微流控设备芯片制造技术

2025-11-13 19:07:35

目前,简单的微流控装置是通过将具有微通道的聚合物(通过复制软光刻成型)与平板表面(例如载玻片)结合而构成的。用光刻复制成型制作微流控芯片的常见聚合物是PDMS。PDMS透明,生物相容性好,(与隆胸使用的硅橡胶非常相似),是一种可变形廉价的弹性体。浇注成型与玻璃容易结合。由于这些优点,被广泛应用于研究室。制作简单的微流控设备微芯片需要几个步骤,本文介绍了用软光刻技术制作微流控芯片的方法。

1、微流控芯片通道设计:

微芯片的制造,首先需要用专用软件设计微通道。设计完成后,可以通过激光直写技术转移到口罩上的:常见的模板是镀铬玻璃板或塑料薄膜。这个可以交给专业的制造商。因此,微细结构用UV不透明油墨印刷(基材为塑料薄膜时),或蚀刻成铬。

2、用光刻法制备微芯片阳模:

该步骤将掩模上的微结构转移到模具中形成微通道。微结构被“雕刻”在模具中,通过复制工艺形成与“雕刻”结构相反的微通道,转移到制造微芯片的材料中。

(1)清漆树脂应按平面所需厚度涂抹

(2)将口罩放在光致抗蚀剂上,贴紧后用紫外光曝光。因此,像SU-8这样的负型树脂,暴露在紫外光下固化的代表性通道只有一部分,模具的其他部分由不透明区域的掩模保护。

(3)将模具浸渍在能够蚀刻不暴露于紫外光的树脂区域的溶剂中,完成显影工序。

(4)我们得到了具有微流控结构的阳模具,并有口罩上图案的光胶复制品(微通道在模具上制作浮雕)。通道的高度由晶片板上的原光粘接剂的厚度决定。然后,用硅烷处理模具,以便在成形工序中容易脱模(参照下一节)。

3、微芯片成型:

(1)成型工艺允许模具批量生产微芯片。

(2)PDMS液体和交联剂(用于固化PDMS)的混合物倒入模具中,高温加热。

(3)PDMS固化后,可从模具上拆下。获取具有微通道的PDMS块。

(4)微流控设备的输入输出用与连接管路大小相同的PDMS打孔器打孔,以便能注入流体进行将来的实验。

(5)对带有微通道的PDMS块的表面和载玻片进行等离子体处理。

(6)通过等离子处理,将PDMS与玻璃永久结合,形成密闭的微芯片。该芯片目前正在准备连接微流控储液槽和泵的微流体管。Tygon管和Teflon管是常用的微流体管。

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