[发明专利]基于工业标准印刷电路板工艺的新型微流控芯片制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于微乳液滴制备的新型微流控芯片的制作方法，属于微流控芯片的制作技术领域。

 

背景技术

目前，微流控系统已经成为微机电系统的一个重要分支，具有尺寸小，无效体积小，功耗低，控制精度高，响应速度快等优点，主要应用于生物检测、微乳液成型、先进功能材料制备等方面。

比较常见的微流控芯片的制作方法主要有三种，分别为刻蚀成型、软光刻铸造、毛细玻璃管装配。文献1（Physics of Fluids, 2005, 17: 013601）报道的硅基微通道工艺，采用体硅刻蚀工艺进行制作，加工尺寸深宽比大，加工精度高，得到的微通道器件可耐高压（13.6个标准大气压）。文献2（Science, 2005, 308: 537-541）报道了毛细玻璃管微通道的制备工艺，将圆形毛细玻璃管加热后，拉制出一个圆锥形的几何外形，将这个被精确拉制的圆形毛细玻璃管装配到一个方形的玻璃毛细管中，就形成了微流汇聚型微流控芯片。中国发明专利CN102580799A公开了一种毛细玻璃管装配工艺，首先按照设计的通道结构在载玻片上切割出相应的玻璃片组件，将其在基片上搭建出通道结构，将盖片键合，将圆形毛细玻璃管与聚四氟乙烯管装配至组件玻璃片通道，从而形成微流汇聚型微流控芯片。文献3（Analytical Chemistry, 1998, 70(23): 4974-4984）报道了一种软光刻铸造聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道的制作方法，利用光刻技术在硅片上制作铸造模具，再将PDMS预聚物浇注在模具上固化，然后将PDMS揭下，并与玻璃键合，从而形成微流控芯片。 

刻蚀成型法成本过高、成品率低、加工周期长，且国内代加工的单位少，与外部管路的连接需要另行设计专用的夹具；毛细玻璃管装配法基于手工制作，重复性较差；软光刻铸造法重复性好，制作简单，但由于PDMS等聚合物材料具有透气性，且易变形，更重要的是，PDMS与多种油相有机溶剂相溶，使得PDMS微流控芯片的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有微流控芯片制作中存在的问题，提出一种新型制作工艺，该工艺基于工业标准的印刷电路板（PCB）技术，结合表面处理工艺制作微流控芯片；制成的微流控芯片一致性好，研制周期短，制作成本低，可批量生产，且所制备的微流控芯片适用于多种有机溶剂的微流控芯片的制作方法。

本发明的计数方式：一种微流控芯片的制作方法，包括如下步骤：

（1）根据预先设计微流控芯片的微通道结构和流体出入孔，设计微流控芯片的PCB板的几何形状；利用标准的PCB板设计软件，绘制PCB板图，其中，微通道的宽度为150-1000微米，流体出入通孔直径1.2至3毫米；

（2）根据绘制PCB板图在选好的覆铜厚度15至90微米的基材上将微通道结构刻蚀出来，同时打出流体出入通孔，然后进行镀金，得到微流控芯片主体；其中，镀金厚度1至3微米；基材厚度为0.6至3毫米；

（3）取450-650微升的紫外固化胶，使用匀胶机在载玻片表面，以匀胶速度为1500-5000转/分钟，时间30-60秒进行均匀涂胶；

（4）将步骤3制备的得到的载玻片有胶面与步骤2制备得到的微流控芯片主体贴合，施加均匀载荷夹紧；

（5）将微流控芯片主体与载玻片在夹紧状态下放置在紫外固化盒中，在功率为4至400瓦，固化1分钟至2小时，取出后静置24小时，即得到微流控芯片。

进一步，所述步骤3还可以为：取450-650微升的紫外固化胶，将紫外固化胶与乙醇以体积比为1:1-10:1混合后，使用匀胶机在载玻片表面，以匀胶速度为1500-5000转/分钟，时间30-60秒进行均匀涂胶。

进一步，所述的基材包括纸基材、玻璃布基材、环氧树脂类基材、聚酯树脂类基材、耐热热塑性基材或挠性覆铜箔基材。

进一步，所述载玻片为钠玻璃、钾玻璃、铝镁玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃或石英玻璃。

本发明提供的制作方法具有以下优点：

1、本发明所用的材料为标准型号的载玻片和可批量生产的基于工业标准的PCB板，PCB工艺标准化程度高，成品率高，工艺参数调整方便，成本低，且耐有机溶剂腐蚀，不易吸附样品。 

2、本发明涉及的制作环境不依赖于超净制作环境，在普通的实验室即可完成。

3、本发明涉及的采取紫外固化的键合技术不需要超净和高温环境。