[发明专利]一种平面八电极介电电泳旋转芯片及制作方法

说明书

本发明公开了一种平面八电极介电电泳旋转芯片，包括芯片，所述芯片的平面内封装八个电极，且八个电极分布在间隔相同的八个方位角，构成一个正八边形结构，中间围成一个电极腔；所述每个电极自下而上包括基层、过渡层以及电极层。所述每个电极由凹四边形和长方形构成轴对称图形，所述电极的基底材料为非金属硅；电极的过渡层材料为金属铬，厚度为50纳米；电极的电极层材料为导电金属金，厚度为150纳米。本发明对微粒的旋转和检测更加准确，精度更高，可操作性更强。通过对照平面四电极与八电极电旋转芯片场强分布图，实现了电场的旋转，产生的场强更大。

技术领域

本发明涉及生物芯片领域，特别涉及到一种平面八电极介电电泳旋转芯片及制作方法。

背景技术

介电电泳技术是根据微粒(细胞、病毒、大分子或其它颗粒)在介质中被电场极化的原理，实现对样品中某种特定成分的分离和富集。介电电泳力是主动操控力，属于无接触式操作，能够自由的开启和关闭，可以用来操控各种尺寸范围的微粒。在MEMS芯片中，采用较小的交流电压即可产生较大的电场梯度，减少常规电场库仑力方法中的焦耳热现象。因其对待检测的微粒破坏性低，使用更加灵活，所施加交流信号的频率和相位更加容易控制，从而被广泛应用到生物细胞的检测和分离中。由此可见，介电电泳技术的优点是过程简单，便于操作，速度快，易于实现微型化和自动化，因而具有巨大的潜力。

基于介电电泳技术的旋转芯片是指由若干电极构成，在每个电极上依次施加相位角不同的交流信号，电极腔内会形成旋转的非均匀电场。微粒在电场之中由于极化效应被极化，在旋转电场作用下发生旋转，从而实现操控微粒的目的。从国内外现状来看，介电电泳旋转芯片相关研究主要集中在平面四电极芯片平台。电极形状的设计也特别多，比如方形、双曲线型、三角形、圆形。无论电极形状如何变化，各电极所加交流电压相位总是依次相差90度。在对旋转精度要求不高的实验中应用比较广泛，但对于旋转操作要求更高的实验具有局限性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种平面八电极介电电泳旋转芯片及制作方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种平面八电极介电电泳旋转芯片，包括芯片，所述芯片的平面内封装八个电极，且八个电极分布在间隔相同的八个方位角，构成一个正八边形结构，中间围成一个电极腔；所述每个电极自下而上包括基层、过渡层以及电极层。

进一步的，所述电极腔的两个相对电极的间距为60微米。

进一步的，所述每个电极由凹四边形和长方形构成轴对称图形，凹四边形的底长20微米，侧面的宽为20微米，底侧的厚度为4微米，凹四边形凹陷的内边长为16微米，侧边的厚度为3微米，长方形的长为50微米，宽为4微米。

进一步的，所述电极的基底材料为非金属硅，电极的过渡层材料为金属铬，厚度为50纳米，电极的电极层材料为导电金属金，厚度为150纳米。

进一步的，所述每个电极按顺时针方向依次施加的交流电压信号相位差为45度。

一种平面八电极介电电泳旋转芯片的制作方法：所述芯片加工流程包括晶片准备、电极制作、微流沟道制作与键合。所述电极制作首先在芯片的底部和芯片的顶部热蒸镀Cr/Au层，厚度分别为50纳米/150纳米，然后进行紫外光刻，紫外光刻包括匀胶、软烘、曝光、显影和硬烘，将两个掩模版上的电极图形转移到玻璃芯片上，显影后的光刻胶覆盖电极部分，作为湿法腐蚀的保护层，所用光刻胶I1000；再用干法刻蚀去除电极以外没有光刻胶保护的金属层，留下玻璃芯片的电极部分。将掩模版微流沟道图形转移到玻璃芯片的底部，将光刻胶显影去除作为沟道。最后，将玻璃芯片的底部和玻璃芯片的顶部通过两层SU8热键合实现两片芯片的结合。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：