一種pdms微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法

一種pdms微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法來,微流控芯片作為一種新的技術(shù)平臺,在生物和化學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,是當(dāng)前進(jìn)展最活躍的領(lǐng)域之一。

制作微流控芯片的材料主要有硅片、玻璃、石英和高分子聚合物等。

其中聚二***硅氧烷,以其加工成形便利、價(jià)格廉價(jià)、耐用且化學(xué)惰性、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn),在微流控芯片的加工制作中得到廣泛應(yīng)用。

在微流控芯片的制作過程中,形成通孔結(jié)構(gòu)用于微流控芯片與外界連接或連通不同結(jié)構(gòu)層的微管道和微腔體具有重要意義。

目前在微流控芯片上制作通孔的方法通常是采納基于金屬針管的打孔器,目測對準(zhǔn)待通孔位置,然后利用壓力切除相應(yīng)位置,從而形成通孔結(jié)構(gòu)[,2023,26:242-247.]。

該方法雖然簡潔快捷,但是由于材料具有較大的彈性,打孔過程中往往簡單因變形導(dǎo)致打孔位置偏移,從而損壞微流控芯片結(jié)構(gòu);另外,打孔時施力不均也簡單導(dǎo)致形成通孔外形不規(guī)章,從而影響微流控芯片的應(yīng)用。

因此,開發(fā)簡捷、定位精確?????且外形規(guī)整的通孔制作技術(shù)是微流控芯片應(yīng)用進(jìn)展和推廣的關(guān)鍵問題之一。

創(chuàng)造內(nèi)容本創(chuàng)造的目的是供應(yīng)一種微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,以實(shí)現(xiàn)微流控芯片不同結(jié)構(gòu)層或微流控芯片與外界的有效、可4靠互連。

本創(chuàng)造供應(yīng)的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于利用磁性力的幫助,將微柱或微管固定于芯片模具上擬制作通孔結(jié)構(gòu)的位置,然后通過整體澆注預(yù)聚物,并固化鍵合,從而制作具有高深寬比深寬比5通孔結(jié)構(gòu)的微流控芯片。

詳細(xì)而言,微流控芯片通孔結(jié)構(gòu)制作時,首先利用光刻工藝制作微流控芯片模具,并將芯片模具置于培育皿或鋁箔紙捏制的容器中;接著,在容器底部對應(yīng)芯片模具基片的位置放置一不銹鋼、鐵、鎳或含鐵鎳的合金材料平板,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置基于磁性材料的微柱或微管;或者,在容器底部垂直對應(yīng)芯片模具欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置基于磁性材料的微柱,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置基于不銹鋼、鐵、鎳或含鐵鎳合金材料的微柱或微管;若微流控芯片上欲制作多個通孔結(jié)構(gòu),且通孔之間相距較小,則磁性微柱可鑲嵌固定于預(yù)制孔形結(jié)構(gòu)的模具中,防止磁性微柱因相互磁力作用而偏移固定位置;然后,在容器內(nèi)澆注由前體和固化劑混合的預(yù)聚物;固化后,抽出微柱或微管,從芯片模具上剝離,與另一基片鍵合,從而制作具有通孔結(jié)構(gòu)的微流控芯片;或者,固化后,直接從芯片模具上剝離,與另一基片鍵合,保留微管作為微流控芯片的組裝結(jié)構(gòu),使微流控芯片直接通過微管插接軟管與外界互連。

由此可見,①多個磁性材料微柱位于芯片模具基片下方時,若微柱之間間距較大,各微柱可分別自由單獨(dú)放置;若微柱之間間距較小,可將微柱鑲嵌于預(yù)制的平板模具中,然后放置于芯片模具基片下方;②采納微柱固定時,固化后,需抽出微柱形成通孔;采納微管固定時,固定的微管可以抽出,也可以作為芯片的結(jié)構(gòu)保留;③所述的通孔結(jié)構(gòu)可以為微流控芯片與外界連接的開口,也可以為連通微流控芯片不同微管道層的連接結(jié)構(gòu);④微柱或微管通過磁性力的作用固定于芯片模具預(yù)定結(jié)構(gòu)位置;⑤微柱或微管形狀或孔徑與待制作通孔結(jié)構(gòu)外形或孔徑相同;微柱或微管的高度大于待制作芯片層的厚度;多個磁性材料微柱位于芯片模具基片下方時,若微柱之間間距較大,各微柱可分別自由單獨(dú)放查;若微柱之間間距較小,可將微柱鑲嵌于預(yù)制的平板模具中,然后放置于芯片模具基片下方;采納微柱固定時,固化后,需抽出微柱形成通孔;采納微管固定時,固定的微管可以抽出,也可以作為芯片的結(jié)構(gòu)保留。

