一种微电极芯片制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种微电极芯片制作工艺，包括制作微电极模板和微流道模板；利用高分子聚合物材料软刻蚀制作具有微电极流道的微电极基片和具有微流道的微流道基片；使用能增加微电极基片与熔融合金之间的粘合性的表面处理液对微电极基片上的微电极流道进行表面处理，采用熔融合金的方法浇筑微电极，获得具有微电极的微电极基片；将具有微电极的微电极基片和微流道基片进行键合处理制得微电极芯片，微电极完全或部分位于微流道中。该工艺对微电极流道进行表面处理，改变了微电极流道表面的性能，增加了微电极流道与合金之间的粘合性，提高了制备微电极的成功率，保证了微电极的质量。

A process for making microelectrode chip

The invention discloses a manufacturing process of microelectrode chip, which includes manufacturing microelectrode template and microchannel template; manufacturing microelectrode substrate with microelectrode channel and microchannel substrate with microchannel by soft etching of polymer material; using surface treatment liquid which can increase the adhesiveness between microelectrode substrate and molten alloy to enter microelectrode channel on microelectrode substrate The microelectrode substrate with microelectrode is obtained by surface treatment and pouring microelectrode with melt alloy method; the microelectrode chip is prepared by bonding the microelectrode substrate with microfluidic channel substrate, and the microelectrode is completely or partially located in the microchannel. The surface treatment of microelectrode flow passage changed the surface performance of microelectrode flow passage, increased the adhesion between microelectrode flow passage and alloy, improved the success rate of microelectrode preparation and guaranteed the quality of microelectrode.

