[发明专利]一种用于防止纳米通道键合密封堵塞的填充阻隔器

说明书

本发明公开一种用于防止纳米通道键合密封堵塞的填充阻隔器；涉及微纳加工技术领域，该填充阻隔器为一个嵌入基底的用于分流填充量的凹槽结构，位于键合胶层填充沟槽结构时所产生的膨胀中心线的中心位置；通过引入填充阻隔器结构，以降低键合过程中压力所产生的位移，分流填充量，从而抑制顶部填充，减少通道制作时堵塞的发生。

技术领域

本发明涉及微纳加工技术领域，尤其涉及一种用于防止纳米通道键合密封堵塞的填充阻隔器。

背景技术

微纳流体系统，是微纳制造技术在生物化学领域的延伸和推广；微纳流体系统将生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生化反应、分离、检测等基本操作微缩到一个几厘米或者几十厘米大小的平面基底上。通过设计适当的微纳通道结构，流体能在通道中按照一定方式流动，可以使得芯片从整体上获得特定的功能。

在制作微纳流体系统时，可以通过热键合技术实现微通道的顶部密封。然而，处于熔融态的聚合物在键合过程中不可避免的会流入通道沟槽结构内部。随着制作的通道尺寸减小，尤其是尺寸达到纳米级的时候，传统的键合方式极易导致通道堵塞，对通道尺寸的控制及工艺可靠性造成不利影响。因此，现有的键合密封方式主要用于微米级及以上尺寸通道的制作。

微纳流体系统的制作，其核心在于微纳流体通道的加工；热键合是聚合物微纳通道密封的关键技术，一般微纳流控通道热键合过程如图1所示；首先，将预先制作好的沟槽结构置于下支撑台上，接着将带有键合胶层的上基片均匀平整的置于沟槽上，通过热传导给上平台加热，使得键合层被加热到玻璃化温度附近或以上，通过浸润和粘合作用实现界面处分子链的纠缠，从而获得紧密的界面接触。

在键和过程中，为了不受键合过程中聚合物与承载基片由于热膨胀系数不同导致的翘曲影响，保持键合胶层和沟槽结构良好接触，需要施加一定的外加压力；这将不可避免的对键合胶层产生挤压作用，聚合物在压力作用下其内部产生相应剪切应力，使之由中心向周向四周扩张，同时在Y轴方向，由于工作台的存在限制了聚合物的流动，使聚合物只能在应力作用下沿着通道侧壁向下形成挤压流动；从而加速聚合物的顶部填充，如果控制不好可能由于这部分变形造成通道的堵塞。

X Wang等人在论文中提出了一种减少堵塞发生问题的加工方法(期刊论文(题目：Laser lithographic fabrication and characterization of a spherical artificialcompound eye期刊：Microelectronic Engineering，2011，88(8)：2427-2430)，该方法采用双键合胶层，其中厚的键合层用于支撑结构，而薄的键合层则用于通道密封；由于薄的键合层厚度较薄，因此减少了键合时通道堵塞的发生。然是这种方法密封通道，基本上还是微米级尺寸的微通道密封，当通道尺寸达到纳米级时，由于键合层不够薄，仍然会出现堵塞问题；即使通道不堵塞，通道键合力也不够大，因此通道的强度不够，不易于后期通道的流体实验。

发明内容

本发明针对现有问题提供一种用于防止纳米通道键合密封堵塞的填充阻隔器，以降低键合过程中压力所产生的位移，分流填充量，从而抑制顶部填充，减少通道制作时堵塞的发生。

为了实现上述目的，本发明提出一种用于防止纳米通道键合密封堵塞的填充阻隔器，该填充阻隔器为一个嵌入基底的用于分流填充量的凹槽结构，位于键合胶层填充沟槽结构时所产生的膨胀中心线的中心位置。

优选地，所述的膨胀中心线为：与键合胶层膨胀方向垂直、穿过膨胀方向高度中心点的一条线段。

本发明实施例中，根据膨胀中心线的假设，设计出“填充阻隔器”结构以降低键合过程中压力所产生的位移，分流填充量，从而抑制顶部填充，减少通道制作时堵塞的发生；

优选地，当沟槽结构为相互平行的多个矩形沟槽时，此时产生一条膨胀中心线，则填充阻隔器也采用相平行的矩形沟槽，且填充阻隔器宽度大于沟槽结构宽度。