專利名稱：一種基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微流體力學技術領域，特別涉及一種基于光發(fā)射二極管(LED)紫外燈光的微流體制備方法。
背景技術：
平面軟光刻法(soft lithography),是九十年代從集成電路制作技術發(fā)展起來的一種微流體快速成型方法。類似集成電路自作方法，目前的平面軟光刻法也是通過激光照射帶有圖案的掩膜版，將其下面的光刻膠涂層刻蝕，在膠膜上面形成所設計的圖案；在高溫下，該圖案固化。經(jīng)過在其表面上澆注模型膠，便將圖案轉錄給模具。常用的模型膠為聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)。PDMS固化后，其圖案表面經(jīng)常與載玻片表面相互結合，形成供容納微流體的通道。相比于基于硅片等基材的光刻技術相比，PDMS成型方法具有簡單、快速和材料費用低等特點，自2000年發(fā)明之后，迅速地在發(fā)達國家內普及，成為各個研究機構主要的微流體快速成型法。該方法可制備10微米以上通道，通道壁面深度可以大于通道寬度，即高深寬比通道。但是，該方法也延續(xù)了制備集成電路的基礎設施，即高準直激光和潔凈室。昂貴的設備和專業(yè)的環(huán)境，限制了很多沒有該基礎的科研人員采用此方法制作微流體的通道。

發(fā)明內容
本發(fā)明所解決得的技術問題克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法，操作環(huán)境可在超凈環(huán)境內完成，也可在普通暗室內完成，方便簡單，成本低，易于普及。本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案為一種基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下( I)制作膠膜將硅片置于甩膠機吸盤上，滴上光刻反膠，開動甩膠機，使光刻膠在硅片上均勻鋪開，光刻膠厚度由轉數(shù)控制；光刻膠厚度穩(wěn)定后，停下甩膠機，將硅片置于程控加熱板進行120度2分鐘烘烤，在硅片表面固化成薄膜；(2)光刻過程在薄膜表面覆蓋掩膜圖案，采用LED紫外光照射，掩膜圖案所透射的光將其下面的光刻膠變性，當浸泡在光刻膠清洗液內時，掩膜圖案以外的部分將被清洗掉，留下隆起的圖案，形成下一步澆注的模具，形成模具圖案；所述LED紫外光為20mW/cm2低功率紫外光，波光長365nm ；(3)澆注成型在150度下烘烤I小時，使模具圖案得以固化；然后將所述模具圖案表面朝上，并將此模具圖案放置在一個淺容器內；再將模型膠澆入到該淺容器內，經(jīng)過真空除氣后，加熱95度固化I小時，將模具圖案轉錄固化在膠的底部；隨后，將淺容器置于環(huán)境中，帶齊自然冷卻至室溫后，用刀切割包含圖案的部分；完畢后，揭下帶有凹槽圖案的膠；(4)封裝芯片將切下的凹槽圖案表面和硅片表面經(jīng)過激活處理，然后將兩者壓合在一起；在通道頭尾兩部分插上管接頭，并隨即用樹脂密封膠合，即構成微流體芯片。所述凹槽圖案中最小寬度為50 μ m的槽，槽的橫截面為矩形，立面高度通過調節(jié)均膠機轉數(shù)進行控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于本發(fā)明改用LED燈后，由于LED等設備比激光設備小巧，且利用20mW/cm2低功率紫外光(365nm)刻蝕涂在硅表面的有機涂層，形成最小寬度約50 μ m的槽，槽的橫截面為矩形，立面高度可以通過調節(jié)均膠機轉數(shù)進行控制，在整個工藝過程中，操作環(huán)境可在超凈環(huán)境內完成，也可在普通暗室內完成。相比于傳統(tǒng)方法，該微流體制備方法方便簡單，成本低，易于普及，使替代品和專業(yè)潔凈室轉為普通暗室成為可能。



圖1為本發(fā)明基于紫外燈光的微流體平面光刻法流程示意圖；圖2為本發(fā)明中微流體模具圖；圖3為本發(fā)明中的微流芯片圖。
