CN113786870A - 一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法 - Google Patents

一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113786870A
CN113786870A CN202111069043.1A CN202111069043A CN113786870A CN 113786870 A CN113786870 A CN 113786870A CN 202111069043 A CN202111069043 A CN 202111069043A CN 113786870 A CN113786870 A CN 113786870A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible base
film chip
bonding
flexible
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111069043.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113786870B (zh
Inventor
刘军山
隋裕
吴梦希
徐征
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN202111069043.1A priority Critical patent/CN113786870B/zh
Publication of CN113786870A publication Critical patent/CN113786870A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113786870B publication Critical patent/CN113786870B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法，属于微纳米制造领域。该底座用于薄膜芯片的键合，属于微纳米制造领域。首先，利用已成型的薄膜芯片作为凸模模具，通过浇注成型工艺，获得与薄膜芯片结构共形的柔性凹模；随后，利用光刻工艺在柔性凹模上制作出包围凹模结构形状的微结构凸起，从而得到具有微结构凸起的柔性底座。利用该柔性底座进行薄膜芯片的辅助键合，以加强薄膜芯片微结构周围的键合强度。本发明可根据薄膜芯片结构，制作出与之共形的凹模；并利用光刻技术可控制微结构凸起的形状和结构高度，从而实现对薄膜芯片键合的控制。

