專利名稱：一種以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法
一種以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法，屬于微流控芯片領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
微流控芯片又稱微流控芯片實(shí)驗(yàn)室，指的是在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建的化 學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室。它把化學(xué)和生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)，細(xì)胞培 養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體 貫穿整個(gè)系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)常規(guī)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種具有彈性的高分子聚合物，通常它是由PDMS預(yù)聚 體和固化劑按照一定的體積比(質(zhì)量比)混合并聚合而成。PDMS具有非常理想的材料特 性良好的絕緣性，能承受高壓，熱穩(wěn)定性高，適合加工各種生化反應(yīng)芯片，具有很高的生物 兼容性和氣體通透性，可以用于細(xì)胞培養(yǎng)；彈性模量低，適合制作多種微流控芯片。目前，PDMS芯片通常采用兩種鍵合方法可逆鍵合和不可逆鍵合。可逆鍵合法是 將兩片新鮮剝離的PDMS芯片直接貼合在一起，并經(jīng)過(guò)保溫處理后鍵合在一起，但是，鍵合 的強(qiáng)度比較低，而且容易發(fā)生泄漏現(xiàn)象；不可逆鍵合法采用氧等離子體處理PDMS表面，或 者用紫外線照射PDMS表面，然后將兩者直接貼合在一起，再經(jīng)過(guò)保溫處理后實(shí)現(xiàn)不可逆鍵 合。無(wú)論是氧等離子體處理表面還是紫外線照射處理表面方式，都需要特定的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)， 而且對(duì)設(shè)備的整體要求比較高。在公開(kāi)號(hào)為CN1683443A的國(guó)家發(fā)明專利“一種以聚二甲基 硅氧烷為基材的芯片簡(jiǎn)易不可逆鍵合方法”介紹了一種PDMS芯片之間的簡(jiǎn)易鍵合方法。其 鍵合過(guò)程如下，將制備好的PDMS組件置于氨水中浸泡10-30分鐘，取出，用去離子水沖洗干 凈，兩片組件對(duì)粘并置于烘箱中烘烤，則實(shí)現(xiàn)不可逆鍵合。該方法雖然對(duì)設(shè)備的要求不高， 但是，鍵合只是局限于PDMS與PDMS、玻璃之間，使用范圍窄，鍵合強(qiáng)度低。上述各種不可逆鍵合方法有以下缺點(diǎn)1)采用氧等離子體處理鍵合表面的方法，對(duì)設(shè)備要求比較高，鍵合成本比較高，同 時(shí)，由于受設(shè)備本身的局限，處理后的PDMS芯片不能在第一時(shí)間發(fā)生鍵合，對(duì)鍵合強(qiáng)度產(chǎn) 生一定的影響；2)公開(kāi)號(hào)為CN1683443A的國(guó)家發(fā)明專利，該方法不需要特定的設(shè)備，鍵合成本低 廉，但是鍵合使用范圍窄，鍵合強(qiáng)度低，鍵合成功率低；發(fā)明的內(nèi)容為了克服現(xiàn)有方法中上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種新的以聚二甲基硅氧烷為基材 的不可逆鍵合方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法，具體包 括如下步驟步驟1 將PDMS鍵合組件置于分析純的丙酮中超聲清洗，并吹干；步驟2 將PDMS鍵合組件置于分析純的異丙醇三中超聲清洗，并吹干；
步驟3 將與PDMS鍵合的組件，即基底組件置于分析純的乙醇中超聲清洗，去離 子水沖洗，并吹干；所述的基底組件材料為PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅片、石英、玻
^^ ο步驟4 將PDMS鍵合組件和基底組件置于烘箱中烘烤；步驟5 用電暈放電儀對(duì)PDMS鍵合組件和基底組件的貼合面分別處理；步驟6 將PDMS鍵合組件和基底組件直接貼合，完成鍵合；所述步驟5和步驟6之 間時(shí)間間距不超過(guò)1分鐘。為了增加步驟6中PDMS鍵合組件和基底組件之間貼合的強(qiáng)度，在PDMS鍵合組 件貼合面的另一面貼合一片用去離子水沖洗過(guò)并吹干的蓋片組件，并用夾子對(duì)蓋片組件、 PDMS鍵合組件和基底組件形成的三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行夾持3-4天后，取下夾子和蓋片組件，完成 鍵合。本發(fā)明的有益效果是1)不需要氧等離子體處理等高昂設(shè)備，鍵合成本低廉，加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，成品率 高，性價(jià)比高，鍵合強(qiáng)度高；2)可供選擇的鍵合基底材料廣泛，不局限于PDMS，可以是聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、玻璃、硅片或石英；


圖IPDMS鍵合組件示意2基底組件示意3蓋片組件示意4實(shí)施例1中鍵合過(guò)程示意5實(shí)施例1中鍵合完成圖其中，圖4中1-蓋片組件；2-鍵合組件；3-基底組件
