一種微流控芯片的封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微流控器件及其制備方法，尤其涉及一種微流控芯片的封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控技術(shù)一般是指利用微尺度下流體的流動性質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)分離，檢測并輔以某些主動、被動操控措施的技術(shù)，微流體的流體力學(xué)特征為層流和低雷諾數(shù)，將生物化學(xué)分析技術(shù)比如樣品合成、分離、檢測及細(xì)胞培養(yǎng)、包裹、篩選等操作手段縮微到微尺度流道里進(jìn)行，并且集成到一塊幾平方厘米的芯片上，便稱之為微濟(jì)控芯片，通常亦稱為芯片實(shí)驗(yàn)室。相比于其他分析工具，微流控芯片的顯著特征在于試劑消耗量極小，極大的降低操作成本。皮升甚至納升級別的流體容積將會導(dǎo)致極高的分析效率，許多操作可以在數(shù)十秒之內(nèi)自動完成。“微全分析系統(tǒng)”的概念也可以應(yīng)用在微流控芯片上，即將可以實(shí)現(xiàn)各種不同功能的多個(gè)部件一起集成在芯片面積上，形成完整的微流控系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出功能齊全、小型化的便攜式檢測儀器，未來有望大量產(chǎn)業(yè)化使用。
[0003]目前，制備微流控芯片的材料主要有玻璃和聚合物兩大類，其中用玻璃制備微流控芯片不僅加工技術(shù)要求高，需專用的設(shè)備，而且每片芯片需要單獨(dú)刻蝕，通道形狀和尺寸難以精確控制，封裝難度大，難以采用模具大批量生產(chǎn)，價(jià)格比較昂貴，限制了其應(yīng)用。于是近年來用聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等，制備微流控芯片的方法得到發(fā)展，其制備方法主要有壓印、注塑、澆鑄、直接貼合、熱壓等方法。由于聚合物價(jià)格低廉，良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、透光性，加工時(shí)間短，制備工藝簡單，與玻璃、硅片相比有著獨(dú)特的優(yōu)異性能以及更容易封裝，因而用聚合物制備微流控芯片具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
[0004]但是現(xiàn)有的封裝聚合物微流控芯片(如PDMS微流控芯片)的方法和技術(shù)仍然還存在著很多的缺點(diǎn)和不足，限制了微流控芯片的批量化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。大部分聚合物微流控芯片的封裝方法和技術(shù)需要對材料表面進(jìn)行改性處理，設(shè)備昂貴，有一定的時(shí)間限制，成本高，且需要用額外的粘合劑進(jìn)行封裝，會有微通道堵塞、粘合劑分布不均、微通道清洗困難等問題。專利CN 102380428 A公開了一種基于水凝膠的聚合物微流控芯片的溶劑封裝方法，封裝前要用水凝膠填充微通道，封裝后還有對微通道進(jìn)行清洗，而且由于微流控芯片的通道微小，通常寬度和深度僅幾十微米，甚至更小，清洗非常困難，所使用的封裝工藝復(fù)雜，封裝強(qiáng)度小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微流控芯片的封裝方法。
[0006]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種微流控芯片的封裝方法，包括以下步驟:
[0008](I)制備帶有微通道的PDMS基片；
[0009](2)將所述PDMS基片和蓋片對準(zhǔn)貼合；
[0010](3)將對準(zhǔn)貼合的PDMS基片和蓋片置于160°c-200°c溫度下，保溫一段時(shí)間。
[0011]優(yōu)選地，所述蓋片材料為PDMS、玻璃和硅片中任一種。
[0012]優(yōu)選地，所述保溫時(shí)間不少于4小時(shí)。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟(I)的具體步驟為:將掩模板上的微通道圖案轉(zhuǎn)移到微通道復(fù)制模板上，將PDMS與交聯(lián)劑混合，澆鑄、旋涂或刮涂到所述微通道復(fù)制模板上，固化，然后把PDMS基片從所述微通道復(fù)制模板上剝離下來，得到帶有微通道的PDMS基片。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟(2)的具體步驟為:將所述PDMS基片保持清潔，將蓋片清洗，干燥，通過對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)貼合。
