第21章 微流控分析芯片21.2 方法与技术.ppt

文档介绍：第二十一章微流控分析芯片
芯片材料与设计加工
微器件与微流体的驱动和控制
. 微流控芯片中的各种效应
. 微流控分析芯片中的进样技术
. 微流控分析芯片检测器
第二节基本方法与技术
Microfluidic analysis chips
Base methods and technology
2017/11/11
芯片材料与设计加工
一、材质
无机材质和有机材质两大类。
无机材质:硅片,玻璃、石英等。
硅材料加工微泵、微阀及控制元器件等。
玻璃和石英:使用最多的材料,其优点是透光性好,机械强度高,微加工工艺成熟。
有机材质:聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯及氟塑料等。
种类多、成本低、适合大批量生产等。
二、膜制备技术
基片上沉积各种材料的薄膜,重要方法有氧化、化学气相沉积、蒸发、溅射等。
:将硅片在氧化环境中加热到900℃~1100℃的高温,可以在硅的表面上生长出一层二氧化硅。
:制备多晶硅、二氧化硅和氮化硅膜。
用硅烷(SiH4)作原料气,在低压反应器中热解生成硅和氢气,沉积温度550℃~700℃。
温度低于600℃时得到的是无定形硅的薄膜。
温度在630℃以上时生成多晶硅薄膜。

真空加热(金、硅等或三氧化二铝、二氧化硅等)→气化(原子或分子)→沉积(基片表面成膜)
:多晶硅、二氧化硅和氮化硅膜。
真空电离(氩、氦) →轰击(电场作用离子轰击阴极靶)→溅射(靶原子、分子) →薄膜(阳极基片)。
基片上沉积铝、钛、铬、铂、钯等金属薄膜和无定形硅、玻璃、压电陶瓷等非金属薄膜。
已逐渐取代了蒸发镀膜。
三、微通道及微器件的加工技术
三种技术:光刻和蚀刻法、模塑法及热压法。


制作出通道部分凸起的阳模,然后在阳模上浇注液态的高分子材料,固化后取下获得具有微通道的基片。
在此基础上发展起来的微加工技术又称为“软刻蚀”(soft lithography)技术。
4. 热压法
使用具有一定机械强度的阳模,在聚合物基片上压制出凹凸互补的微通道的技术。该法适合于批量生产。
四、多层基片封合技术
多层基片封合构成微通道网络。
1. 热键合(fusion bonding)方法
硅片与硅片之间的封合。
玻璃芯片:加热到温度550~650℃。
石英芯片:加热到温度1000℃以上。
高分子聚合物芯片:温度通常在120~180℃之间。
(anodic bonding)法
基片和盖片间施加高电压,静电引力使芯片间化学键合。多用于玻璃-硅片及玻璃-玻璃间的键合。
微器件与微流体的驱动和控制
微泵、微阀、微贮液器、微电极、微检测器
1. 微致动器与微流体驱动技术
微致动器:产生机械部件的运动,提供动力。
微致动器与微阀一起组成微泵:流体驱动与控制。
微流体驱动系统的分类
低流量:nL/min~μL/min
如何构造:微泵、微阀、微贮液器、微电极、微检测器?