[发明专利]一种封闭式微流控通道刻蚀方法与自动刻蚀装置

说明书

技术领域

本发明涉及微通道加工技术，具体是微流控通道的刻蚀方法与刻蚀装置。

背景技术

微流控通道是微流控芯片的基本单元，微流控芯片是由微通道形成网络、以可控流体贯穿整个系统，从而将生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离和检测等基本操作单元集成到一块数十平方厘米甚至更小的芯片上，微流控芯片具有体积小，检测精度高速度快等优点。

目前的微通道加工技术主要采用热压成型、注塑成型等方法加工开口式基片，然后采用硅橡胶等封合技术将基片与盖片贴合。然而这些方法往往存在两个难以克服的问题，首先，在热压成型以及注塑成型的过程中，微通道往往会因为宏观和微观效应同时存在而出现多样性的成型缺陷，这主要包括芯片的微通道复制不完全造成的通道开口出现圆角，以及芯片的微通道十字架周围出现缩痕（即制品表面产生凹坑、陷窝或者是收缩痕迹的现象），这些缺陷对后续的芯片键合以及芯片对实验样品的操控性都产生一定的不良影响。其次，采用硅橡胶等封合技术将基片与盖片贴合的方法容易出现渗液，严重影响芯片的使用。

发明内容

基于上述传统微流控芯片的微通道加工方法的缺陷，本发明为避免传统开口式蚀刻法所带来的微通道缺陷以及基片与盖片之间的渗液问题而提供一种封闭式微通道刻蚀方法与自动刻蚀装置，摒弃传统的微流控芯片的微通道加工方法，实现封闭式微通道的全自动精确蚀刻。

为实现上述目的，本发明封闭式微流控通道刻蚀方法的技术方案是采用如下步骤：1）将微流控芯片放入芯片槽正中心，打开封闭式机箱内的温度控制箱使温度保持在50℃，同时驱动三个微型针探底注入式结构的三个驱动电机正转，当三个驱动电机出现堵转时均停转；2）驱动第一针管推拉式结构6的驱动电机正转，第一针管推拉式结构内部的硫酸与铬酸混合的蚀刻液经三通管分别被压入三个微型针探底注入式结构中，并均通过滑动套针注入到待蚀刻位置蚀刻；当传感器检测到蚀刻液从废液出口流出时，第一针管推拉式结构的驱动电机反转，将蚀刻液吸回；如此过程进行三次；3）驱动第三针管推拉式结构的驱动电机正转，第三针管推拉式结构内部的水经三通管分别被压入三个微型针探底注入式结构中，并均通过滑动套针注入到待蚀刻位置清洗，然后第三针管推拉式结构的驱动电机反转，将清水蚀刻液吸回，如此过程进行三次；4）驱动第二针管推拉式结构的驱动电机正转，第二针管推拉式结构内部的15%的清硫酸经三通管分别被压入三个微型针探底注入式结构中，并均通过滑动套针注入到待蚀刻位置，去除氧化膜；然后第二针管推拉式结构的驱动电机反转，将清水蚀刻液吸回，如此过程进行三次；5）驱动三个驱动电机正转，使得三个微型针探底注入式结构的滑动套针继续深入达到待蚀刻处；当三个驱动电机均出现堵转且堵转时间不超过一分钟，则三个微型针探底注入式结构的滑动套针已达到待蚀刻处；6）重复步骤2-5），当堵转时间超过一分钟，蚀刻完毕，保持第三驱动针管推拉式结构的驱动电机正转，对蚀刻好出的微通道进行清洗。

本发明封闭式微流控通道自动刻蚀装置采用的技术方案是：待刻蚀微流控芯片置于芯片槽内，芯片槽的一角设有废液排放通道，排放通道内部装有传感器；待刻蚀微流控芯片与芯片槽均设在封闭式机箱中，封闭式机箱中还设有一个温度控制箱、相同的三个微型针探底注入式结构以及相同的三个针管推拉式结构； 第一、第二、第三针管推拉式结构内部分别装有硫酸与铬酸混合的蚀刻液、15%的清硫酸、水且输出管道通过同一个三通管与三个微型针探底注入式结构相连，三个微型针探底注入式结构与待刻蚀微流控芯片的三个接口进行对接，所述微型针探底注入式结构包括外部套有外部滑套的滑动套针，外部滑套和滑动套针之间设置滑轮，外部滑套的接口角度与待蚀刻微流控芯片的接口的角度一致，滑动套针的顶端是微型针头、尾端与储液小车前部相连接，储液小车连接与三通管相连的输液管道且储液小车后部通过涡轮、蜗杆与驱动电机相连。

进一步地，本发明封闭式微流控通道自动刻蚀装置的待刻蚀微流控芯片的三个接口是三个斜面接口，第三斜面接口为水平方向，第一、第二斜面接口的方向分别与水平方向呈顺时针及逆时针45°夹角，待刻蚀微流控芯片的内部嵌有呈Y型的微米级铜丝，微米级铜丝的三个端口分别位于所述三个斜面接口的正中心。

本发明与已有技术相比，具有如下有益效果：

1、采用闭合式刻蚀加工技术可避免微通道在热压成型以及注塑成型的过程中形成的多样性缺陷。废液通道内装有传感器有效提供反馈量，从而精确控制针管推拉式结构对蚀刻液、酸液或者水的注入量。

2、本发明所采用的封闭式蚀刻方法直接封闭蚀刻出微通道管路，无需盖片沾合，避免了由此带来的渗液问题。