一种pdms微流控芯片中通孔结构的制作方法VIP

一种pdms微流控芯片中通孔结构的制作方法来,微流控芯片作为一种新的技术平台,在生物和化学领域受到广泛关注,是当前进展最活跃的领域之一。

制作微流控芯片的材料主要有硅片、玻璃、石英和高分子聚合物等。

其中聚二***硅氧烷,以其加工成形便利、价格廉价、耐用且化学惰性、生物相容性好等优点,在微流控芯片的加工制作中得到广泛应用。

在微流控芯片的制作过程中,形成通孔结构用于微流控芯片与外界连接或连通不同结构层的微管道和微腔体具有重要意义。

目前在微流控芯片上制作通孔的方法通常是采纳基于金属针管的打孔器,目测对准待通孔位置,然后利用压力切除相应位置,从而形成通孔结构[,2023,26:242-247.]。

该方法虽然简洁快捷,但是由于材料具有较大的弹性,打孔过程中往往简单因变形导致打孔位置偏移,从而损坏微流控芯片结构;另外,打孔时施力不均也简单导致形成通孔外形不规章,从而影响微流控芯片的应用。

因此,开发简捷、定位精确     且外形规整的通孔制作技术是微流控芯片应用进展和推广的关键问题之一。

创造内容本创造的目的是供应一种微流控芯片中通孔结构的制作方法,以实现微流控芯片不同结构层或微流控芯片与外界的有效、可4靠互连。

本创造供应的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于利用磁性力的帮助,将微柱或微管固定于芯片模具上拟制作通孔结构的位置,然后通过整体浇注预聚物,并固化键合,从而制作具有高深宽比深宽比5通孔结构的微流控芯片。

详细而言,微流控芯片通孔结构制作时,首先利用光刻工艺制作微流控芯片模具,并将芯片模具置于培育皿或铝箔纸捏制的容器中;接着,在容器底部对应芯片模具基片的位置放置一不锈钢、铁、镍或含铁镍的合金材料平板,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置基于磁性材料的微柱或微管;或者,在容器底部垂直对应芯片模具欲制作通孔结构的位置放置基于磁性材料的微柱,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置基于不锈钢、铁、镍或含铁镍合金材料的微柱或微管;若微流控芯片上欲制作多个通孔结构,且通孔之间相距较小,则磁性微柱可镶嵌固定于预制孔形结构的模具中,防止磁性微柱因相互磁力作用而偏移固定位置;然后,在容器内浇注由前体和固化剂混合的预聚物;固化后,抽出微柱或微管,从芯片模具上剥离,与另一基片键合,从而制作具有通孔结构的微流控芯片;或者,固化后,直接从芯片模具上剥离,与另一基片键合,保留微管作为微流控芯片的组装结构,使微流控芯片直接通过微管插接软管与外界互连。

由此可见,①多个磁性材料微柱位于芯片模具基片下方时,若微柱之间间距较大,各微柱可分别自由单独放置;若微柱之间间距较小,可将微柱镶嵌于预制的平板模具中,然后放置于芯片模具基片下方;②采纳微柱固定时,固化后,需抽出微柱形成通孔;采纳微管固定时,固定的微管可以抽出,也可以作为芯片的结构保留;③所述的通孔结构可以为微流控芯片与外界连接的开口,也可以为连通微流控芯片不同微管道层的连接结构;④微柱或微管通过磁性力的作用固定于芯片模具预定结构位置;⑤微柱或微管形状或孔径与待制作通孔结构外形或孔径相同;微柱或微管的高度大于待制作芯片层的厚度;多个磁性材料微柱位于芯片模具基片下方时,若微柱之间间距较大,各微柱可分别自由单独放查;若微柱之间间距较小,可将微柱镶嵌于预制的平板模具中,然后放置于芯片模具基片下方;采纳微柱固定时,固化后,需抽出微柱形成通孔;采纳微管固定时,固定的微管可以抽出,也可以作为芯片的结构保留。