【技术实现步骤摘要】
一种微电极芯片制作工艺
本专利技术属于微流控领域，特别涉及一种微电极芯片制作工艺。
技术介绍
由于微电极的尺寸可达微米级别，有利于实现检测装置的集成与便携化，且微电极具有电流密度高、响应速度快、信噪比高等常规电极无法达到的电极特性，近年来受到广泛的关注。目前制备微电极的方法很多，有电沉积法、电化学刻蚀法、光刻腐蚀法和内部填充法等。(1)电沉积法电沉积法即为在特定基底上沉积电极材料或包覆层，制备的微电极形态多为圆锥形、球型或半球型，难以制得任意形状的微电极，而且工艺复杂，成本较高。(2)电化学刻蚀法电化学刻蚀法即对放在特定溶液中的金属丝在一定电位下进行电化学刻蚀，得到半球型尖端，再在尖端表面填涂电泳漆、环氧树脂胶等材料，形成微电极；电化学刻蚀法成本低、重现性好，但其制备工艺复杂，难以制作任意形状的微电极。(3)光刻腐蚀法光刻腐蚀法即在制备电极的位置先镀上一层金属或氧化铟锡(ITO)薄膜，然后在薄膜上制备用于光刻的掩膜，进行曝光、显影后，通过腐蚀液腐蚀出所需微电极的形状，这种方法制得的微电极厚度有限。(4)内部灌注法内部灌注法利用金属粉末或其它导电材料填充微电极流道，然后冷却固化形成微电极。申请号为201910077872.0的中国专利公开了一种微流控芯片微电极工艺，该工艺采用有电极流道的基片与盖片先键合后灌注电极的方法制备微电极，盖片为平整薄片，但是此工艺只能制作与流道在同一平面的微电极，微流道和微电极各自独立，即只能制备电容式或电感式微电极，无法制备与微流道接触的电阻式电极，限制了微流控芯片的使用范围，比如该微流控芯片无法用于介电泳、交流电热和交流电渗等实验。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的问题是，提供一种微电极芯片制作工艺。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：一种微电极芯片制作工艺，包括以下步骤：S1.制作微电极模板和微流道模板；S2.利用高分子聚合物材料软刻蚀制作具有微电极流道的微电极基片和具有微流道的微流道基片；S3.使用能增加微电极基片与熔融合金之间的粘合性的表面处理液对微电极基片上的微电极流道进行表面处理，采用熔融合金的方法浇筑微电极，获得具有微电极的微电极基片；S4.将具有微电极的微电极基片和步骤S2中制得的微流道基片进行键合处理制得微电极芯片，微电极完全或部分位于微流道中。所述表面处理的具体步骤是：将盖片盖在微电极基片具有微电极流道的一面上，用手按压盖片将微电极基片与盖片进行可逆性粘合；在通风橱中使用注射器将表面处理液由任意一个电极孔注入微电极流道中，直到表面处理液充满整个微电极流道，并对微电极流道浸泡处理5min；然后将注射器中表面处理液排空，并使注射器内充满空气；再将注射器的针头端对准任意一个电极孔，推动注射器的活塞挤出空气，排出微电极流道中的表面处理液，直到表面处理液排尽。所述表面处理液采用浓度为98％的γ-巯基三甲氧基硅烷溶液与浓度为99.5％的乙腈溶液以1:10的比例配置而成。所述工艺制得的微电极芯片的尺寸为25*75*10mm，微电极流道和微流道的深度均为35μm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过对微电极流道进行表面处理，改变了微电极流道表面的性能，增加了微电极流道与合金之间的粘合性，提高了制备微电极的成功率，保证了微电极的质量。2.采用本专利技术工艺制得的微电极与微流道分别位于不同的微电极基片和微流道基片上，可以制得微电极与微流道接触的微电极芯片，即电阻式微电极芯片，增强了微电极芯片的适用性，同时降低了成本。3.本专利技术制得的微电极的高度可以根据实际需求灵活设计，实现了微电极高度的可控；而且微电极完全嵌在微电极基片内，避免了微电极厚度对微电极基片和微流道基片键合强度的影响，保证了微电极芯片的密封性。附图说明图1为本专利技术一种实施例的微电极掩膜的结构示意图；图2为本专利技术一种实施例的微流道掩膜的结构示意图；图3为本专利技术一种实施例的微电极模板的结构示意图；图4为本专利技术一种实施例的微流道模板的结构示意图；图5为本专利技术一种实施例的微电极基片的结构示意图；图6为本专利技术一种实施例的微流道基片的结构示意图；图7为本专利技术的浇筑微电极的状态示意图；图8为本专利技术一种实施例的微流道芯片的结构示意图；图9为本专利技术的微流道芯片用于介电泳实验的连接示意图；图10为本专利技术正介电泳实验前聚苯乙烯微球在微流道中的分布图；图11为本专利技术正介电泳实验后聚苯乙烯微球在微流道中的分布图；图中，1-微电极掩膜；2-第一镂空部；3-微流道掩膜；4-第二镂空部；5-微电极模板；6-微流道模板；7-第一凸起；8-第二凸起；9-微电极基片；10-微电极流道；11-微流道基片；12-微流道；13-第一电极孔；14-第二电极孔；15-入口；16-出口；17-盖片；18-第一导线；19-第二导线；20-注射泵；21-函数信号发生器；22-PS微球；23-加热台。具体实施方式为了使本专利技术更加通俗易懂，下文将结合实施例及附图进一步阐述本专利技术。本专利技术提供了一种微电极芯片制作工艺(简称工艺，参见图1-11)，该工艺需要的器材包括基片、曝光膜、暗箱、压膜机、胶带、曝光箱、碳酸氢钠水溶液(碳酸氢钠与水的比例为1：100)、锡箔纸、聚二甲基硅氧烷熔液(简称PDMS，分为A、B液，A液为基本胶，B液为固化剂)、磁力搅拌器、真空机、电子天平、加热台、打孔器、盖片、通风橱、注射器、γ-巯基三甲氧基硅烷溶液(CAS:4420-74-0)、乙腈溶液(CAS75-05-8)、口罩、手套、锡铋合金丝、剪刀、镊子、紫外灯、导线、环氧树脂胶、万用表、键合机、注射泵、函数信号发生器、显微镜、聚苯乙烯微球悬浮液；所述工艺的具体步骤是：步骤一、制作微电极模板和微流道模板1-1、制作掩膜掩膜是一种在薄膜、塑料或玻璃基片上制作出各种功能图形的结构，用于曝光膜的选择性曝光；采用制版工艺分别制得微电极掩膜1和微流道掩膜3(参见图1和图2)，微电极掩膜1上具有呈蛇形排布的二维的第一镂空部2，使用时第一镂空部2作为曝光处理的透光区域，第一镂空部2的边缘与微电极掩膜1的边缘之间的区域为遮光区域；微流道掩膜3上具有长条形的二维的第二镂空部4，使用时第二镂空部4作为曝光处理的透光区域，第二镂空部4的边缘与微流道掩膜3的边缘之间的区域为遮光区域；第一镂空部2的形状即为微电极流道的形状，第二镂空部4的形状即为微流道的形状，可以根据需求设计任意形状的第一镂空部2与第二镂空部4；1-2、曝光处理取两个与基片大小相同的曝光膜，在暗箱中使用压膜机分别将两个曝光膜贴在两个基片上；手动使用胶带将微电极掩膜1和微流道掩膜2分别贴在两个曝光膜上，获得贴有掩膜的两个基片；在曝光箱中，将具有掩膜的两个基片的掩膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电极芯片制作工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：/nS1.制作微电极模板和微流道模板；/nS2.利用高分子聚合物材料软刻蚀制作具有微电极流道的微电极基片和具有微流道的微流道基片；/nS3.使用能增加微电极基片与熔融合金之间的粘合性的表面处理液对微电极基片上的微电极流道进行表面处理，采用熔融合金的方法浇筑微电极，获得具有微电极的微电极基片；/nS4.将具有微电极的微电极基片和步骤S2中制得的微流道基片进行键合处理制得微电极芯片，微电极完全或部分位于微流道中。/n

【技术特征摘要】
1.一种微电极芯片制作工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
S1.制作微电极模板和微流道模板；
S2.利用高分子聚合物材料软刻蚀制作具有微电极流道的微电极基片和具有微流道的微流道基片；
S3.使用能增加微电极基片与熔融合金之间的粘合性的表面处理液对微电极基片上的微电极流道进行表面处理，采用熔融合金的方法浇筑微电极，获得具有微电极的微电极基片；
S4.将具有微电极的微电极基片和步骤S2中制得的微流道基片进行键合处理制得微电极芯片，微电极完全或部分位于微流道中。


2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述表面处理的具体步骤是：
将盖片盖在微电极基片具有微电极流道的一面上，用手按压盖片将微电极基片与盖片进行可逆性粘合；
在通风橱中使用注射器将表面处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姗姗，邢奔，程娥，李军委，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12