[发明专利]一种基于微流控技术的微透镜阵列制作方法

权利要求书

1.一种基于微流控技术的微透镜阵列制作方法，其特征是：第一，制作用于制作超薄聚二甲基硅氧烷PDMS的模具；第二，利用该模具制作超薄PDMS层；第三，制作多孔玻璃层；第四，将超薄PDMS层与多孔玻璃层键合；第五，通过PDMS倒模方式制作微流控流道结构；第六，将PDMS微流道结构与多孔玻璃的另外一面键合，完成微流控芯片的制作；第七，通过打孔技术形成微流控出入口；第八，向微流控芯片内通入水，通过水压使得超薄PDMS在玻璃孔处发生变形，形成凸微透镜阵列；第九，通过聚氨酯丙烯酸酯紫外固化胶PUA复制得到凹微透镜阵列；最后以PUA为模板将凹微透镜阵列转印到PDMS上，最终形成PDMS材质的凸型微透镜阵列；

所述微透镜阵列制作方法是按如下步骤操作：

a、采用CNC精密数控机床进行加工的方式制作聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材质的模具(1)，模具的底部有两个条形模具凸台(2)，凸台高于槽底部200微米，凸台高度用于控制超薄PDMS的厚度；

b、对模具(1)均匀涂抹脱模剂后，将PDMS溶液(3)倒入该模具中，接着将一块清洗干净的玻璃片(4)至于槽内，通过一重物(5)压紧玻璃片，使其紧贴槽底凸台，并保证PDMS溶液浸没玻璃片；待PDMS液面摊平后且内部无任何气泡后，至于烘箱中以80摄氏度固化1.5小时；PDMS完全固化后自然冷却到室温；将固化的PDMS从模具内拿出；接着去除重物；玻璃片下方得到平整的超薄PDMS层(7)，此时中间玻璃片先不取出，方便后续的PDMS与玻璃的键合；

c、激光打孔方式制作多孔阵列玻璃(8)；并制作4×4，直径为1mm的孔阵列(9)；

d、接着通过氧离子轰击键合技术将上述制作的超薄PDMS结构与多孔阵列玻璃键合；随后将上层PDMS切开一个开口，将玻璃片(4)拿出，多余的PDMS形成一个PDMS槽结构(10)，方便后续倒模工艺的进行，至此微流控芯片主体部分；

e、以PMMA为材料，利用CNC精密数控机床制作PDMS微流道结构所需的模具(11)，接着利用模具，将PDMS溶液倒入上述模具槽内，无气泡后，至于烘箱中以80摄氏度固化1.5小时；PDMS完全固化后自然冷却到室温；撕下PDMS后获得PDMS微流道结构(12)；

接着将PDMS微流道结构与微流控芯片主体部分键合，键合完成后利用打孔机制作入口(13)，出口(14)；最终完成用于制作微透镜阵列的微流控芯片；

f、采用向微流控芯片内部注入纯净水(15)的方式，使得PDMS变形形成微透镜；左侧为水入口，右侧出水口接上水压计，用于监测微流控芯片内水压力；由于水压的作用，气孔处的PDMS会凸起，形成微透镜阵列形状(16)，通过调节水压大小，以控制微透镜的高度；通过制作不同直径的孔，以控制制作的微透镜的直径；

当PDMS变形形成微透镜后，将PUA溶液(17)倾倒在PDMS所形成的槽内；待PUA完全摊平后，将PUA至于紫外热灯下曝光，固化PUA；曝光完成后，将PUA与PDMS分离；此时，微透镜阵列图案转移到PUA上；从而获得PUA材质的凹面微透镜阵列(18)；

g、将PUA凹透镜阵列模板放模具盒内(19)；然后将配置好的复制PUA结构时所用的PDMS溶液(20)倾倒在PUA凹面微透镜阵列上；待PDMS完全覆盖，液面平整且无气泡后，至于烘箱中以80摄氏度固化1.5小时；自然冷却后，将固化的PDMS与PUA模板剥离；这样再一次将微透镜阵列结构转移到PDMS上，从而获得了PDMS微透镜阵列(21)；最后，根据需求将PDMS裁剪成需要的大小(22)。

2.根据权利要求1所述的基于微流控技术的微透镜阵列制作方法，其特征是：所述步骤a中凸台的作用是制作超薄PDMS层，其高度能控制超薄PDMS层的厚度；所述凸台高度控制在200微米。

3.根据权利要求1所述的基于微流控技术的微透镜阵列制作方法，其特征是：所述步骤b中，使用的PDMS是sylgard 184型硅橡胶，由于后期要通过压力使得PDMS变形，故要配置超弹性的PDMS；采用的主剂和固化剂比例为20:1；主剂和固化剂充分混合后，放置与真空箱内抽真空除去气泡，完成PDMS溶液的配置。