一种高平整度、低形变的聚合物微流控光学芯片的制备方法

摘要

本发明提供了一种高平整度、低形变的聚合物微流控光学芯片的制备方法，本发明经过合理搭配使用机械加工制备微流控芯片、氯仿蒸汽辅助平整化、水相变牺牲层溶剂辅助键合三种工艺技术并优化特征的使用条件参数，从而达到自由设计制备具有高通道内壁平整度，低形变的适用于芯片光学传感器应用的聚合物微流控芯片。本发明技术工艺简单，对芯片微通道损伤小，无形变，能够满足后续高精度的配件耦合要求，同时由于水在通道表面没有粘附，无需后续清洁处理。

主权项

一种高平整度、低形变的聚合物微流控光学芯片的制备方法，其特征在于它包括以下依次步骤：(1) 在聚合物芯片本体上机械加工出微通道，所述微通道两端都设有溶液进口，所述芯片本体上具有直接耦合光电子元件的耦合结构，芯片在不触及微通道以及耦合结构的区域设置提供立体支撑的支撑件；所述聚合物芯片本体所用的聚合物材料为有机玻璃或染色有机玻璃；(2) 将所述芯片本体进行洁净处理；(3) 洁净处理后的芯片的通道面朝下放置，芯片的通道表面接近并置于氯仿溶液液面之上，控制氯仿溶液的温度、距离芯片通道表面的距离以及平整化时间，对所述微通道内壁进行氯仿蒸汽平整处理；其中，控制氯仿溶液液面同芯片的通道表面的空间距离为0.5~1.0 cm，氯仿溶液温度为10~30摄氏度，平整化时间为20~200秒；(4) 芯片在氯仿蒸汽平整后迅速取出置于无水乙醇溶液中清洗，以去除残余的氯仿蒸汽残留；(5) 以聚二甲基硅氧烷基板作为基底，将步骤(4)制得的芯片同基底进行可逆键合；(6) 通过所述溶液进口将芯片的微通道充满二次水；(7) 将充满二次水的芯片缓慢降温，待水完全结成冰后，再降至‑10~ ‑20摄氏度，形成微通道被冰层保护的芯片；(8) 在将步骤(7)得到的芯片的通道面和聚合物芯片键合基片中间滴加辅助键合溶剂，对齐，外面加盖盖片（6），于零摄氏度以下环境施加1~25 kPa的重物（8）并维持5~20分钟进行键合，键合时环境温度需维持在零摄氏度以下；(9) 将键合牢固的芯片至于常温下，待冰溶解成水后，将液态的水抽出微芯片通道并放置一段时间，即可得到聚合物微流控光学芯片的成品。