[发明专利]一种利用溶剂键合制备聚合物微流控芯片的方法

说明书

本发明公开了一种利用溶剂键合制备聚合物微流控芯片的方法，取有机溶剂置于固定装置中，并将聚合物盖片单面粘贴在固定装置顶部，并将该固定装置置于加热器上，使用所述有机溶剂熏蒸聚合物盖片，将盖片快速粘接到带有芯片沟道的基片上得粘接的芯片，然后使用热压机压印粘接的芯片，并使用紫外线照射。该方法缩短了聚合物芯片的制备时间，提高了芯片键合强度，增加了聚合物芯片的稳定性，同时解决了传统溶剂键合涂覆不均的问题。

技术领域

本发明涉及微流控芯片加工技术领域，具体涉及一种利用溶剂键合制备聚合物微流控芯片的方法。

背景技术

对于高分子聚合物微流控芯片的制作，涉及到微电子机械系统加工制作过程和方法，包括光刻、腐蚀、压印、注塑以及键合等步骤，其中，作为芯片制作的最后一步，键合效果的好坏直接决定了芯片制作的成败，传统的键合方法主要有热压键合、超声键合、溶剂键合和真空等离子体键合、微波法、超声焊接法等。

目前工业生产中键合方法主要是热压键合，其具有无污染的特点，但是热压键合通过加热聚合物芯片使其表面达到玻璃化温度(Tg)，并受压从而实现微流控基片和盖片的黏接，但热压键合中，聚合物芯片受热，微流控结构容易塌陷，严重影响微流控结构的截面形状，降低了微流控芯片的质量，并且键合的整个过程需要在净化室完成，芯片键合前的表面处理可以在较低等级的净化间完成，但是芯片预键合过程需要更高要求的净化条件。

为了解决热压键合过程中的变形问题，人们提出采用等离子体/UVO辅助键合法，大大降低了微结构的变形。然而，该方法键合强度较低。溶剂键合实验中主要使用溶剂液体进行键合，这需要解决溶剂液体均匀涂覆在芯片上的问题，目前主要使用的涂覆方法有旋涂、喷涂、毛细流等，但是上述方法涂覆溶剂的效果也不好，且均匀性存在很大的不确定性，还有涂覆溶剂层较厚，不仅影响芯片键合效果，而且容易改变沟道内的疏水强度。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种利用溶剂键合制备聚合物微流控芯片的方法，该方法缩短了聚合物芯片的制备时间，提高了芯片键合强度，增加了聚合物芯片的稳定性，同时解决了传统溶剂键合涂覆不均的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用溶剂键合制备聚合物微流控芯片的方法，所述方法具体为：取有机溶剂置于固定装置中，并将聚合物盖片单面粘贴在装置顶部，并将该装置置于加热器上，使用所述有机溶剂熏蒸聚合物盖片，将盖片快速粘接到带有芯片沟道的基片上得粘接的芯片，然后使用热压机压印粘接的芯片，并使用紫外线照射。

优选地，所述有机溶剂为环己烷。

更优选地，所述有机溶剂的用量为0.1-0.3mL。

对应地，上述有机溶剂选用环己烷时，所述芯片的材质为环烯烃共聚物(COC)。

优选地，所述加热器的加热温度为70-90℃。并且使用有机溶剂熏蒸聚合物盖片的时间为10-120s。

更具体地，使用热压机进行压印的条件：温度40-60℃，压力1-2bar。

更进一步地，使用热压机压印粘接的芯片的时间为1-2min。

优选地，所述紫外线的波长为365nm，使用紫外线照射的时间为1-2min。

本发明方法具有如下优点：

(1)本发明使用溶剂键合制备聚合物芯片，实验使用温度低(40-60℃)，键合时未达到材料的Tg(热形变温度或者玻璃化温度)值(COC材料热变形温度为130℃)，不会造成聚合物材料的变形，从而避免了芯片结构倒塌，沟道堵塞现象的发生。

(2)本发明使用溶剂键合制备聚合物芯片，具有更强的溶剂键合强度，使用本发明所述溶剂键合方法制备的聚合物芯片可承受的最大压力为34.6MPa，即在该压力下可以保持沟道的不破裂。