[发明专利]微流控芯片的制造方法

说明书

本发明提供一种微流控芯片的制造方法,包括以下步骤：步骤S1：准备作为介电层的薄膜；步骤S2：在所述介电层上形成电路层；步骤S3：将由步骤S2得到的薄膜结构与加固层相结合；步骤S4：在步骤S3之后在所述薄膜的未形成有所述电路层的一面上涂布疏水层。本发明工艺简单，降低了成本，且生产的微流控芯片具有良好的性能。

技术领域

本发明涉及微流控芯片领域，特别涉及一种微流控芯片的制造方法。

背景技术

微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术，在DNA芯片、芯片实验室、微进样技术和微热力学技术等方向得到了发展。

微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵、电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，在芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。

微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统。芯片集成的单元部件越来越多，且集成的规模也归来越大，使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以大量平行处理样品，具有高通量的特点，分析速度快、耗低，物耗少，污染小，分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升，被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。因此，微流控分析系统在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。

传统的微流控芯片，利用MEMS微加工技术在芯片上集成微阀、微泵、微小电极和微小传感器等器件，同时在芯片表面刻蚀出微型沟道，通过流体在沟道中的流动完成分离、运输、检测等分析过程。微流控芯片又可分为连续微流控芯片和数字微流控芯片。其中连续微流控芯片的操控对象为连续流体，而数字微流控芯片的操控对象为单个独立的微液滴。

数字微流控芯片(DMF)是近10年来发展迅猛的一种新兴技术，以控制实现单个或多个离散液滴在芯片平面上运动为基础，利用液滴表面的电湿润现象，通过向芯片极板电极上施加电压，从而改变芯片介电层与其上液滴的固液表面张力，实现液滴在平面上的灵活运动。由于数字微流控芯片的操控对象是单个或者多个独立的液滴，而液滴本身不需要隔断，所以数字微流控芯片避开了微阀的设计，且液滴的移动由电极阵列所释放的驱动电场完成，故无需微泵推动液体流动的功能，构造简易且易于实现集成化。相对于连续微流控芯片还具有如下优点：消耗样品剂量少，不易造成浪费，同时使样品处理更便捷省时；其可对任何样品进行操控，应用范围广泛。

最主流的数字微流控芯片的制作工艺是利用MEMS制造工艺制作。MEMS制作工艺一般使用单晶硅或者二氧化硅为基底材料。这种工艺可以实现叠层的电路、层厚极小的金属层以及间隙极小的阵列等设计。这些设计特点能够有效的提升数字微流控芯片的性能，具有良好效果，但是成本很高，不适于生产一次性使用的数字微流控芯片。现代工艺还采用PCB制作工艺来制作数字微流控芯片，PCB的制作工艺与MEMS制造工艺有一定相似性，都是采用光蚀刻，因PCB制作工艺是一种广泛使用的商业制造工艺，所以其在制作成本上有一定的优势，可以实现大规模生产，但是制作的数字微流控芯片性能较差。最近几年出现了一种用喷墨打印机制作数字微流控芯片的工艺，这种工艺一般使用纸质、PET、PI等柔性基材，通过喷墨打印机将纳米银墨水打印在基材上并且固化而制成电路。由于该工艺是采用微孔喷墨打印在纸质的材料上，所以生产出的数字微流控芯片有柔软、低成本、高精度等特点。通过喷墨打印实现的数字微流控芯片虽然性能好，成本低，但是因为喷墨打印的喷头只有一个，只能连续打印一个图形，无法形成规模生产也无法做出叠层电路的结构。且喷墨打印导电材料会频繁产生堵头问题，需要浪费大量昂贵的墨水来疏通或更换喷头，增加了成本。

专利文献1:CN201310074476.5公开了一种基于纳米材料电极修饰的电化学集成数字微流控芯片，提供了一种可实施的制备工艺如下：