[发明专利]一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法

说明书

本发明提供一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法，属于微纳米制造领域。该底座用于薄膜芯片的键合，属于微纳米制造领域。首先，利用已成型的薄膜芯片作为凸模模具，通过浇注成型工艺，获得与薄膜芯片结构共形的柔性凹模；随后，利用光刻工艺在柔性凹模上制作出包围凹模结构形状的微结构凸起，从而得到具有微结构凸起的柔性底座。利用该柔性底座进行薄膜芯片的辅助键合，以加强薄膜芯片微结构周围的键合强度。本发明可根据薄膜芯片结构，制作出与之共形的凹模；并利用光刻技术可控制微结构凸起的形状和结构高度，从而实现对薄膜芯片键合的控制。

技术领域

本发明属于微纳米制造领域，涉及一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法。

背景技术

微流控芯片(Microfluidic Chip)是一种将储液池、通道、反应池等基本功能单元集成在方寸大小的操作平台上，用以完成不同的生物化学反应的芯片。其中，高分子聚合物材料是微流控芯片制作研究的主流材料之一。为了使得聚合物材料显示出更高的柔性优势，研究人员提出在聚合物薄膜上加工出微通道网络结构，通过键合技术形成了一种薄膜微流控芯片。其具有材料用量更少，成本更低、更有利于离心进样等优点。

在薄膜微流控芯片的制作过程中，键合是重要的工艺步骤之一，芯片只有通过有效的键合才能形成通道和腔室。为了防止薄膜结构在键合过程中被破坏，需要对薄膜结构进行保护。因此，在薄膜芯片键合时，薄膜芯片需要一个底座作为支撑。对于该底座，要求底座与薄膜芯片具有配合的结构形状与尺寸。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本发明提供一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法，所述柔性底座制作方法首先利用已成型的薄膜芯片作为凸模模具，通过浇注成型工艺，获得与薄膜芯片结构共形的具有凹模结构的柔性底座；随后，利用光刻工艺在柔性底座上制作出包围凹模结构形状的微结构凸起，得到具有微结构凸起的柔性底座。本发明利用该柔性底座进行薄膜芯片的辅助键合，以加强薄膜芯片微结构周围的键合强度。包括以下步骤：

1)将已成型的薄膜芯片通过胶粘接的方式，键合在一个具有半封闭空间的容器中，制得柔性底座的凸模模具。

2)将柔性材料预聚物与固化剂按照一定的质量比进行充分混合(根据具体需要可更改二者配比)。搅拌均匀后，利用真空烘箱进行脱气操作，直至混合均匀的柔性材料中无明显气泡。

3)将步骤2)配好的柔性材料浇注到柔性底座的凸模模具中，置于调平后的水平台处，室温直至柔性材料完全固化。

4)将步骤3)固化好的柔性底座脱模，得到薄膜芯片的高保真复制结构。

5)对步骤4)的柔性底座进行表面改性处理后，在柔性底座与凸模模具接触的一面旋涂光刻胶，填充满柔性底座结构，固化。

6)在步骤5)得到的柔性底座上的光刻胶膜上，根据不同局部键合强度要求，旋涂光刻胶厚度以达到微结构高度要求。

7)固化后，根据所需强化键合形状图案制作具有微结构形状尺寸的掩膜版，利用掩膜版对固化好的带有光刻胶的柔性底座进行光刻显影。

8)显影后，得到用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座。

进一步的，所述的PDMS预聚物与固化剂按照质量比优选为10：1。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、柔性材料可以通过浇注方式得到高保真复制结构，并且制作工艺简单、制作成本低。

2、利用光刻工艺技术，可以根据不同键合强度要求，提高任意位置的键合强度。