Description

一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作 方法
技术领域
本发明属于微纳米制造领域，涉及一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法。
背景技术
微流控芯片(Microfluidic Chip)是一种将储液池、通道、反应池等基本功能单元集成在方寸大小的操作平台上，用以完成不同的生物化学反应的芯片。其中，高分子聚合物材料是微流控芯片制作研究的主流材料之一。为了使得聚合物材料显示出更高的柔性优势，研究人员提出在聚合物薄膜上加工出微通道网络结构，通过键合技术形成了一种薄膜微流控芯片。其具有材料用量更少，成本更低、更有利于离心进样等优点。
在薄膜微流控芯片的制作过程中，键合是重要的工艺步骤之一，芯片只有通过有效的键合才能形成通道和腔室。为了防止薄膜结构在键合过程中被破坏，需要对薄膜结构进行保护。因此，在薄膜芯片键合时，薄膜芯片需要一个底座作为支撑。对于该底座，要求底座与薄膜芯片具有配合的结构形状与尺寸。
发明内容
根据上述提出的技术问题，本发明提供一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法，所述柔性底座制作方法首先利用已成型的薄膜芯片作为凸模模具，通过浇注成型工艺，获得与薄膜芯片结构共形的具有凹模结构的柔性底座；随后，利用光刻工艺在柔性底座上制作出包围凹模结构形状的微结构凸起，得到具有微结构凸起的柔性底座。本发明利用该柔性底座进行薄膜芯片的辅助键合，以加强薄膜芯片微结构周围的键合强度。包括以下步骤：
1)将已成型的薄膜芯片通过胶粘接的方式，键合在一个具有半封闭空间的容器中，制得柔性底座的凸模模具。
2)将柔性材料预聚物与固化剂按照一定的质量比进行充分混合(根据具体需要可更改二者配比)。搅拌均匀后，利用真空烘箱进行脱气操作，直至混合均匀的柔性材料中无明显气泡。
3)将步骤2)配好的柔性材料浇注到柔性底座的凸模模具中，置于调平后的水平台处，室温直至柔性材料完全固化。
4)将步骤3)固化好的柔性底座脱模，得到薄膜芯片的高保真复制结构。
5)对步骤4)的柔性底座进行表面改性处理后，在柔性底座与凸模模具接触的一面旋涂光刻胶，填充满柔性底座结构，固化。
6)在步骤5)得到的柔性底座上的光刻胶膜上，根据不同局部键合强度要求，旋涂光刻胶厚度以达到微结构高度要求。
7)固化后，根据所需强化键合形状图案制作具有微结构形状尺寸的掩膜版，利用掩膜版对固化好的带有光刻胶的柔性底座进行光刻显影。
8)显影后，得到用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座。
进一步的，所述的PDMS预聚物与固化剂按照质量比优选为10：1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、柔性材料可以通过浇注方式得到高保真复制结构，并且制作工艺简单、制作成本低。
2、利用光刻工艺技术，可以根据不同键合强度要求，提高任意位置的键合强度。
3、根据不同位置的不同键合强度要求，可制作阶梯型台阶微结构凸起。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单的介绍。
图1为本发明的柔性材料室温固化图；
图2为本发明的柔性底座旋涂光刻胶示意图；
图3为本发明的柔性底座光刻示意图；
图4为本发明的具有微结构凸起的PDMS柔性底座示意图。
图中：1柔型底座，2薄膜芯片，3 SU-8 2150光刻胶，4 SU-8 2015光刻胶，5掩膜版。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法，包括以下步骤：
将已成型的薄膜芯片利用胶粘剂键合在一个具有半封闭空间的容器中，制得柔性底座的凸模模具；将PDMS预聚物与固化剂按照质量比10：1进行充分混合。搅拌均匀后，利用真空烘箱进行室温脱气操作3min，直至混合均匀的PDMS中无明显气泡。将配好的PDMS浇注到柔性底座的凸模模具中，置于调平后的水平台处，室温保持48h，直至PDMS完全固化。将固化好的PDMS柔性底座脱模，得到薄膜芯片2的高保真的复制结构，得到复制结构厚度为15mm。对PDMS柔性底座与凸模模具接触的一面进行表面改性处理，如氧等离子体处理，以提高其表面亲水性，以提高PDMS与光刻胶的附着性。在PDMS柔性底座表面改性处理的一面旋涂SU-8 2015光刻胶4，填充满柔性底座1结构，固化。根据不同局部键合强度要求，旋涂SU-82150光刻胶3(可分次旋涂SU-8 2150光刻胶3)以达到微结构高度要求，本实例分两次旋涂SU-8 2150光刻胶3，得到SU-8 2150光刻胶膜厚度为200μm。固化后，利用制作好的具有微结构形状尺寸的掩膜版5对固化好的带有光刻胶的柔性底座进行光刻。显影后，获得用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的PDMS柔性底座。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将已成型的薄膜芯片键合在一个具有半封闭空间的容器中，制得柔性底座的凸模模具；
2)将柔性材料预聚物与固化剂充分混合搅拌均匀后，利用真空烘箱进行脱气操作，直至混合均匀的柔性材料中无明显气泡；
3)将步骤2)配好的柔性材料浇注到柔性底座的凸模模具中，置于调平后的水平台处，室温直至柔性材料完全固化；
4)将步骤3)固化好的柔性底座脱模，得到薄膜芯片的高保真复制结构；
5)对步骤4)的柔性底座进行表面改性处理后，在柔性底座与凸模模具接触的一面旋涂光刻胶，填充满柔性底座结构，固化；
6)在步骤5)得到的柔性底座上的光刻胶膜上，根据不同局部键合强度要求，旋涂光刻胶厚度以达到微结构高度要求；
7)固化后，根据所需强化键合形状图案制作具有微结构形状尺寸的掩膜版，利用掩膜版对固化好的带有光刻胶的柔性底座进行光刻显影；
8)显影后，得到用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座。
CN202111069043.1A 2021-09-13 2021-09-13 一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法 Active CN113786870B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111069043.1A CN113786870B (zh) 2021-09-13 2021-09-13 一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111069043.1A CN113786870B (zh) 2021-09-13 2021-09-13 一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113786870A true CN113786870A (zh) 2021-12-14
CN113786870B CN113786870B (zh) 2022-05-27

