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            微波等離子清洗機在微流控芯片制造中的應用

            2019-05-31

                微流控學是一種研究微米尺度的結構中,皮升到納升級流體或液滴的性質的新興學科。近 20 年來,微流控學的迅猛發展,使得小型化、微型化的分析儀器的出現成為可能,并廣泛的應用到實驗室的生化分析、環境污染物監測、臨床化驗、醫藥食品檢測和工農業檢測等多方面。

                在上世紀九十年代初,Manz 等人首次提出了微全分析系統(Micro TotalAnalyze System,μTAS),指的是在大小為幾平方厘米的芯片上操控微米尺度的流體,以此實現完整的實驗功能,構建化學或生物的實驗室,因此這種系統也被稱作芯片實驗室(Lab on a chip)。自此以后,應用微電機學、化學、生物學等學科作為基礎的微流控芯片技術出現了極為迅速的發展。

                微流控芯片通常是在大小為信用卡、郵票甚至硬幣的芯片上,集成各種具有功能單元的微通道,構成網絡和陣列,通過操縱流體在通道中的行為以此實現各種常規化學和生物實驗室中需要的甚至難以完成的功能,包括樣品的制備、前處理、混合、反應、分離、檢測以及細胞和微生物的培養、觀測、分選等。芯片實驗室的優點在于樣品消耗量極小,反應迅速,整體可控,功能多樣而且集成化,較為靈活,同時具有一定程度的通量。與另一種常見的微陣列芯片(Microarray chip)有所不同,各有所長。

                微流控芯片的加工技術源自半導體和集成電路板。先采用高精度的打印技術獲得光掩膜版,再通過光刻技術將掩膜版上的圖形轉移到芯片上,然后腐蝕得到與掩膜圖形相同或相反的微通道結構,最后通過化學鍵合的方法使得微通道閉合封裝。近年來,微流控芯片在傳統的技術上發展出了一系列新的加工技術,使用的材料也從微電子行業常用的單晶硅發展到了可以在光學顯微鏡下直接觀察到通道內部的玻璃、石英等固體硬材料和 PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和 PC(聚碳酸酯)等具有一定彈性的透明高分子聚合物材料。其中,PDMS 由于其性能的各種優點,使用最為廣泛。

                典型的微流控芯片如下:

             

                現在普通實驗室采用較多的 PDMS 微流控芯片制作流程包括光刻制作 SU-8硅片和用 SU-8 硅片為模板復制 PDMS 芯片兩大步。具體過程如圖所示:

                除去事先完成的結構設計和光掩膜制作外,包括預處理、涂膠和前烘、曝光、顯影和堅膜(固定)、澆筑、剝離、等離子鍵合等七步。此技術工藝已經十分成熟并且被廣為使用,此處不再贅述。其中等離子鍵合主要使用等離子清洗機,德國Alpha Plasma等離子清洗機已經在重要的微流控芯片相關應用高校實驗室使用??梢詫崿FPDMS和PDMS鍵合、PDMS和玻璃鍵合、PDMS和PMMA鍵合,如下圖所示:

                德國Alpha Plasma提供的是2.45Ghz微波等離子清洗機,它不同于我們常見的射頻等離子清洗機。 Alpha Plasma具有等離子清洗效率高,對4寸晶圓清洗均勻性好,無金屬電極濺射污染,全程序化控制,更便于工藝精確掌控的優點。而且免維護。

                 Alpha Plasma Q150AL 18適合高校實驗室應用, Alpha Plasma AL76 適合生物芯片工廠批量生產。

                 Alpha Plasma公司位于德國,本公司在Coating領域有超過11年的經驗,在等離子表面處理有超過25年的經驗。

            ●我們的主要業務是制造,銷售和服務于自動微波等離子處理設備。

            ●我們開發并生產世界級高質量的應用于表面激活,清洗,鍍層的等離子設備。

            ●我們專注于提供用于晶圓和封測領域的低壓先進微波等離子技術。

            ●我們為客戶提供的不僅僅是一臺精密設備,而是工藝改進的一站式等離子解決方案。

            ●我們已經將等離子表面處理技術應用到半導體生產,照明產業(LED) ,航空航天飛行,醫學技術,汽車工業,電子行業,塑料和金屬工業等各個領域。


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