[0015]優(yōu)選地，所述保溫是置于烘箱或恒溫箱中保溫。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種微流控芯片的封裝方法，包括以下步驟:制備帶有微通道的I3DMS基片；將所述PDMS基片和蓋片對準(zhǔn)貼合;將對準(zhǔn)貼合的PDMS基片和蓋片置于160°C_200°C溫度下，保溫一段時(shí)間。因?yàn)镻DMS在高溫下會發(fā)生表面變形，無法完成封裝，本領(lǐng)域技術(shù)人員存在PDMS不能承受高溫的技術(shù)偏見，所以從未有人考慮過采用高溫來進(jìn)行PDMS基片的封裝，本發(fā)明采用160°C_200°C溫度高溫封裝的方式進(jìn)行PDMS微流控芯片的封裝，封裝容易、封裝強(qiáng)度大，而且通過這個(gè)溫度控制，不會使得PDMS表面變性，不會影響其性能，低于160°C無法實(shí)現(xiàn)封裝，高于200°CPDMS基片會變性;整個(gè)工藝過程不需要對基材表面進(jìn)行改性、涂覆粘合劑或者在微通道內(nèi)填充水凝膠等操作，避免了通道堵塞、清洗通道等問題；工藝簡單所需要的設(shè)備少、流程短、成本低、可以一次性封裝多片、生產(chǎn)效率高;能夠批量封裝多種尺寸規(guī)格的微流控芯片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1:
[0018]1、帶有微通道的PDMS薄膜的制備:
[0019]制備一具有微通道圖案的掩模板，利用光刻、顯影、化學(xué)腐蝕等技術(shù)將掩模板上的微通道圖案轉(zhuǎn)移到硅片或者玻璃片上，獲得微通道復(fù)制模板。將聚二甲基硅氧烷(PDMS)與交聯(lián)劑按照一定的比例混合后，然后進(jìn)行抽真空將混合液中的氣泡去除干凈，按照所需要的厚度，澆鑄、旋涂或刮涂等)到所述微通道復(fù)制模板上，在一定的溫度下固化一段時(shí)間，然后把TOMS薄膜從所述微通道復(fù)制模板上剝離下來，獲得帶有微通道的PDMS薄膜，模板微通道圖案被復(fù)制到了PDMS薄膜上了，最后把PMDS薄膜邊緣不平整的地方切除，得到所需要的尺寸和形狀。
[0020]2、芯片的貼合:
[0021 ]將所述PDMS基片保持清潔，將待貼合的蓋片清洗，干燥，所述蓋片為玻璃片，利用對準(zhǔn)標(biāo)記將所述PDMS基片和所述蓋片進(jìn)行對準(zhǔn)貼合，得到貼合好的微流控芯片。
[0022]3、芯片的封裝:
[0023]將貼合好的微流控芯片在烘箱、恒溫爐或者其他的恒溫裝置中在160°C下保溫6個(gè)小時(shí)，使所述I3DMS基片和所述蓋片更好的粘合到一起以提高微流控芯片的封裝強(qiáng)度，完成PDMS微流控芯片的封裝。封裝溫度非常重要，溫度太低無法完成封裝，溫度過高，則會導(dǎo)致PDMS表面變性，同樣無法完成封裝。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]1、帶有微通道的PDMS薄膜的制備:
[0026]制備一具有微通道圖案的掩模板，利用光刻、顯影、化學(xué)腐蝕等技術(shù)將掩模板上的微通道圖案轉(zhuǎn)移到硅片或者玻璃片上，獲得微通道復(fù)制模板。將聚二甲基硅氧烷(PDMS)與交聯(lián)劑按照一定的比例混合后，然后進(jìn)行抽真空將混合液中的氣泡去除干凈，按照所需要的厚度，澆鑄、旋涂或刮涂等)到所述微通道復(fù)制模板上，在一定的溫度下固化一段時(shí)間，然后把PDMS薄膜從所述微通道復(fù)制模板上剝離下來，獲得帶有微通道的PDMS薄膜，模板微通道圖案被復(fù)制到了PDMS薄膜上了，最后把PMDS薄膜邊緣不平整的地方切除，得到所需要的尺寸和形狀。
[0027]2、芯片的貼合:
[0028]將所述PDMS基片保持清潔，將待貼合的蓋片清洗，干燥，所述蓋片為硅片，利用對準(zhǔn)標(biāo)記將所述PDMS基片和所述蓋片進(jìn)行對準(zhǔn)貼合，得到貼合好的微流控芯片。
[0029]3、芯片的封裝:
[0030]將貼合好的微流控芯片在烘箱、恒溫爐或者其他的恒溫裝置中在180°C下保溫5個(gè)小時(shí)，使所述I3DMS基片和所述蓋片更好的粘合到一起以提高微流控芯片的封裝強(qiáng)度，完成PDMS微流控芯片的封裝。