Family

ID=78880033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111069043.1A Active CN113786870B (zh) 2021-09-13 2021-09-13 一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113786870B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10111458A1 (de) * 2001-03-09 2002-09-19 Siemens Ag Modul für eine Diagnoseeinrichtung, Applikator als Austauschteil der Diagnoseeinrichtung und zugehörige Diagnoseeinrichtung
US20040087033A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-06 Schembri Carol T. Integrated microfluidic array device
US20060204699A1 (en) * 2004-12-08 2006-09-14 George Maltezos Parylene coated microfluidic components and methods for fabrication thereof
US20080233011A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 3M Innovative Properties Company Microfluidic devices
CN102692673A (zh) * 2012-06-20 2012-09-26 丹阳博昱科技有限公司 一种用掩模板制作大版导光片的方法
CN103145089A (zh) * 2012-10-01 2013-06-12 合肥工业大学 逆向热键合技术制作尺寸可控的微纳米流体***
CN107561857A (zh) * 2017-09-20 2018-01-09 南方科技大学 一种基于纳米压印制备光学超构表面的方法
CN108080044A (zh) * 2017-12-27 2018-05-29 大连理工大学 一种用于薄膜微流控芯片键合的pdms基片底座制作方法
CN109116684A (zh) * 2018-07-22 2019-01-01 北京工业大学 可转移键合pdms基纳米结构制备方法
CN109814334A (zh) * 2019-03-28 2019-05-28 大连理工大学 一种单层及多层金属纳米结构的制备方法
CN111430291A (zh) * 2020-05-22 2020-07-17 苏州研材微纳科技有限公司 基于薄膜衬底的柔性器件的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10111458A1 (de) * 2001-03-09 2002-09-19 Siemens Ag Modul für eine Diagnoseeinrichtung, Applikator als Austauschteil der Diagnoseeinrichtung und zugehörige Diagnoseeinrichtung
US20040087033A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-06 Schembri Carol T. Integrated microfluidic array device
US20060204699A1 (en) * 2004-12-08 2006-09-14 George Maltezos Parylene coated microfluidic components and methods for fabrication thereof
US20080233011A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 3M Innovative Properties Company Microfluidic devices
CN102692673A (zh) * 2012-06-20 2012-09-26 丹阳博昱科技有限公司 一种用掩模板制作大版导光片的方法
CN103145089A (zh) * 2012-10-01 2013-06-12 合肥工业大学 逆向热键合技术制作尺寸可控的微纳米流体***
CN107561857A (zh) * 2017-09-20 2018-01-09 南方科技大学 一种基于纳米压印制备光学超构表面的方法
CN108080044A (zh) * 2017-12-27 2018-05-29 大连理工大学 一种用于薄膜微流控芯片键合的pdms基片底座制作方法
CN109116684A (zh) * 2018-07-22 2019-01-01 北京工业大学 可转移键合pdms基纳米结构制备方法
CN109814334A (zh) * 2019-03-28 2019-05-28 大连理工大学 一种单层及多层金属纳米结构的制备方法
CN111430291A (zh) * 2020-05-22 2020-07-17 苏州研材微纳科技有限公司 基于薄膜衬底的柔性器件的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨淑凌等: "PDMS基片表面的光刻胶图形化工艺研究", 《机电工程技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113786870B (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chan-Park et al. Fabrication of high aspect ratio poly (ethylene glycol)-containing microstructures by UV embossing
Khoury et al. Ultra rapid prototyping of microfluidic systems using liquid phase photopolymerization
CN103231518B (zh) 一种聚二甲基硅氧烷阵列微孔薄膜制备方法
CN110911813B (zh) 液态金属流道的改性方法、超材料及其制备方法
WO2022166600A1 (zh) 一种基于弹性支撑体的光固化微流控芯片及其制备方法和应用
CN108680970B (zh) 一种微透镜阵列及其微流控芯片的制作方法及***
CN104199130B (zh) 一种pdms透镜的制作方法
CN101717068B (zh) 一种基于水凝胶阳模的聚合物微流控芯片制备方法
CN105277724A (zh) 一种微流控芯片装置及其制备方法
CN113786870B (zh) 一种用于薄膜芯片键合的具有微结构凸起的柔性底座制作方法
CN108080044B (zh) 一种用于薄膜微流控芯片键合的pdms基片底座制作方法
CN108545692B (zh) 一种通道内壁涂覆聚对二甲苯的微流控芯片制作方法
CN109797096A (zh) 数字pcr芯片及其制备方法、制备装置、使用方法
CN104708800A (zh) 制作环烯烃类聚合物微流控芯片中微纳结构的软压印方法
CN109225086A (zh) 微流道装置的制造方法和微流道装置
CN209682451U (zh) 一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具
CN116214779A (zh) 一种微孔膜成型制作方法
CN113211720A (zh) 一种pdms微流控芯片注塑模具及制作方法
CN101332650B (zh) 用于制备具有三维结构的弹性塑料铸件的浇铸模具
CN111717886B (zh) 微结构制备装置及方法
CN109571983B (zh) 一种制备三维微弧面异形结构的方法
CN111541020B (zh) 一种基于液气相变致动器的天线及其制备方法
CN117550547A (zh) 高浸润pdms微孔阵列及其制作方法
CN113860254A (zh) 一种异质材料填充倒模结合回流制作三维微结构体的方法
CN117443468A (zh) 带图形结构的pdms薄膜的制作方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant