[发明专利]一种微流控芯片微通道的激光制备方法

说明书

本发明公开一种微流控芯片微通道的激光刻蚀制备方法，包括如下步骤：清洗由高聚物材料制成的基板的表面，去除基板表面附着物；将基板置于移动平台，使用气体激光器出射的激光对基板进行刻蚀形成微通道，同时，测量出微通道两侧热影响区的宽度值；对微通道的两侧进行多次激光刻蚀，形成横截面为梯形的微通道，每次刻蚀前，以上一次刻蚀位置为原点，移动平台带动基板横向平移热影响区宽度值的距离；将激光刻蚀后的基板进行退火处理，然后将盖片与所述基板热压合，得到微流控芯片。本方法无需复杂计算，仅测量一次刻蚀后侧面热影响区的宽度值，然后横向平移该宽度值进行多次刻蚀就可得到形貌良好的梯形微通道，并且该微通道底面平坦，表面粗糙度小。

技术领域

本发明涉及微流控芯片的制造工艺领域。更具体地，涉及一种微流控芯片微通道的激光制备方法。

背景技术

随着研究尺度的延伸，基于微通道的微流控芯片可以实现从试样处理到检测的整体微型化、便携化、集成化，最大限度地把实验室的功能转移其中。在实际应用中，大多数微流体芯片需要在兼容材料上集成不同尺寸的微流体通道，激光刻蚀法由于操作灵活方便、通道尺寸可控是制备微通道的常用方法。由于微通道是微流控芯片最基本的组成部分，其性能直接决定芯片的质量，而横截面形状和表面粗糙程度是影响微通道性能的最主要因素。

2002年Klank等首次使用商用的CO₂激光器在PMMA基板上制备了微通道。由于激光的高斯分布，能量从中心向两侧递减，因此制备出的微通道横截面呈三角形。三角形横截面具有流体流速受限、压强差较大的问题。随后，Samant通过静态5次刻蚀法制备出小面积的热影响区(HAZ)和低的表面粗糙度(Ra)；但横截面为尖锐的三角形，影响微通道的性能。2017年Zhang等通过CO₂激光两次移动刻蚀在PMMA基板上获得了较好的梯形横截面微通道。第一次激光刻蚀后，计算第二次激光刻蚀所需要的功率、扫描速率、偏移比，最终在45％偏移比下二次刻蚀得到梯形微通道。这种方法制备的梯形微通道形貌较好，只有少许的缺口，但存在二次激光参数需要复杂的计算的问题，实用性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片微通道的激光制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种微流控芯片微通道的激光刻蚀制备方法，包括如下步骤：

清洗由高聚物材料制成的基板的表面，去除基板表面附着物；

将基板置于移动平台，使用气体激光器出射的激光对基板进行刻蚀形成微通道，同时，测量出微通道两侧热影响区的宽度值；

对微通道的两侧进行多次激光刻蚀，形成横截面为梯形的微通道，每次刻蚀前，以上一次刻蚀位置为原点，所述移动平台带动基板横向平移所述热影响区宽度值的距离；

将激光刻蚀后的基板进行退火处理，然后将盖片与所述基板热压合，得到微流控芯片。

优选地，以首次进行激光刻蚀的位置为原点，所述移动平台带动基板向微通道的一侧横向平移所述热影响区宽度值的距离，对微通道的一侧进行第二次刻蚀；

以第二次刻蚀位置为原点，所述移动平台带动基板平移所述热影响区宽度值的距离，对微通道的一侧进行第三次刻蚀；

以第三次刻蚀位置为原点，所述移动平台带动基板平移所述热影响区宽度值的距离，对微通道的一侧进行第四次刻蚀；

以首次刻蚀位置为原点，所述移动平台带动基板向微通道的另一侧平移所述热影响区宽度值的距离，对微通道的另一侧进行第五次刻蚀；

以第五次刻蚀位置为原点，所述移动平台带动基板平移所述热影响区宽度值的距离，对微通道的另一侧进行第六次刻蚀；

以第六次刻蚀位置为原点，所述移动平台带动基板平移所述热影响区宽度值的距离，对微通道的另一侧进行第七次刻蚀。