다른 면은 실리콘 나노파티클이 도포되어 PDMS 패널과 본 발명의 본딩방법으로 본딩하였다. Referring to FIG. 8, a release film (PET material) is attached to a bar of acrylic material using glue, and the other surface of the release film is coated with silicon nanoparticles, thereby bonding the PDMS panel and the bonding method of the present invention. It was.

도 9의 그래프에서 보는 바와 같이, 본 발명의 본딩방법으로 부착된 이형필름과 PDMS 패널 간의 부착력은 617kPa인 것으로 나타났다. 이에 비해 PDMS linker coated PET의 부착력은 514kPa에 불과하여, 본 발명의 패널 본딩방법에 의해 이형필름과 PDMS 패널을 본딩한 경우 부착력이 월등히 우수한 것을 알 수 있다. As shown in the graph of Figure 9, the adhesion between the release film and the PDMS panel attached by the bonding method of the present invention was found to be 617kPa. On the other hand, the adhesion of PDMS linker coated PET is only 514kPa, and it can be seen that the adhesion is excellent when the release film and the PDMS panel are bonded by the panel bonding method of the present invention.

도 10은 본 발명의 안정성을 테스트하기 위해 본 발명의 방법으로 본딩된 미세유체 채널이 형성된 패널을 도시한 평면도이고, 도 11은 도 10의 측정 결과를 나타내는 그래프이고, 도 12는 온도별 패널과 이형필름의 부착력을 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다. FIG. 10 is a plan view illustrating a panel on which a microfluidic channel bonded by the method of the present invention is formed to test the stability of the present invention, FIG. 11 is a graph showing a measurement result of FIG. 10, and FIG. It is a graph showing the results of testing the adhesion of the release film.

도 10을 살펴보면, 미세유체 채널 중간에 공기압(Air pressure)을 700kPa까지 주입하고, 각각의 입구들에 압력 센서(Pressure sensor)를 연결하여 미세유체 채널 내부에 공기압이 주입되는 압력 값을 측정하였다.Referring to FIG. 10, air pressure was injected up to 700 kPa in the middle of the microfluidic channel, and a pressure sensor was connected to each inlet to measure a pressure value at which air pressure was injected into the microfluidic channel.

이형필름과 PDMS 패널 간의 부착력을 측정하기 위해, 이형필름을 PDMS 패널에 부착한 바이오 칩을 만들고나서 바로 압력 센서에서의 압력값을 측정하고, 7일에서 28일간 물에 담궜다가 같은 방법으로 압력값을 측정하였다. In order to measure the adhesion between the release film and the PDMS panel, after making the biochip with the release film attached to the PDMS panel, the pressure value was immediately measured by a pressure sensor, and then immersed in water for 7 to 28 days. Measured.

도 11에서 보는 바와 같이, 오랬동안 담궈도 PDMS 패널과 이형필름이 부착된 형태의 바이오 칩은 동일한 안정성을 가지는 것이 확인되었다.As shown in Figure 11, even after soaking for a long time it was confirmed that the biochip of the PDMS panel and the release film attached form having the same stability.

또한, 온도별 PDMS 패널과 이형필름의 부착력 테스트 결과, 도 12에서 보는 바와 같이, PDMS 패널과 이형필름의 부착력은 온도가 높아질수록 점점 증가하고, 65℃ 이상부터는 일정한 값인 617kPa 측정값을 가지는 것으로 나타났다.(온도 처리 1시간 기준) In addition, as a result of the adhesion test of the PDMS panel and the release film according to the temperature, as shown in Figure 12, the adhesion of the PDMS panel and the release film is gradually increased as the temperature is increased, it has been found to have a constant value of 617 kPa from 65 ℃ or more. (Based on 1 hour temperature treatment)

