[发明专利]多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片

说明书

本发明提供一种多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，其中的多尺度微流控芯片的制作方法，包括：第一金属模芯制作步骤，采用MEMS加工技术制作形成具有第一预设形状的第一金属模芯，所述第一金属模芯的结构尺寸为亚微米到微米量级；第二模具制作步骤，采用传统机加工技术制作形成具有第二预设形状的第二模具，所述第二模具的结构尺寸为毫米至厘米量级；嵌套注塑成型步骤，将所述第一金属模芯与所述第二模具相对间隔布置形成嵌套，以使两者之间形成待制作微流控芯片的填充成型空间，向所述填充成型空间内填充注塑材料，所述注塑材料冷却开模后得到所述多尺度微流控芯片。本发明的制作方法制作的一体化高精度多尺度微流控芯片更加可靠且结构更加紧凑、体积更小。

技术领域

本发明属于微流控芯片制造技术领域，具体涉及一种多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片。

背景技术

微流控芯片加工的核心方法一般采用类似半导体工艺的微机电加工技术 (MEMS加工技术)，在芯片上构建微米或亚微米精细结构或微流路系统，从而实现生物、医学或化学功能的集成。而随着微流控技术在各个领域的应用发展，微流控芯片集成单元越来越多，集成规模也越来越大，使得芯片设计更加复杂，大量的微流控芯片须同时具有微米/亚微米级精细结构以及毫米/厘米量级的大尺寸结构。面对上述在同一芯片上实现多尺度加工的要求，目前现有的 MEMS技术更适合制作精细结构，在加工大尺寸结构上非常困难；而传统的机械加工方法无法实现微米乃至亚微米结构的制作。由此，一些工艺方法通过粘合两种尺寸的芯片来满足多尺度微流控芯片的加工要求，但组合起来的芯片精度不高且易发生开裂渗漏等质量问题，不适合大规模生产。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，制作形成的微流控芯片具有一体化高精度多尺度结构，与现有技术中的多片键合的微流控芯片相比，本发明的制作方法制作的多尺度微流控芯片更加可靠且结构更加紧凑、体积更小。

为了解决上述问题，本发明提供一种多尺度微流控芯片的制作方法，包括：

第一金属模芯制作步骤，采用MEMS加工技术制作形成具有第一预设形状的第一金属模芯，所述第一金属模芯的结构尺寸为亚微米到微米量级；

第二模具制作步骤，采用传统机加工技术制作形成具有第二预设形状的第二模具，所述第二模具的结构尺寸为毫米至厘米量级；

嵌套注塑成型步骤，将所述第一金属模芯与所述第二模具相对间隔布置形成嵌套，以使两者之间形成待制作微流控芯片的填充成型空间，向所述填充成型空间内填充注塑材料，所述注塑材料冷却开模后得到所述多尺度微流控芯片。

优选地，所述第一金属模芯制作步骤中具体包括：

选择玻璃盘作为基板，并对其进行清洗；

在所述玻璃盘的一侧上均匀涂布光刻胶并烘干得到光刻胶层；

对所述光刻胶层采用光刻工艺处理后显影得到具有预设图案的胶结构；

在所述胶结构的基础上采用微电铸工艺得到基于所述胶结构上的所述第一金属模芯；

去除所述胶结构得到所述第一金属模芯。

优选地，所述光刻胶为SU-8负性光刻胶或Az负性光刻胶；和/或，所述光刻工艺具体为通过365nm紫外光照射镀Cr掩膜版，将预设图案投射到所述光刻胶层上。

优选地，所述微电铸工艺是在所述光刻胶层上电沉积一定厚度的金属层，所述电沉积特征厚度为10μm-1000μm。

优选地，所述金属层为Zn、Fe、Cu、Ni、Cr、Au、Ag、Sn中的任意一种金属或至少两种金属形成的合金。

优选地，所述第二模具制作步骤中具体包括：

设计所述第二模具的3D结构；