PDMS基體等離子法鍵合工藝

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-04-21

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種性能優(yōu)良的高分子聚合物，因具有良好的透光性、獨(dú)特的彈性、封裝性能好、制作過(guò)程簡(jiǎn)單、原材料成本低廉及無(wú)毒絕緣等特性，在醫(yī)藥、微流控系統(tǒng)以及柔性電子等領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。等離子清洗機(jī)可有效去除有機(jī)污染物并活化PDMS表面，以便與玻璃、PDMS或其他類似處理的表面粘合。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)就是一種典型的常用于微流控芯片制備的聚合物。但是固化后的PDMS表面能低,表面浸潤(rùn)性差,導(dǎo)致液體在PDMS微通道中難以流動(dòng),所以需要對(duì)PDMS表面進(jìn)行處理以提高其表面浸潤(rùn)性。目前已有多種效果較好的PDMS表面親水改性方法,其中,對(duì)PDMS表面進(jìn)行氧等離子體處理相對(duì)比較簡(jiǎn)單、快捷,所需處理設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室中也比較常見(jiàn)。

等離子處理法是在真空狀態(tài)下，高頻發(fā)生器將氣體電離，產(chǎn)生等離子體(物質(zhì)第四態(tài))，等離子體是由部分電子被剝奪后的原子以及原子被電離所產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。這些高度活躍微粒子和被處理的材料表面發(fā)生作用，使惰性的聚合物表面活化，提升其親水性，增強(qiáng)界面的交互作用且使單層分子更容易擴(kuò)散到其表面，使PDMS基體表面得以改性，最終實(shí)現(xiàn)其與多種材料鍵合。

處理方法

以下是在等離子清洗機(jī)中對(duì) PDMS-PDMS 或 PDMS-玻璃進(jìn)行等離子活化的建議工藝條件(可能需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)來(lái)確定最佳工藝條件)：
使用氧氣 (O 2 ) 或室內(nèi)空氣作為工藝氣體
壓力：200 mTorr 至 1 Torr
射頻功率：通常高
處理時(shí)間：15-60秒
與實(shí)驗(yàn)工藝和制造技術(shù)的情況一樣，用戶報(bào)告的等離子體工藝條件變化很大，即使在等離子體處理類似的 PDMS 材料時(shí)也是如此。

PDMS鍵合視頻展示

其他工藝注意事項(xiàng)

等離子處理后，輕輕按住 PDMS 組件 30 秒。不要拉開(kāi)并調(diào)整對(duì)齊，因?yàn)檫@會(huì)破壞鍵的形成。用力按壓可能會(huì)破壞微流體通道。
在烤箱或熱板中將組裝好的設(shè)備在 80-100 攝氏度下加熱 60 秒。高溫為額外的鍵形成提供活化能。
清潔度：顆?；蛴偷拇嬖跁?huì)阻止鍵的形成。從等離子室中取出 PDMS 時(shí)避免接觸要粘合的表面
表面粗糙度：光滑的表面使粘合材料之間的接觸最大化，為硅氧烷鍵的形成提供了更多的機(jī)會(huì)。調(diào)整您的軟光刻工藝以確?；骞饣?。
空氣與氧氣：由于活性氧的濃度較高，氧氣比空氣更有效。此外，來(lái)自容易受到濕度或顆粒物每日波動(dòng)影響的環(huán)境中的空氣會(huì)對(duì) PDMS 粘合產(chǎn)生不利影響。
等離子體處理不應(yīng)超過(guò) 2 分鐘，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的等離子體暴露會(huì)導(dǎo)致 PDMS 開(kāi)裂和低分子量分子從本體遷移到表面，從而減少親水性 SiOH 基團(tuán)的數(shù)量并導(dǎo)致弱或不完全鍵合
等離子處理后應(yīng)立即接觸氧化表面，以實(shí)現(xiàn)盡可能強(qiáng)的粘合
等離子體處理后(約 1 小時(shí))，PDMS 表面會(huì)隨著時(shí)間的推移恢復(fù)疏水特性(老化)。