또한, 이형필름의 녹는점인 119℃ 이상은 측정이 되지 않으므로, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 플라즈마 처리된 패널(10)과 이형필름(20)을 접합시킨 후 열처리하는 온도범위는 65 ~ 110℃의 범위가 가장 적당한 것을 알 수 있다. In addition, since the melting point of the release film is not measured above 119 ° C, as described above, the temperature range for heat treatment after bonding the plasma-treated panel 10 and the release film 20 is 65 to 110 ° C. It can be seen that the range is most appropriate.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

10: 패널
20: 이형필름
30: 패널
32: 패턴10: panel
20: release film
30: panel
32: pattern

Claims (11)

a) 일면에 미세유체 채널용 패턴이 형성되고, 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 실리콘 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 재질로 이루어진 패널을 준비하는 단계;
b) 일면 또는 양면에 실리콘 나노파티클이 도포된 이형필름을 준비하는 준비단계;
c) 상기 패널과 이형필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계; 및
d) 상기 플라즈마 처리된 패널과 이형필름을 접합시킨 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 패널과 이형필름을 본딩하는 단계;
를 포함하며,
상기 열처리는 65 ~ 110℃의 범위 내에서 30분 내지 1시간 30분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 이형필름은 상기 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 제거하기 위한 다공성 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 이형필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 c)단계는 6.8 W RF power 공급하에서 60초 이상 120초 이하로 플라즈마가 처리되는 것을 특징으로 하는, 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법.a) forming a pattern for a microfluidic channel on one surface, and preparing a panel made of a material selected from the group consisting of polydimethyl siloxane (PDMS), silicone resin, or mixtures thereof;
b) preparing a release film coated with silicon nanoparticles on one or both sides;
c) plasma treating the surface of the panel and the release film; And
d) bonding the panel and the release film by performing heat treatment at a predetermined temperature range in a state in which the plasma treated panel and the release film are bonded to each other;
Including;
The heat treatment is characterized in that it is made for 30 minutes to 1 hour 30 minutes in the range of 65 ~ 110 ℃,
The release film is characterized in that consisting of a porous thin film for removing the fine bubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel,
The release film is polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI; polyimide), polycarbonate (PC; polycarbonate), polypropylene (PP, polypropylene), polymethyl methacrylate (PMMA; Poly (methyl methacrylate) )), Polycaprolactone, polystyrene, propylene carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, at least one selected from polymer plastics Characterized by including the material,
The step c) is a panel bonding method for a microfluidic device using a release film, characterized in that the plasma is processed for 60 seconds or more and 120 seconds or less under 6.8 W RF power supply. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 패턴은 상기 패널의 일면에 홈의 형태로 형성되고,
상기 패널의 일면과 이형필름이 본딩됨으로 인해, 상기 미세유체 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법.The method according to claim 1,
The pattern is formed in the form of a groove on one surface of the panel,
Since one surface of the panel and the release film is bonded, the microfluidic channel is formed, the panel bonding method of the microfluidic device using a release film, characterized in that formed. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 플라즈마는 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 수소/알곤(H2/Ar), 질소/알곤(N2/Ar), 산소/알곤(O2/Ar), 헬륨/알곤(He/Ar), 테트라프롤로메탄(CF4), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 테트라프롤로메탄/알곤(CF4/Ar), 메탄/알곤(CH4/Ar), 메탄/수소(CH4/H2), 에탄/수소(C2H6/H2) 중의 어느 한 가지 단일 기체 또는 한 가지 이상의 혼합기체인 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법.The method according to claim 1,
The plasma is oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), hydrogen / argon (H 2 / Ar), nitrogen / argon (N 2 / Ar) , Oxygen / argon (O 2 / Ar), helium / argon (He / Ar), tetrapromethane (CF 4 ), methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), tetrapromethane / algon (CF 4 / Ar), methane / argon (CH 4 / Ar), methane / hydrogen (CH 4 / H 2 ), ethane / hydrogen (C 2 H 6 / H 2 ) Panel bonding method of a microfluidic device using a release film characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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