一种玻璃-PDMS微流控芯片键合方法与流程

本发明属于微流控芯片加工技术领域，具体涉及一种玻璃-pdms微流控芯片键合方法。

背景技术：

目前的pdms芯片键合通常是采用pdms与玻璃分别进行等离子处理后进行键合的方式，如专利201711450486.9。但ito玻璃在非真空状态下进行电晕或等离子处理时，ito膜和金属电极很容易被电火花击穿烧着，影响后续实验，且烧糊部分的突起也影响键合的紧密型，并且伴随很大的实验安全隐患。

为实现良好的键合，需要性能良好、真空环境的等离子处理机，但等离子处理机一般较为昂贵，普通实验人员难以承受，且进行等离子处理工艺繁琐，易产生臭氧等有害气体，对操作人员的身体造成伤害。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种玻璃-pdms微流控芯片键合方法，该方法操作简单，节约了键合的时间和成本，安全无害，且键合强度好。

实现本发明上述目的所使用的技术方案为：

一种玻璃-pdms微流控芯片键合方法，包括如下步骤：

1、将玻璃用清洗剂进行清洗；

2、将粘结剂均匀涂覆在玻璃的一表面上，形成粘结剂层；

3、将玻璃进行初次烘烤处理，使粘结剂初步固化；

4、将玻璃涂覆有粘结剂的表面与pdms芯片上开设有微流沟道的表面贴合，然后进行二次烘烤处理，使粘结剂完全固化，从而使玻璃和pdms芯片键合。

进一步，所述的玻璃基结构为钠钙玻璃、石英玻璃、钢化玻璃、ito导电玻璃或在ito导电玻璃的ito膜上镀有金属所形成的结构。

进一步，将固化剂和聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到所述的粘结剂。

进一步，所述的固化剂为硅烷偶联剂。

进一步，固化剂和聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10～15。

进一步，所述的粘结剂层的厚度不小于1μm。

进一步，初次烘烤处理的温度为70-90℃，时间为3-7min。

进一步，二次烘烤处理的温度为70-90℃，时间为90-150min。

进一步，步骤2中，粘结剂涂覆的方法为：在玻璃的一表面上滴粘结剂，然后用匀胶机匀胶15～30s，匀胶机的转速为1000～6000rpm。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

该方法无需对芯片进行等离子处理，对于ito玻璃表面金属电极的材料没有要求，能够防止镀有金属电极的ito玻璃在进行非真空等离子处理时，金属电极或ito膜被击穿的现象，提高了键合的紧密性，而且与常规的等离子处理的键合方法相比，应用的范围更加广泛。

附图说明

图1为导电玻璃基结构的结构示意图。

其中，1-ito导电玻璃、2-镍块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行说明。

实施例1

1、将ito导电玻璃(厚度为1mm)用清洗剂进行清洗，干燥；

2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后用玻璃棒搅拌均匀，得到rtv615高强度硅胶；

3、将rtv615高强度硅胶滴在ito导电玻璃镀有ito膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；

4、将ito导电玻璃在80℃下烘烤5min，使rtv615高强度硅胶初步固化；

5、取pdms芯片，pdms芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将ito导电玻璃涂覆有rtv615高强度硅胶的一面与pdms芯片上开设有微流沟道的表面贴合，在80℃下烘烤120min，使rtv615高强度硅胶完全固化，从而使ito导电玻璃和pdms芯片键合。

实施例2

1、将ito导电玻璃基结构用清洗剂进行清洗，干燥；所述的ito导电玻璃基结构为在ito导电玻璃1的ito膜上镀有镍阵列的结构，镍阵列由多个沿基片长度方向均匀密布且相互平行的镍条构成，镍阵列呈楔形，镍阵列中镍条的高度沿着镍矩阵延伸的方向依次增加。镍条由多个均匀密布的镍块2构成，相邻两镍条中的镍块2呈锯齿状分布。各镍块2呈方形，所有镍块2的宽度和长度均相等，如图1所示。

2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后，用玻璃棒搅拌均匀，得到rtv615高强度硅胶；

3、将rtv615高强度硅胶滴在ito导电玻璃基结构镀有ito膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；

4、将ito导电玻璃基结构在80℃下烘烤5min，使rtv615高强度硅胶初步固化；

5、取pdms芯片，pdms芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将ito导电玻璃基结构涂覆有rtv615高强度硅胶的一面与pdms芯片上开设有微流沟道的表面贴合，在80℃下烘烤120min，使rtv615高强度硅胶完全固化，从而使ito导电玻璃和pdms芯片键合。

实施例3

1、将普通玻璃(石英玻璃、厚度为1.1mm)用清洗剂进行清洗，干燥；

2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后用玻璃棒搅拌均匀，得到rtv615高强度胶；

3、将rtv615高强度胶滴在ito导电玻璃镀有ito膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；

4、将普通玻璃在80℃下烘烤3min，使rtv615高强度胶初步固化；

5、取pdms芯片，pdms芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将普通玻璃涂覆有rtv615高强度胶的一面与pdms芯片上开设有微流沟道的一表面贴合，在80℃下烘烤120min，使rtv615高强度胶完全固化，从而使普通玻璃和pdms芯片键合。

对比例1

1、将ito导电玻璃(厚度为1mm)用清洗剂进行清洗，干燥；

2、按照硅烷偶联剂：聚二甲基硅氧烷的体积比为1:10，将硅烷偶联剂与聚二甲基硅氧烷混合后用玻璃棒搅拌均匀，得到rtv615高强度硅胶；

3、将ito玻璃和pdms芯片分别经过低压等离子处理，其中ito玻璃镀有ito膜的一面在230w下处理15min，pdms芯片在230w下处理55s；

4、将rtv615高强度硅胶滴在ito导电玻璃镀有ito膜的表面上，然后用转速为4000rpm的匀胶机匀胶30s，形成粘结剂层；

5、将ito导电玻璃在80℃下烘烤10min，使rtv615高强度硅胶固化；

6、取pdms芯片，pdms芯片一表面开设有方形的微流沟道，微流沟道的长度为10mm，宽度为100um，深度为50um，将ito导电玻璃覆有rtv615高强度胶的一面与pdms芯片上开设有微流沟道的表面贴合，使ito导电玻璃和pdms芯片键合。

本对比例1的方法参照中国专利申请《一种新型pdms微流控芯片键合方法》(申请号201711450486.9)说明书具体实施方式中的实施例4。

试验一、本发明的玻璃-pdms微流控芯片键合方法的键合强度测试试验

测试方法：

按照实施例2的键合方法制得3片微流控芯片a，按照实施例3的键合方法制得3片微流控芯片b，按照对比例1的键合方法制得5片微流控芯片c，通过注水耐压测试不漏液条件下的3片微流控芯片a，3片微流控芯片b和5片微流控芯片c的最大耐压值。

测试结果：

3片微流控芯片a的最大耐压值分别为1.9bar、2.1bar、1.9bar，平均值为1.96bar，3片微流控芯片b的最大耐压值分别为2.6bar、2.2bar、2.3bar，平均值为2.43bar；5片微流控芯片c的最大耐压值分别为1.7bar、1.5bar、1.9bar、2.2bar、2.0bar，平均值为1.86bar，实施例2的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值为对比例1的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值的1.05倍，实施例3的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值为对比例1的键合方法所得的微流控芯片的最大耐压值的1.30倍。

由此表明，本发明的键合方法所得的微流控芯片的整体耐压更高，说明键合强度更好。