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一參閱圖1-圖5，本實(shí)施例是一種以PDMS為鍵合組件材料，以PDMS為基底組件材料 的不可逆鍵合方法，具體包括如下步驟步驟1 將PDMS鍵合組件2置于分析純的丙酮中超聲清洗，并吹干，鍵合組件2參 閱圖1 ；步驟2 將PDMS鍵合組件2置于分析純的異丙醇中超聲清洗，并吹干；步驟3 將PDMS基底組件3置于分析純的乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，并吹 干，基底組件3參閱圖2;步驟4 將PDMS鍵合組件2和基底組件3置于80度的烘箱中烘烤10分鐘；步驟5 在型號(hào)為BD-20ACV的電暈放電儀的最高強(qiáng)度下，對(duì)PDMS鍵合組件2和基 底組件3的貼合面分別處理20秒；步驟6 將PDMS鍵合組件2和PDMS基底組件3直接貼合，為了增加PDMS鍵合組 件2和PDMS基底組件3之間貼合的強(qiáng)度，在PDMS鍵合組件2貼合面的另一面貼合一片用去離子水沖洗過(guò)并吹干的蓋片組件1，蓋片組件參閱圖3，并用夾子對(duì)蓋片組件1、PDMS鍵合 組件2和PDMS基底組3件形成的三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行夾持3天后，參閱圖4，取下夾子和蓋片組件 1。至此，鍵合完成，參閱圖5。實(shí)施例二 本實(shí)施例是一種以PDMS為鍵合組件材料，以PMMA為基底組件材料的不可逆鍵合 方法，具體包括如下步驟步驟1 將PDMS鍵合組件置于分析純的丙酮中超聲清洗，并吹干；步驟2 將PDMS鍵合組件置于分析純的異丙醇中超聲清洗，并吹干；步驟3 將PMMA基底組件置于分析純的乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，并吹干；
步驟4 將PDMS鍵合組件和PMMA基底組件置于100度的烘箱中烘烤8分鐘；步驟5 用電暈放電儀對(duì)PDMS鍵合組件和基底組件的貼合面分別處理；步驟6 將PDMS鍵合組件和PMMA基底組件直接貼合，為了增加PDMS鍵合組件和 PMMA基底組件之間貼合的強(qiáng)度，在PDMS鍵合組件貼合面的另一面貼合一片用去離子水沖 洗過(guò)并吹干的蓋片組件，并用夾子對(duì)蓋片組件、PDMS鍵合組件和PMMA基底組件形成的三層 結(jié)構(gòu)進(jìn)行夾持4天后，取下夾子和蓋片組件。至此，鍵合完成。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種以PDMS為鍵合組件材料，以硅片為基底組件材料的不可逆鍵合 方法，具體包括如下步驟步驟1 將PDMS鍵合組件置于分析純的丙酮中超聲清洗，并吹干；步驟2 將PDMS鍵合組件置于分析純的異丙醇中超聲清洗，并吹干；步驟3 將硅片基底組件置于分析純的乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，并吹干；步驟4 將PDMS鍵合組件和基底組件置于120度的烘箱中烘烤5分鐘；步驟5 用電暈放電儀對(duì)PDMS鍵合組件和基底組件的貼合面分別處理；步驟6 將PDMS鍵合組件和硅片基底組件直接貼合，至此，鍵合完成。
權(quán)利要求
1.一種以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一將PDMS鍵合組件置于分析純的丙酮中超聲清洗，并吹干；步驟二 將PDMS鍵合組件置于分析純的異丙醇三中超聲清洗，并吹干；步驟三將基底組件置于分析純的乙醇中超聲清洗，去離子水沖洗，并吹干；步驟四將PDMS鍵合組件和基底組件置于烘箱中烘烤；步驟五用電暈放電儀在一定強(qiáng)度下對(duì)PDMS鍵合組件和基底組件的貼合面分別處理 一段時(shí)間；步驟六將PDMS鍵合組件和基底組件直接貼合，完成鍵合；所述步驟5和步驟6之間時(shí) 間間距不超過(guò)1分鐘。
2.一種如權(quán)利要求1所述的以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法，其特征在 于，所述步驟六替換為將PDMS鍵合組件和基底組件直接貼合，并在PDMS鍵合組件貼合面 的另一面貼合一片用去離子水沖洗過(guò)并吹干的蓋片組件，并用夾子對(duì)蓋片組件、PDMS鍵合 組件和基底組件形成的三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行夾持3-4天后，取下夾子和蓋片組件，完成鍵合。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法，其特征 在于，所述步驟三中的基底組件材料為PDMS、PMMA、硅片、玻璃或石英。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以聚二甲基硅氧烷為基材的不可逆鍵合方法，屬于微流控芯片領(lǐng)域。該方法將PDMS鍵合組件先后置于丙酮和異丙醇中超聲清洗，將基底組件在乙醇和去離子水中清洗，將PDMS鍵合組件和基底組件置于烘箱中烘烤后，用電暈放電儀對(duì)PDMS鍵合組件和基底組件的貼合面分別處理，即刻將PDMS鍵合組件和基底組件直接貼合，完成鍵合。為了增加貼合強(qiáng)度，還可以在貼合時(shí)增加蓋片組件，并用夾子夾持。本發(fā)明的有益效果是1)不需要氧等離子體處理等高昂設(shè)備，鍵合成本低廉，加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，成品率高，性價(jià)比高，鍵合強(qiáng)度高；2)可供選擇的基底材料廣泛，不局限于PDMS，可以是硅片、石英、玻璃或PMMA。
文檔編號(hào)C08J5/12GK102093583SQ20101057763
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者丁繼亮, 常洪龍, 張峰, 苑偉政, 郝思聰, 陳方璐 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)