本創(chuàng)造與目前常規(guī)的基于針管打孔器的通孔制作方法相比,微流控芯片成形與通孔制作一次完成,簡化了微流控芯片制作工藝,而且通過微柱或微管與芯片模具固定,實(shí)施整體澆注,提高了通孔制作的精確度,保證了通孔外形的規(guī)整性,避開了形成通孔孔形不規(guī)章、損壞微管道等問題。

另外,微磁柱排布利用預(yù)制模具鑲嵌固定,還可以提高通孔制作密度,實(shí)現(xiàn)批量化加工制作。

圖1為本創(chuàng)造的實(shí)施例1利用不銹鋼板幫助磁性微柱定位固定于芯片模具上,用以制作通孔結(jié)構(gòu)的示意圖2為本創(chuàng)造的實(shí)施例1利用磁柱幫助不銹鋼微柱定位固定于芯片模具上,用以制作通孔結(jié)構(gòu)的示意圖3為本創(chuàng)造的實(shí)施例1利用磁柱幫助不銹鋼微管定位固定于芯片模具上,用以制作集成連接微管結(jié)構(gòu)微流控芯片的示意圖4為本創(chuàng)造的實(shí)施例2利用鑲嵌于中高密度磁柱組幫助多個不銹鋼微柱高密度定位固定,以制作具有高密度通孔結(jié)構(gòu)微流控芯片的示意圖5為本創(chuàng)造的實(shí)施例3利用鑲嵌于中磁柱組幫助不銹鋼微柱定位固定,以制作集成連接性通孔結(jié)構(gòu)微流控芯片底層芯片層的示意圖6為本創(chuàng)造的實(shí)施例3利用鑲嵌于中磁柱組幫助不銹鋼微柱定位固定,以制作集成連接性通孔結(jié)構(gòu)微流控芯片上層層芯片層的示意圖7為本創(chuàng)造的實(shí)施例3利用上述微柱定位固定方法制作集成連接性通孔結(jié)構(gòu)多層微流控芯片的組裝示意圖。

詳細(xì)實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本創(chuàng)造的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

,如圖1所示,首先利用光刻工藝制作微流控芯片模具,并將芯片模具置于鋁箔紙捏制的容器2中;然后,在容器底部對應(yīng)芯片模具位置放置一不銹鋼平板3,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置微磁柱4,以磁力固定之;固定好微磁柱后,在容器內(nèi)澆注由預(yù)聚體和固化劑混合質(zhì)量比10:1的預(yù)聚物,并置于80。

熱板上固化小時;待固化后,移除不銹鋼平板3,抽出微磁柱4,從芯片模具上剝離,并與另一平整基片鍵合,從而制作具有進(jìn)樣口和出樣口通孔結(jié)構(gòu)的的微流控芯片。

,如圖2所示,首先利用光刻工藝制作微流控芯片模具1,并將芯片模具1置于鋁箔紙捏制的容器2中;然后,在容器底部垂直對應(yīng)芯片模具欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置磁柱5,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置不銹鋼微柱6,以磁力固定之;固定好微磁柱后,在容器內(nèi)澆注由預(yù)聚體和固化劑混合質(zhì)量比10:1的預(yù)聚物,并置于80。

熱板上固化1小時;待固化后,移除磁柱5,抽出不銹鋼微柱6,從芯片模具上剝離,并與另一平整基片鍵合,從而制作具有進(jìn)樣口和出樣口通孔結(jié)構(gòu)的微流控心片。

,可實(shí)現(xiàn)通孔結(jié)構(gòu)和連接安裝的一次完成,如圖3所示,首先利用光刻工藝制作微流控芯片模具,并將芯片模具1置于鋁箔紙捏制的容器2中;然后,在容器底部垂直對應(yīng)芯片模具欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置磁柱5,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置不銹鋼微管7,以磁力固定之;固定好微管后,在容器內(nèi)澆注由前體和固化劑混合10:1的預(yù)聚物,并置于熱板上固化;待固化后,移除磁柱5,并從芯片模具上剝離,然后與另一平整基片鍵合,從而制作集成有連接微管的微流控芯片。

,且通孔之間相距較小,則相鄰磁柱之間的相互磁力作用會導(dǎo)致磁柱的位置偏移,影響微柱的定位固定;為了避開微流控芯片上制作較高密度通孔結(jié)構(gòu)時,相鄰磁柱之間的相互磁力作用對微柱定位固定的影響,可采納如下方式進(jìn)行微柱固定如圖4所示首先澆注一基于材料的平板8,并以打孔器在此平板上制作一組小孔,小孔中心位置與模具上待制作通孔中心基本對應(yīng),且小孔孔徑等于或略小于磁性微柱直徑,然后將磁性微柱一一鑲嵌于小孔中固定,通過這種固定方式防止兩個或多個磁柱緊密排布時因相互磁力作用導(dǎo)致位置偏移。