[0031]實(shí)施例3:
[0032]1、帶有微通道的PDMS薄膜的制備:
[0033]制備一具有微通道圖案的掩模板，利用光刻、顯影、化學(xué)腐蝕等技術(shù)將掩模板上的微通道圖案轉(zhuǎn)移到硅片或者玻璃片上，獲得微通道復(fù)制模板。將聚二甲基硅氧烷(PDMS)與交聯(lián)劑按照一定的比例混合后，然后進(jìn)行抽真空將混合液中的氣泡去除干凈，按照所需要的厚度，澆鑄、旋涂或刮涂等)到所述微通道復(fù)制模板上，在一定的溫度下固化一段時(shí)間，然后把PDMS薄膜從所述微通道復(fù)制模板上剝離下來，獲得帶有微通道的PDMS薄膜，模板微通道圖案被復(fù)制到了PDMS薄膜上了，最后把PMDS薄膜邊緣不平整的地方切除，得到所需要的尺寸和形狀。
[0034]2、芯片的貼合:
[0035]將所述PDMS基片保持清潔，將待貼合的蓋片清洗，干燥，所述蓋片為PDMS片，利用對準(zhǔn)標(biāo)記將所述PDMS基片和所述蓋片進(jìn)行對準(zhǔn)貼合，得到貼合好的微流控芯片。
[0036]3、芯片的封裝:
[0037]將貼合好的微流控芯片在烘箱、恒溫爐或者其他的恒溫裝置中在200°C下保溫4個(gè)小時(shí)，使所述I3DMS基片和所述蓋片更好的粘合到一起以提高微流控芯片的封裝強(qiáng)度，完成PDMS微流控芯片的封裝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微流控芯片的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)制備帶有微通道的PDMS基片； (2)將所述PDMS基片和蓋片對準(zhǔn)貼合； (3)將對準(zhǔn)貼合的PDMS基片和蓋片置于160°C_200°C溫度下，保溫一段時(shí)間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片的封裝方法，其特征在于，所述蓋片材料為PDMS、玻璃和娃片中任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片的封裝方法，其特征在于，所述保溫時(shí)間不少于4小時(shí)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片的封裝方法，其特征在于，所述步驟(I)的具體步驟為:將掩模板上的微通道圖案轉(zhuǎn)移到微通道復(fù)制模板上，將PDMS與交聯(lián)劑混合，澆鑄、旋涂或刮涂到所述微通道復(fù)制模板上，固化，然后把PDMS基片從所述微通道復(fù)制模板上剝離下來，得到帶有微通道的PDMS基片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片的封裝方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體步驟為:將所述PDMS基片保持清潔，將蓋片清洗，干燥，通過對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)貼合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片的封裝方法，其特征在于，所述保溫是置于烘箱或恒溫箱中保溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微流控芯片的封裝方法，包括以下步驟：制備帶有微通道的PDMS基片；將所述PDMS基片和蓋片對準(zhǔn)貼合；將對準(zhǔn)貼合的PDMS基片和蓋片置于160℃-200℃溫度下，保溫一段時(shí)間。因?yàn)镻DMS在高溫下會發(fā)生表面變形，無法完成封裝，所以從未有人考慮過采用高溫來進(jìn)行PDMS基片的封裝，本發(fā)明采用160℃-200℃溫度高溫封裝的方式進(jìn)行PDMS微流控芯片的封裝，封裝容易、封裝強(qiáng)度大，而且通過這個(gè)溫度控制，不會使得PDMS表面變性，不會影響其性能。
【IPC分類】B01L3/00
【公開號】CN105498868
【申請?zhí)枴緾N201510805342
【發(fā)明人】金名亮, 吳俊 , 水玲玲, 周國富
【申請人】華南師范大學(xué), 深圳市國華光電研究院, 深圳市星國華先進(jìn)裝備科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月20日