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1、第38卷第4期塑料丁業(yè)2010年4月CHINAPLASTICSINDUSTRYPMMA微流控芯片高效鍵合工藝研究術(shù)蔣炳炎，劉瑤，李代兵，周洲(中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院現(xiàn)代復(fù)雜裝備設(shè)計(jì)與極端制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410083)摘要：利用有限元軟件對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控片鍵合過(guò)程進(jìn)行仿真分析，而后以縮短鍵合時(shí)間為目的，針對(duì)鍵合溫度、鍵合壓力進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，當(dāng)鍵合溫度低于聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，芯片易產(chǎn)生未鍵合區(qū)域，當(dāng)鍵合溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，微通道隨溫度的升高發(fā)生嚴(yán)重變形，最佳鍵合溫度值應(yīng)在材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近進(jìn)行選?。绘I合
2、溫度105℃，鍵合壓力1．0MPa時(shí)，可在5min的鍵合時(shí)間內(nèi)得到微通道變形較小且完全鍵合的微流控芯片，滿足模內(nèi)鍵合的需求，大大縮短了芯片的制造周期。關(guān)鍵詞：微流控芯片；鍵合工藝；聚甲基丙烯酸甲酯中圖分類(lèi)號(hào)：TQ320．722文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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近年來(lái)，微流控芯片憑借快速、高效、低耗等特微通道的基片和蓋片，通過(guò)模具模板滑移實(shí)現(xiàn)基片和點(diǎn)，在化學(xué)與生物分析領(lǐng)域內(nèi)，獲得了越來(lái)越多的關(guān)蓋片的對(duì)準(zhǔn)，而后利用注塑機(jī)的二次合模施加壓力實(shí)注-4'。PMMA材料具有成本低、易于大批量生產(chǎn)現(xiàn)芯片的鍵合，使芯片的成型和鍵合工藝在同一套模的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了石英、玻璃等早期微流控芯片材料高具上實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度高，芯片的制造周期短¨成本、制作流程復(fù)雜的不足，同時(shí)以其良好的電化學(xué)但PMMA在注塑
7、機(jī)高溫螺桿中逗留過(guò)久容易造成材性質(zhì)和生物兼容性成為微流控芯片最理想的制備材料老化，影響芯片的透光性和使用壽命，當(dāng)前普遍采料j。PMMA微流控芯片的制作流程主要采用熱模用的30～60min的鍵合時(shí)間已不能滿足新型的微流壓法制作基片和蓋片，并將基片和蓋片鍵合形成具有控芯片模內(nèi)鍵合的需求。本文在理論上對(duì)微流控芯片封閉通道的芯片。然而這種方法將芯片的成型鍵合過(guò)程進(jìn)行深入探究，同時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的鍵合實(shí)驗(yàn)研與鍵合工藝分開(kāi)，自動(dòng)化程度低，芯片制作周期長(zhǎng)，究，得到不同鍵合工藝參數(shù)對(duì)芯片鍵合質(zhì)量的影響，嚴(yán)重阻礙了微流控芯片的大批量、低成本制造。將微大大縮短了鍵合周期，提高了微流控芯片
