模塑法 （cast molding）

用光刻和刻蝕的方法先制出陽模 （所需通道部分突起），然后澆注液態(tài)的高分子材料。將固化后的高分子材料與陽模剝離就得到具有微通道的芯片。這種制備微芯片的方法稱為模塑法。模塑法的關(guān)鍵在于模具和高分子材料的選擇，理想的材料應(yīng)相互之間粘附力小，易于脫模。

微?？捎晒璨牧?、玻璃、環(huán)氧基SU28負(fù)光膠和聚二甲基硅氧烷（PDMS）等制造。

通過光刻可在SU28負(fù)光膠上得到高深寬比（20 ： 1）和分辯率高達(dá)幾微米的圖形，經(jīng)顯影烘干后可直接作模具用；用聚二甲基硅氧烷澆注于由硅材料、玻璃等材料制體積的母模上可制得聚二甲基硅氧烷模具。

澆注用的高分子材料應(yīng)具有低粘度，低固化溫度，在重力作用下，可充滿模子上的微通道和凹槽等處。可用的材料有兩類：固化型聚合物和溶劑揮發(fā)型聚合物。固化型聚合物有聚二甲基硅氧烷（硅橡膠）、環(huán)氧樹脂和聚胺酯等，將它們與固化劑混合，固化變硬后得到微流控芯片；溶劑揮發(fā)型聚合物有丙烯酸、橡膠和氟塑料等，通過緩慢地?fù)]發(fā)去溶劑而得到芯片。

雖然模塑法限于某些易固化的高分子材料，但該法簡便易行，芯片可大批量復(fù)制，不需要昂貴的設(shè)備，是一個(gè)可以制作廉價(jià)分析芯片的方法。但此類芯片的微流控行為研究尚少，其實(shí)用價(jià)值尚待研討。

軟刻蝕（soft lithography）

近來，以哈佛大學(xué)Whitesides教授研究組為主的多個(gè)研究集體，以自組裝單分子層（self-assembled monolayers ， SAMs）、彈性印章（elastomeric stamp）和高聚物模塑（molding of organic polymers） 技術(shù)為基礎(chǔ) ，發(fā)展了一種新的低成本的微細(xì)加工新技術(shù)“軟刻蝕”。軟刻蝕技術(shù)的核心是圖形轉(zhuǎn)移元件——彈性印章。

其方法有微接觸印刷法、毛細(xì)微模塑法、轉(zhuǎn)移微模塑法、微復(fù)制模塑法等。它不僅可在高聚物等材料上制造復(fù)雜的三維微通道，而且可以改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)。有可能成為生產(chǎn)低成本的微流控分析芯片的新方法。

制作彈性印章的最佳聚合物是聚二甲基硅氧烷（PDMS）。它表面自由能低（～21.6dyn/cm），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、與其它材料不粘連；與基片正交接觸嚴(yán)密，容易取模；柔軟，易變形，彈性好，可在曲面上復(fù)制微圖形。

微接觸印刷法（micro-contact printing ，μCP）

微接觸印刷法是指用彈性印章結(jié)合自組裝單分子層技術(shù)在平面或曲面基片上印刷圖形的技術(shù)。自組裝單分子層是含有一定官能團(tuán)的長鏈分子在合適的基片上自發(fā)地排列成規(guī)整的結(jié)構(gòu)以求自由能最小。

已確定的自組裝單分子層體系有烷基硫醇在金銀等造幣金屬表面和烷基硅氧烷在玻璃、硅、二氧化硅表面等。自組裝單分子層的厚度約2～3nm ，改變烷鏈中亞甲基的數(shù)目可在0.1nm的精度范圍內(nèi)改變單分子層的厚度。

通過用光刻等技術(shù)先制備有關(guān)圖形的模具，將PDMS澆注在模具上可制得彈性印章。在印章的表面涂上烷基硫醇墨水，可在金銀等金屬表面印出微圖形。

在此過程中，硫醇分子自動(dòng)排列成規(guī)整的結(jié)構(gòu)以求自由能最小，具有自動(dòng)愈合缺陷的趨勢，可減少印刷缺陷并保證印刷清晰度。印刷后的表面可用化學(xué)腐蝕或化學(xué)鍍層的方法使圖形顯形。若把印章做得很薄，貼在輥筒表面，成為微印刷輥，能提高印刷的效率及印刷大面積的圖形。

