PMMA微流控芯片高效键合工艺研究.pdf

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1、第38卷第4期塑料丁业2010年4月CHINAPLASTICSINDUSTRYPMMA微流控芯片高效键合工艺研究术蒋炳炎，刘瑶，李代兵，周洲(中南大学机电工程学院现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室，湖南长沙410083)摘要：利用有限元软件对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控片键合过程进行仿真分析，而后以缩短键合时间为目的，针对键合温度、键合压力进行了相应的实验研究。结果表明，当键合温度低于聚合物材料的玻璃化转变温度时，芯片易产生未键合区域，当键合温度高于玻璃化转变温度时，微通道随温度的升高发生严重变形，最佳键合温度值应在材料玻璃化转变温度附近进行选取；键合

2、温度105℃，键合压力1．0MPa时，可在5min的键合时间内得到微通道变形较小且完全键合的微流控芯片，满足模内键合的需求，大大缩短了芯片的制造周期。关键词：微流控芯片；键合工艺；聚甲基丙烯酸甲酯中图分类号：TQ320．722文献标识码：A文章编号：1005—5770(2010)04—0033—04ResearchonEficientBondingProcedureofPMMAMicrofluidicChipJIANGBingyan，LIUYao，LIDai—bing，ZHOUZhou(KeyLabofModernComplexEquipmentDesignandE

3、xtremeManufacturingMinistryofEducation，Collegeofelectromechanicalengineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Simulationanalysisforbondingprocessofpolymethyhnethacrylate(PMMA)microfluidicchipwasexecutedbyfiniteelementsoftware，thencorrespondingexperimentalresearch，fo

4、rreducingbondingtime，wascarriedout．Theresultsshowedthatwhenbondingtemperaturewaslowerthanglasstransitionten—perature(Tg)，thedisbondingareawaseasytoappear．WhenbondingtemperaturewashigherthanTgmi—，croehannelwasdeformedbyincreasingtemperature．TheoptimalbondingtemperaturewasclosetoTofpoly—

5、greeFmateria1．Wecouldobtainmierofluidiechipwithmicroehanneloflittledeformationin5min，whenbond—ingtemperatureandthebondingpressurewere105oCand1．0MParespectively．Theshortbondingtempera—turesatisfiedtherequirementsofin’moldbondingtechnologyperfectly；therebythemanufacturingcycleofmi-croflu

6、idicchipswasreducedgreatly．Keywords：MicrofluidicChip；BondingProcedure；PMMA近年来，微流控芯片凭借快速、高效、低耗等特微通道的基片和盖片，通过模具模板滑移实现基片和点，在化学与生物分析领域内，获得了越来越多的关盖片的对准，而后利用注塑机的二次合模施加压力实注-4'。PMMA材料具有成本低、易于大批量生产现芯片的键合，使芯片的成型和键合工艺在同一套模的优点，弥补了石英、玻璃等早期微流控芯片材料高具上实现，自动化程度高，芯片的制造周期短¨成本、制作流程复杂的不足，同时以其良好的电化学但PMMA在注塑

7、机高温螺杆中逗留过久容易造成材性质和生物兼容性成为微流控芯片最理想的制备材料老化，影响芯片的透光性和使用寿命，当前普遍采料j。PMMA微流控芯片的制作流程主要采用热模用的30～60min的键合时间已不能满足新型的微流压法制作基片和盖片，并将基片和盖片键合形成具有控芯片模内键合的需求。本文在理论上对微流控芯片封闭通道的芯片。然而这种方法将芯片的成型键合过程进行深入探究，同时进行对应的键合实验研与键合工艺分开，自动化程度低，芯片制作周期长，究，得到不同键合工艺参数对芯片键合质量的影响，严重阻碍了微流控芯片的大批量、低成本制造。将微大大缩短了键合周期，提高了微流控芯片