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微流控芯片制作流程_光刻_芯片

神尊大人 2025-01-21 05:48:55 0

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微流控是一种精确掌握和操控微尺度流体,尤其特指亚微米构造的技能,又称其为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技能。
是把生物、化学、医学剖析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成剖析全过程。
由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力,已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机器等学科交叉的崭新研究领域。
由于微米级的构造,流体在微流控芯片中显示和产生了与宏不雅观尺度不同的分外性能,因此发展出独特的剖析产生的性能。
同时还有着体积轻巧、利用样品及试剂量少、能耗低,且反应速率快、可大量平行处理及可即用即弃等优点。

微流控芯片早期也是从MEMS技能发展而来,通过微加工工艺在硅、金属、高分子聚合物、玻璃、石英等材质的基片上,加工出微米至亚毫米级的流体通道、反应或检测腔室、过滤器或传感器等各种微构造单元,而后在微米尺度空间对流体进行操控,合营流体掌握或剖析仪器自动完成生物实验室中的提取、扩增、萃取、标记、分离、剖析,或者细胞的培养、处理、分选、裂解、分离剖析等过程。

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微流控芯片的运用

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(图片来自网络侵删)

1、细胞分选

2、细胞培养

3、基因芯片

如何制作微流控芯片?

一、设计绘制版图

大部分的微加工都须要先设计并绘制版图,微流控芯片的制作也是一样的,根据自己的目的设计绘制出得当的版图,详细关于版图的文章

每个小点点下面对应着一套完全的繁芜图形

二、光刻掩模版制作

掩模板便是将上面设计好的特定几何图形通过一定的方法以一定的间距和布局做在基板上,制作各种功能图形并精确定位。
一样平常利用的方法:

1、打仗式曝光机实现同比例的图形转移

2、Stepper曝光机台转移图形与版图尺寸实际比例一样平常是4:1或者5:1,实现将版图图形缩小4~5倍之后投射于目的片上。

3、电子束直写的技能实现表面nm图形的转移,借助掩模版对光刻胶的压力、同时赞助紫外曝光,终极实现纳米级图形的转移。

4、通过激光加工或者堕落的办法,实现表面镂空的图形设计

三、光刻、刻蚀

光刻板制好后就可以进行常规的光刻刻蚀工艺了,这里须要把稳一样平常做微流控芯片的客户他们设计的刻蚀深度都比较深,有时候可能须要先做一层硬掩模(可以是氧化硅、氮化硅、金属铬等),厚度与刻蚀深度干系。

我们刻蚀的时候一样平常选择等离子体刻蚀进行加工,对付不同的材料选择不同的气源。
等离子体刻蚀是一种以化学反应为主的干法刻蚀工艺,刻蚀气体分子在高频电场浸染下,产生等离子体。
等离子体中的游离基化学性子十分活泼,利用它和被刻蚀材料之间的化学反应,达到刻蚀微流控芯片的目的。
目前硅材料、玻璃、石英等都有比较成熟的工艺。
刻蚀石英须要分外的气源才能得到高的深宽比(CHF3三氟甲烷)。

四、倒模

如果是光刻刻蚀工艺做的基片,刻蚀结束后,在基片表面涂上一层PDMS(几百um),然后进行烘干,等完备凝固后完成倒模。
(PDMS与固化剂的比例一样平常是10:1)

如果用的SU8工艺,等光刻显影完,SU8胶固定后再进行倒模。

五、键合

现有的键合方法有热键合、阳极键合、低温键合

整过流程下来就可以得到一个自己想要的微流控芯片了,每个过程都有很多问题须要把稳,由于根据个人的需求设计对版的选取和制作的采取的加工设备方法都有很大的关系,不得当的选择可能导致通道的粗糙度过大或刻蚀深度不知足等问题。

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