本创造与目前常规的基于针管打孔器的通孔制作方法相比,微流控芯片成形与通孔制作一次完成,简化了微流控芯片制作工艺,而且通过微柱或微管与芯片模具固定,实施整体浇注,提高了通孔制作的精确度,保证了通孔外形的规整性,避开了形成通孔孔形不规章、损坏微管道等问题。

另外,微磁柱排布利用预制模具镶嵌固定,还可以提高通孔制作密度,实现批量化加工制作。

图1为本创造的实施例1利用不锈钢板帮助磁性微柱定位固定于芯片模具上,用以制作通孔结构的示意图2为本创造的实施例1利用磁柱帮助不锈钢微柱定位固定于芯片模具上,用以制作通孔结构的示意图3为本创造的实施例1利用磁柱帮助不锈钢微管定位固定于芯片模具上,用以制作集成连接微管结构微流控芯片的示意图4为本创造的实施例2利用镶嵌于中高密度磁柱组帮助多个不锈钢微柱高密度定位固定,以制作具有高密度通孔结构微流控芯片的示意图5为本创造的实施例3利用镶嵌于中磁柱组帮助不锈钢微柱定位固定,以制作集成连接性通孔结构微流控芯片底层芯片层的示意图6为本创造的实施例3利用镶嵌于中磁柱组帮助不锈钢微柱定位固定,以制作集成连接性通孔结构微流控芯片上层层芯片层的示意图7为本创造的实施例3利用上述微柱定位固定方法制作集成连接性通孔结构多层微流控芯片的组装示意图。

详细实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本创造的实质性特点和显著的进步。

,如图1所示,首先利用光刻工艺制作微流控芯片模具,并将芯片模具置于铝箔纸捏制的容器2中;然后,在容器底部对应芯片模具位置放置一不锈钢平板3,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置微磁柱4,以磁力固定之;固定好微磁柱后,在容器内浇注由预聚体和固化剂混合质量比10:1的预聚物,并置于80。

热板上固化小时;待固化后,移除不锈钢平板3,抽出微磁柱4,从芯片模具上剥离,并与另一平整基片键合,从而制作具有进样口和出样口通孔结构的的微流控芯片。

,如图2所示,首先利用光刻工艺制作微流控芯片模具1,并将芯片模具1置于铝箔纸捏制的容器2中;然后,在容器底部垂直对应芯片模具欲制作通孔结构的位置放置磁柱5,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置不锈钢微柱6,以磁力固定之;固定好微磁柱后,在容器内浇注由预聚体和固化剂混合质量比10:1的预聚物,并置于80。

热板上固化1小时;待固化后,移除磁柱5,抽出不锈钢微柱6,从芯片模具上剥离,并与另一平整基片键合,从而制作具有进样口和出样口通孔结构的微流控心片。

,可实现通孔结构和连接安装的一次完成,如图3所示,首先利用光刻工艺制作微流控芯片模具,并将芯片模具1置于铝箔纸捏制的容器2中;然后,在容器底部垂直对应芯片模具欲制作通孔结构的位置放置磁柱5,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置不锈钢微管7,以磁力固定之;固定好微管后,在容器内浇注由前体和固化剂混合10:1的预聚物,并置于热板上固化;待固化后,移除磁柱5,并从芯片模具上剥离,然后与另一平整基片键合,从而制作集成有连接微管的微流控芯片。

,且通孔之间相距较小,则相邻磁柱之间的相互磁力作用会导致磁柱的位置偏移,影响微柱的定位固定;为了避开微流控芯片上制作较高密度通孔结构时,相邻磁柱之间的相互磁力作用对微柱定位固定的影响,可采纳如下方式进行微柱固定如图4所示首先浇注一基于材料的平板8,并以打孔器在此平板上制作一组小孔,小孔中心位置与模具上待制作通孔中心基本对应,且小孔孔径等于或略小于磁性微柱直径,然后将磁性微柱一一镶嵌于小孔中固定,通过这种固定方式防止两个或多个磁柱紧密排布时因相互磁力作用导致位置偏移。