固定磁柱的模板制作完成后,將裝有芯片模具的鋁箔紙容器2放置于此平板模板上,并保持芯片模具欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置與模板上磁柱位置對準(zhǔn),然后在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置上放置不銹鋼微柱6,以磁力固定之;固定好微柱后,在容器內(nèi)澆注由前體和固化劑混合10:1的預(yù)聚物,并置于熱板上固化;待固化后,移除磁柱5,并從芯片模具上剝離,然后與另一平整基片鍵合,從而制作具有較高密度通孔結(jié)構(gòu)的微流控芯片。

,如圖5和圖6所示,首先分別制作含微通孔結(jié)構(gòu)的底層微管道層模具和上層微管道層模具,整個制作流程與實(shí)施例2操作類似,以對應(yīng)位點(diǎn)鑲嵌有磁性微柱5的平板8,置于裝有芯片模具1的鋁箔紙容器2下面,實(shí)現(xiàn)通孔位置處不銹鋼微柱的固定,與實(shí)施例2不同之處在于底層芯片模具上除了以磁力固定有一組用于制作芯片開口結(jié)構(gòu)的不銹鋼微柱6外,還固定了一組用于制作連接通孔結(jié)構(gòu)的更小直徑的不銹鋼微柱9。

固定好微柱后,在容器內(nèi)澆注由前體和固化劑混合10:1的預(yù)聚物,并置于熱板上固化;待固化后,從兩個鋁箔紙容器下面分別移除鑲嵌磁柱的平板8,并從芯片模具上剝離,分別制得上層微管道層芯片層和底層微管道層芯片層11,將二者對準(zhǔn)鍵合,最終再與一平整玻璃或基片12鍵合,制作完成含有連接微通孔結(jié)構(gòu)的多層微流控芯片。

權(quán)利要求1、一種微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于首先將微柱或微管固定于芯片模具擬制作通孔結(jié)構(gòu)的位置;然后通過整體澆注,制作具有高深寬比通孔結(jié)構(gòu)的微流控芯片,系聚二***硅烷的英文縮寫。

2、按權(quán)利要求1所述的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于首先利用光刻工藝制作微流控芯片模具,并將芯片模具置于培育皿或鋁箔紙捏制的容器中;接著,在容器底部對應(yīng)芯片模具基片的位置放置一不銹鋼、鐵、鎳或含鐵鎳的合金材料平板,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置基于磁性材料的微柱或微管;或者,在容器底部垂直^應(yīng)芯片模具欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置基于磁性材料的微柱,并在芯片模具上方對應(yīng)欲制作通孔結(jié)構(gòu)的位置放置基于不銹鋼、鐵、鎳或含鐵鎳合金材料的微柱或微管;然后,在容器內(nèi)澆注由前體和固化劑混合的預(yù)聚物;固化后,抽出微柱或微管,從芯片模具上剝離,與另一基片鍵合,從而制作具有通孔結(jié)構(gòu)的微流控芯片;或者,固化后,直接從芯片模具上剝離,與另一基片鍵合,保留微管作為微流控芯片的組裝結(jié)構(gòu),使微流控芯片直接通過微管插接軟管與外界互連。

3、按權(quán)利要求1或2所述的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于微柱或微孔形狀和孔徑與待制作通孔結(jié)構(gòu)外形和孔徑相同,微柱或微管的高度大于待制作芯片層的厚度。

4、按權(quán)利要求2所述的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于多個磁性材料微柱位于芯片模具基片下方時,若磁性微柱之間間距較大,各磁性微柱分別自由單獨(dú)放置;若磁性微柱之間間距較小,將磁性微柱鑲嵌于預(yù)制有一組小孔的平板模板中,然后放置于芯片模具基片下方。

5、按權(quán)利要求1或2所述的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于采納磁性微柱固定時,固化后,抽出磁性微柱形成通孔;采納磁性微管固定時,固定的微管抽出,或作為芯片的結(jié)構(gòu)保留。

6、按權(quán)利要求1或2所述的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于微柱或微管通過磁性力固定于芯片模具預(yù)定的結(jié)構(gòu)位置。

7、按權(quán)利要求1或2所述的微流控芯片中通孔結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于微流控芯片成形與通孔的制作一次完成。

8、按權(quán)利要求