[发明专利]一种可逆键合微流控芯片的方法

说明书

本发明公开了一种可逆键合微流控芯片的方法，可用于微流控芯片的制造技术领域。该方法设计了一种由微流控芯片、夹具和防滑层组成的器件，其中微流控芯片包括盖片、基片和密封层，可以形成完整封闭的微流控芯片，保证通道进样无漏液，同时实现了PMMA、PC、玻璃、硅片等硬质材料之间的可逆键合。相比于传统的热压键合、等离子体键合等方式，该方法无需热压机、紫外臭氧清洗机、等离子键合机等辅助设备，同时避免了键合过程中微结构变形和微通道堵塞等问题、提高了微流控芯片键合的成品率、缩短了芯片生产时间、简化了微流控芯片键合的工艺流程、成本低廉并且可以实现夹具的重复利用。该器件为微流控领域提供了一个新的技术平台。

技术领域

本发明涉及一种可逆键合微流控芯片的技术，特别是涉及PMMA、PC、玻璃、硅片等硬质材料之间的键合，或者不适用于等离子体、静电、热压等技术键合的材料之间的键合方法，可用于微流控芯片的制造技术领域。

背景技术

自1990年微流体器件的概念被提出以来，就成为了学术界和企业界关注的热点。不管是制作何种材料的芯片，图形化转移和键合都是非常关键的步骤。图形化转移即用计算机设计的图形通过光刻等方式将玻璃等硬质材质蚀刻出微图形。对于聚合物基质而言，主要有热压法、模塑法、注塑法、激光烧蚀法、软刻蚀法技术光刻、电铸及注塑(LIGA)技术和LIGA技术(光刻、电铸及注塑)软刻蚀法等图形化加工方式。

键合实现了上下两层芯片的连接，形成密闭的微通道。即基片和盖片的密封。根据材料的不同，可选用不同的键合方法式也各有不同，常用的键合包括方法有：热键合、静电键合、胶黏键合、表面改性键合等方法。热键合的基本原理是是将材料加热到稍低于其玻璃化温度，使材料具有较高的塑性，但不至于变为流体破坏微结构，施加一定的压力，使上下两层不可逆的封合在一起；静电键合是在键合过程中施加电场升高温度使其键合，但一般只能用于玻璃，石英与硅片的键合，并且规模小，生产率低；胶黏键合是借助粘性材料进行粘连，胶黏剂通常分为两种，一种是液体类胶黏剂，其缺点是易渗透到微结构中造成堵塞；另一种是胶膜，但胶膜厚度的不精确也会影响微结构高度，同时微通道中样品与胶膜接触会污染样品或发生非特异性结合，导致芯片无法正常使用；表面改性键合是将PDMS的键合接触面用氧等离子体进行改性，使表面形成大量的羧基，接触面充分接触后形成大量共价键，使材料形成稳固的不可逆封接，这种键合工艺较为复杂且材料容易丧失表面活性。因此缺乏一种成本较低，操作简便且可逆的键合方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术难点，提供了一种可逆键合微流控芯片的方法。该方法可用于PMMA、PC、玻璃、硅片等硬质材料之间的键合，或不适用于等离子体、静电、热压等技术的键合方法。采用夹具进行键合，该方法操作简单，成本低廉，为微流控芯片的可逆键合提供键合方法。所述的微流控芯片结构包括七层，自上而下依次是顶层夹具、过渡层、盖片、密封层、基片、过渡层和底层夹具。

本发明的技术方案：

一种可逆键合微流控芯片的方法，对于硬质材料的微流控芯片之间的键合，不采取直接键合方式，操作过程如下：

(1)在带有进样口的盖片(1)上旋涂一层PDMS涂层a(2)，根据基片(3)上的微通道结构，在PDMS涂层a(2)上开窗；

(2)在两片尺寸相同的透明硬质材料(6)上加工均布通孔，其中一片加工进样口(4)作为顶层夹具，另一片作为底层夹具；在两片夹具的夹持面上分别旋涂一层PDMS层b(5)，将带有微通道的基片(3)放于底层夹具(6)上，将旋涂有PDMS涂层a(2)的盖片(1)与基片(3)对准贴合，PDMS涂层a(2)位于盖片(1)与基片(3)之间；最后将顶层夹具置于盖片(1)上，螺栓拧紧；