固定磁柱的模板制作完成后,将装有芯片模具的铝箔纸容器2放置于此平板模板上,并保持芯片模具欲制作通孔结构的位置与模板上磁柱位置对准,然后在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置上放置不锈钢微柱6,以磁力固定之;固定好微柱后,在容器内浇注由前体和固化剂混合10:1的预聚物,并置于热板上固化;待固化后,移除磁柱5,并从芯片模具上剥离,然后与另一平整基片键合,从而制作具有较高密度通孔结构的微流控芯片。

,如图5和图6所示,首先分别制作含微通孔结构的底层微管道层模具和上层微管道层模具,整个制作流程与实施例2操作类似,以对应位点镶嵌有磁性微柱5的平板8,置于装有芯片模具1的铝箔纸容器2下面,实现通孔位置处不锈钢微柱的固定,与实施例2不同之处在于底层芯片模具上除了以磁力固定有一组用于制作芯片开口结构的不锈钢微柱6外,还固定了一组用于制作连接通孔结构的更小直径的不锈钢微柱9。

固定好微柱后,在容器内浇注由前体和固化剂混合10:1的预聚物,并置于热板上固化;待固化后,从两个铝箔纸容器下面分别移除镶嵌磁柱的平板8,并从芯片模具上剥离,分别制得上层微管道层芯片层和底层微管道层芯片层11,将二者对准键合,最终再与一平整玻璃或基片12键合,制作完成含有连接微通孔结构的多层微流控芯片。

权利要求1、一种微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于首先将微柱或微管固定于芯片模具拟制作通孔结构的位置;然后通过整体浇注,制作具有高深宽比通孔结构的微流控芯片,系聚二***硅烷的英文缩写。

2、按权利要求1所述的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于首先利用光刻工艺制作微流控芯片模具,并将芯片模具置于培育皿或铝箔纸捏制的容器中;接着,在容器底部对应芯片模具基片的位置放置一不锈钢、铁、镍或含铁镍的合金材料平板,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置基于磁性材料的微柱或微管;或者,在容器底部垂直^应芯片模具欲制作通孔结构的位置放置基于磁性材料的微柱,并在芯片模具上方对应欲制作通孔结构的位置放置基于不锈钢、铁、镍或含铁镍合金材料的微柱或微管;然后,在容器内浇注由前体和固化剂混合的预聚物;固化后,抽出微柱或微管,从芯片模具上剥离,与另一基片键合,从而制作具有通孔结构的微流控芯片;或者,固化后,直接从芯片模具上剥离,与另一基片键合,保留微管作为微流控芯片的组装结构,使微流控芯片直接通过微管插接软管与外界互连。

3、按权利要求1或2所述的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于微柱或微孔形状和孔径与待制作通孔结构外形和孔径相同,微柱或微管的高度大于待制作芯片层的厚度。

4、按权利要求2所述的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于多个磁性材料微柱位于芯片模具基片下方时,若磁性微柱之间间距较大,各磁性微柱分别自由单独放置;若磁性微柱之间间距较小,将磁性微柱镶嵌于预制有一组小孔的平板模板中,然后放置于芯片模具基片下方。

5、按权利要求1或2所述的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于采纳磁性微柱固定时,固化后,抽出磁性微柱形成通孔;采纳磁性微管固定时,固定的微管抽出,或作为芯片的结构保留。

6、按权利要求1或2所述的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于微柱或微管通过磁性力固定于芯片模具预定的结构位置。

7、按权利要求1或2所述的微流控芯片中通孔结构的制作方法,其特征在于微流控芯片成形与通孔的制作一次完成。

8、按权利要求