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如何成功完成PDMS和玻璃等离子键合

玻璃/ PDMS等离子键合

一、玻璃/ PDMS等离子键合

等离子键合可以用于微流控芯片制造。为了将PDMS芯片永久地粘合到载玻片上,研究人员使用等离子清洗机来改变玻璃和PDMS的表面特性。等离子体处理将改变表面化学特性并允许PDMS与通道粘在其他基板(PDMS或玻璃)上。如果此步骤出错,您的芯片将泄漏,无法正常使用。

二、影响玻璃和PDMS等离子体封合情况如下:

影响玻璃和PDMS等离子体封合

1.表面属性

等离子体是影响表面的装置; 所有污染都会严重影响封合的最终结果。与普遍的想法相反,对于玻璃/PDMS等离子体粘合,除了特殊情况外,较长的处理不会改善表面。例如,诸如指纹之类的存在将导致相关表面上的治疗失败。

2.等离子体清洁室内的空气污染

等离子室内的气体成分将改变玻璃或PDMS表面产生的化学连接类型。即使数量很少,一些杂质也会污染您的表面。最常见的污染是来自真空或来自压缩机周围的油。因为在等离子体清洁室里有油,你可能会看到和以前一样的等离子体,但是化学物质会不同,PDMS不会结合。

3.判断等离子体成功的一个指标:稳定性和颜色

等离子体质量的良好指标通常是其颜色/发光度(取决于所使用的压力和气体)。

4.等离子处理最佳时间

时机是您成功的关键因素,也是您封合的关键。过短的等离子体处理不会使整个表面功能化,等离子体处理时间过长会过度强烈地改变PDMS表面。等离子体激活的时间越长,表面越粗糙,粘接性能就会受到影响。对于通常用于软光刻的等离子体,具有最强力键合的最佳时间通常在20到60秒之间。

5.等离子后的时间

在等离子体处理之后,表面的化学键开始重新组合,并且在几分钟之后,表面变得不足以激活玻璃PDMS等离子体结合。你必须在处理后马上做粘合,不要让你的样品在排气后进入等离子室,并迅速地把它们放在一起。

三、如何提升PDMS与玻璃等离子体封合后效果?

1.烘烤可以改善玻璃PDMS等离子体粘合质量

为了在PDMS与玻璃或PDMS接触后使化学连接更容易,建议加热装置。时间、温度和装置可以在实验室和用户之间变化。80-90°C的温度下烘烤15-30分钟,通常足以形成良好的粘结。

2.选择气体

表面状态取决于所用的气体。在大多数情况下,室内空气等离子体可以很好地工作。一一些研究人员倾向于使用纯O2来完全控制大气,但这需要更多的设备和过程的严格性。

3.粉尘对玻璃与PDMS等离子体封合的影响

表面上灰尘的存在将阻止玻璃PDMS等离子体粘结,但也在盘上,并且尺寸将取决于PDMS的刚性。需要使用至少干净的干燥空气喷射进行第一次清洁还有其他方法可以去除灰尘,您可以使用3M透明胶带去除表面上的颗粒,或者更有效地方式将芯片浸入异丙醇中,并使用声波分离PDMS中表面和孔内的所有不需要的颗粒。

为了清洁玻璃,依次使用丙酮,异丙醇,水并将其干燥。

四、玻璃和PDMS等离子体封合:一些常见错误想法

1.您需要在PDMS芯片上强力按压以校正玻璃PDMS等离子键合

PDMS上强力按压以促使粘合容易纠正不良的等离子体处理。但是它不起作用,你真正面临的风险是不可逆转地损坏和改变你的流道。请记住,粘接必须快速简便。如果两个部件之间的接触不好,可能是因为灰尘。为了纠正粘接,唯一要做的就是加热设备并再次轻轻按压芯片。

2.我们可以在第一次接触后第二次移动PDMS芯片

如果你第一次把芯片放在错误的位置,或者等离子封合不是在所有地方都有效,那么尝试第二次重新放置芯片是没有用的。最好的办法是把芯片扔掉或者再做一次等离子体封合,但这并不一定有效,也肯定无法复制。

五、玻璃和PDMS等离子体粘合:在校准过程中如何检查等离子体处理的质量?

第一次测试:角度接触测量

等离子体处理改变了表面性质,即玻璃和PDMS的疏水性。良好的处理使表面具有亲水性。第一个测试包括在每个表面上放置一个水滴(约20μl)并测量与表面的角度接触。低于20°的接触角通常会导致粘合强度高于2.5bar。

第二次测试:粘贴前沿的扩散

粘合芯片时,触点处的部件会变暗,以便您可以跟踪触点。等离子体处理后,轻轻地将PDMS放在玻璃上或另一块PDMS上,接触前沿应快速轻松地进行。

第三次测试:高压下没有泄漏

第三个测试是在你的设备中注入一种液体,然后用高压测试它的性能。你可以用一个简单的注射器,用手指推它,它将足够有几个bar