微接觸印刷法能很方便地控制微通道表面的化學(xué)物理性質(zhì)，在微制造、生物傳感器、表面性質(zhì)的研究上有很大的應(yīng)用前景。

有機(jī)聚合物模塑法（ molding of organic polymers）

有機(jī)聚合物模塑法包括毛細(xì)管微模塑法（ micro molding in capillaries ， MIMIC）、微轉(zhuǎn)移模塑法（micro transfer molding ，μTM）和復(fù)制模塑法（replica molding）等。

在毛細(xì)管微模塑法中，彈性印章上的微通道與基片之間構(gòu)成了貫通的毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)，將高分子預(yù)聚物（例如紫外固化的聚脲和熱固化的環(huán)氧）滴在網(wǎng)絡(luò)的入口，毛細(xì)作用會(huì)把預(yù)聚體吸入通道網(wǎng)絡(luò)，固化后可得到與印章上微通道凹凸互補(bǔ)的微結(jié)構(gòu)，MIMIC只能加工通道網(wǎng)絡(luò)與入口連通的微結(jié)構(gòu)。

微轉(zhuǎn)移模塑法是在彈性印章上的凹槽內(nèi)填滿高分子預(yù)聚物，將其扣在基片上，固化后，移去模子，在基片上就印上了高分子材料構(gòu)成的圖形。μTM已用于制作光學(xué)波導(dǎo)管。

采用紫外光固化聚氨酯，用μTM 做出微米級的波導(dǎo)管后，在其上澆注一層覆蓋層，通過控制紫外光照時(shí)間而控制波導(dǎo)管和覆蓋層的光學(xué)指數(shù)差，能控制波導(dǎo)管的光耦合效果，方便、快速。

微復(fù)制模塑法是通過在彈性印章上直接澆注聚氨酯等高分子材料得到微結(jié)構(gòu)。此方法可有效地復(fù)制尺寸為30nm到幾厘米微結(jié)構(gòu)。用氧等離子體處理高分子材料表面使其表面改性，得到的毛細(xì)管功能通道可用于電泳分離等方面的研究。

以模塑為基礎(chǔ)的軟刻蝕具有簡單、經(jīng)濟(jì)、保真度高等優(yōu)點(diǎn)，它可用于在聚合物、無機(jī)和有機(jī)鹽、溶膠和凝膠、陶瓷和碳等材料上加工微結(jié)構(gòu)，已用于制備微光柵，聚合物波導(dǎo)管、微電容和微共鳴器等。而光刻只能在光膠這一類聚合物上加工微結(jié)構(gòu)。

熱壓法（imprinting）

在熱壓機(jī)中加熱聚甲基丙烯酸甲酯至135℃，保溫條件下放上硅的陽模加壓5min，即可在聚甲基丙烯酸甲酯片上壓制出微通道。將帶通道的基片和有孔洞的蓋片加熱封接可得微流控分析芯片。此法可大批量復(fù)制，設(shè)備簡單，操作簡便。但是所用材料有限，對其性能研究較少，應(yīng)用價(jià)值尚需實(shí)驗(yàn)。

激光切蝕法（laser ablation）

用紫外激光使可降解高分子材料曝光 ，把底片上的二維幾何圖形精確復(fù)制下來。調(diào)整曝光強(qiáng)度可控制材料的光解深度。用壓力吹掃去除降解產(chǎn)物 ，得到帶有微通道的基片。它和另一片打好孔洞的蓋片熱粘合就得到所需的芯片。

這種方法對技術(shù)設(shè)備要求較高，但步驟簡便，而且不需超凈環(huán)境，精度高。可用于在聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯等可光解高分子材料上加工微通道。

LIGA技術(shù)

LIGA技術(shù)是由光刻、電鑄和塑鑄三個(gè)環(huán)節(jié)組成。第一步為同步輻射深度X光爆光，可將掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移到有幾百微米厚的光刻膠上，得到一個(gè)與掩膜結(jié)構(gòu)相同，厚度幾百微米、最小寬度為幾微米的三維立體結(jié)構(gòu)。

電鑄可采用電鍍的方法。利用光刻膠下面的金屬進(jìn)行電鍍，將光刻膠圖形上的間隙用金屬填充，形成一個(gè)與光刻膠圖形凹凸互補(bǔ)的金屬凹凸版圖，將光刻膠及附著的基底材料除掉，就得到鑄塑用的金屬模具。

通過金屬注塑版上的小孔將塑料注入金屬模具腔體內(nèi)，加壓硬化后就得到與掩膜結(jié)構(gòu)相同塑料芯片。通常以聚甲基丙烯酸甲酯作為塑鑄材料。

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