[发明专利]一种微流控塑料芯片的热键合方法及所获得的芯片

说明书

本发明涉及一种新的微流控塑料芯片的热键合方法，以解决采用化学试剂辅助键合芯片遇到的问题。本发明方法不引入试剂污染，排除第三种物质对于生物领域的应用研究带来的影响；由于不涉及到化学试剂，对于不同芯片材料均可适用；在键合过程中温度相比传统的高温热压键合工艺低很多，对于微流道的形变影响较小，易于操作且制备效率大大提高；对环境和操作人员更加友好；降低芯片制造成本。另外，本发明还涉及通过所述热键合方法获得的微流控芯片。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种微流控塑料芯片的热键合方法及所获得的芯片。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学等学科领域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，自动完成分析全过程。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。

微流控芯片的制作流程主要采用热模压法制作基片和盖片，并将基片和盖片键合形成具有封闭通道的芯片。

对于塑料材质微流控芯片的制作，目前现有技术大多采用化学试剂辅助键合或者高温热压直接键合的方式进行。一方面，化学试剂辅助键合的方式会引入污染，并且对于塑料芯片的材质有要求，不同材质的塑料芯片键合需要匹配不同的化学试剂进行，而生物微流控芯片在不同的应用场合选用不同材质的芯片是非常频繁的，这样操作复杂且过程繁琐，使得工艺过程效率低。另一方面，高温热键合方式通常会导致微流控芯片微通道的热变形从而造成通道堵塞，另外普通的热键合方式键合强度不佳，芯片在使用过程中易发生开裂现象。

化学试剂本身是除芯片和处理目标以外的第三种物质，在很多生物应用领域的相容性不佳；化学试剂甚至会带来微流控芯片内部的污染，该污染使得制备的芯片在很多生物应用中是无法使用的，从而大大降低获得芯片的适用性。

化学试剂的使用还会造成环境的污染，并且对于操作人员也存在安全隐患；化学试剂处理后的污水排放产生麻烦，且增加了整个芯片制备的成本。

发明内容

本发明采用一种新的微流控塑料芯片的热键合方法，以解决前面采用辅助键合方式和高温热键合方式遇到的问题。

所述方法能够解决现有化学试剂辅助键合和高温热压键合微流控芯片产生的问题：不引入试剂污染问题，排除第三种物质对于生物领域的应用研究带来的影响；不涉及到化学试剂，对于不同芯片材料均可适用；在键合过程中温度相比传统的高温热压键合工艺低很多，对于微流道的形变影响较小，易于操作且制备效率大大提高；对环境和操作人员更加友好；降低芯片制造成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种微流控塑料芯片的热键合方法，所述方法包括采用低温低压等离子体对所述芯片的基片和盖片键合表面进行改性处理，以辅助键合。

进一步的，所述改性处理在所述键合表面添加羟基官能团以实现表面活化。

进一步的，所述等离子体为氧等离子体。

进一步的，所述改性处理的温度在40℃以下，压力在100mTorr以下，且处理时间在10min以内。优选的，所述改性处理的温度为35-38℃，压力为70-85mTorr，且处理时间为6-8min；更优选的，所述改性处理的温度为36.8℃，压力为82mTorr，且处理时间为450s。经发明人大量试验并对测试结果进行对比，在上述改性处理参数下，可以获得最优的等离子体处理效果，使得对于微流控塑料芯片表面活化作用最大化，最终使产品键合强度最优化。

进一步的，所述微流控塑料芯片的材质包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、COC(环烯烃共聚物)或PS(聚苯乙烯)等。

进一步的，所述微流控塑料芯片的热键合方法还包括将经过上述低温低压等离子体改性处理后的基片和盖片进行热压键合。