具體實施例方式以下說明本發(fā)明的實施例。但以下的實施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過以下實施例對該領域的技術人員即可以實現(xiàn)本發(fā)明權利要求的全部內容。如圖1所示，本發(fā)明基于LED紫外燈光的微流體平面光刻法流程示意圖，也是本發(fā)明的一個實施流程示意圖。其中，所述的紫外光刻光源為光發(fā)射二極管(LED)光源為的手電筒，波長365nm;微芯片底模由負膠SU8制備，隨后聚合物澆注底膜之上，便形成微通道的凹槽平面。負膠烘干和光刻過程均在黃光室內完成，微芯片成型則在自然光下進行。黃光室為普通實驗室加裝暗室窗簾建成，并將普通照明燈更換為黃燈。實施例1本發(fā)明具體實施例是基本實施例的優(yōu)選實施例，具體的如下本實施例中，LED手電筒為LUY0R-365，波長365nm ;光刻反膠為SU8 (Dowcorning, USA)、成型膠為聚二甲基娃氧燒(PDMS,polydimethylsiloxane)。光刻膠和基底之間可以放置剝離膜，以便硅片重用；也可以不放置剝離膜。在黃光室內，將娃片夾出并置于勻膠機托盤之上，然后將光刻膠SU8滴在娃片上。開啟勻膠機，轉數(shù)由小到大調至2000r/min，形成40um厚薄膜；隨后，放置加熱平板之上，120度下固化2分鐘。固化后，將硅片移至室溫平臺上，覆蓋掩膜板后，進行光刻；在光刻時，LED燈在光刻膠上方Icm處停留I分鐘，然后將硅片置于潛池中，用清洗液清將硅片上不需要的膠清洗兩次，持續(xù)為60分鐘。清洗干凈后，放在熱平板上烘干I小時(150度)。最終，得到微流體模具，如圖2所示，隆起部分為光刻后留下的光刻膠固體，其余部分為硅片表面。將Dow corning公司的聚二甲基硅氧烷A、B膠按照10:1質量比進行混合，均勻攪拌后，倒入淺容器內，該容器內預先放好圖2所示的圖案底模。然后，將容器放入真空設備內，抽真空一小時。待氣泡抽干凈之后,放入烘箱內，進行95度烘干I小時。從烘箱取出該容器并冷卻，用刀切下固化模型膠內的圖案部分；其圖案表面與載玻片表面，用紫外線表面處理3小時，取出后與載玻片粘合，在95度下放置I小時。冷卻后，從模板上揭開，構成微流芯片如圖3所示微溝槽，該溝槽與平整表面結合，便構成衛(wèi)星流體通道。本發(fā)明所提出的基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法，具有簡單易行的特點，便于會有大批科研人員采用該方法進行微流體裝置制作。本發(fā)明未詳細闡述的部分屬于本領域公知技術。
權利要求
1.一種基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下 (1)制作膠膜將硅片置于甩膠機吸盤上，滴上光刻反膠，開動甩膠機，使光刻膠在硅片上均勻鋪開，光刻膠厚度由轉數(shù)控制；光刻膠厚度穩(wěn)定后，停下甩膠機，將硅片置于程控加熱板進行120度2分鐘烘烤，在硅片表面固化成薄膜； (2)光刻過程在薄膜表面覆蓋掩膜圖案，采用LED紫外光照射，掩膜圖案所透射的光將其下面的光刻膠變性，當浸泡在光刻膠清洗液內時，掩膜圖案以外的部分將被清洗掉，留下隆起的圖案，形成下一步澆注的模具，形成模具圖案；所述LED紫外光為20mW/cm2低功率紫外光，波光長365nm ； (3)澆注成型經(jīng)過150度烘烤I小時，模具圖案得以固化；然后將所述模具圖案表面朝上，并將此模具圖案放置在一個淺容器內；再將模型膠澆入到該淺容器內，經(jīng)過真空除氣后，加熱至95度固化I小時，將模具圖案轉錄固化在膠的底部；隨后將淺容器取出在環(huán)境溫度下自然冷卻，然后用刀切割包含圖案的部分，完畢后，揭下帶有凹槽圖案的膠； (4)封裝芯片將切下的凹槽圖案表面和硅片表面經(jīng)過激活處理，然后將兩者壓合在一起；在通道頭尾兩部分插上管接頭，并隨即用樹脂密封膠合，即構成微流體芯片。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法，其特征在于所述凹槽圖案中最小寬度為50 μ m的槽，槽的橫截面為矩形，立面高度通過調節(jié)均膠機轉數(shù)進行控制。
全文摘要
一種基于光發(fā)射二極管紫外燈光的微流體制備方法。該方法利用20mW/cm2低功率紫外光(365nm)刻蝕涂在硅表面的有機涂層，形成最小寬度約50μm的槽，槽的橫截面為矩形，立面高度可以通過調節(jié)均膠機轉數(shù)進行控制。在整個工藝過程中，操作環(huán)境可在超凈環(huán)境內完成，也可在普通暗室內完成。相比于傳統(tǒng)方法，該微流體制備方法方便簡單，成本低，易于普及。
文檔編號B81C1/00GK103011062SQ20121056345
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月22日 優(yōu)先權日2012年12月22日
發(fā)明者何立群, 吳平, 季杰 申請人:中國科學技術大學