摘要：微流控芯片是一种通过微小流体操控来完成化学分析、生物实验及医疗检测的高精尖技术工具。其制作流程复杂但精密，涉及设计、制造与封装等多个关键步骤。本文将围绕微流控芯片的制作流程，详述其核心工艺及技术要点。

微流控芯片是一种通过微小流体操控来完成化学分析、生物实验及医疗检测的高精尖技术工具。其制作流程复杂但精密，涉及设计、制造与封装等多个关键步骤。本文将围绕微流控芯片的制作流程，详述其核心工艺及技术要点。

一、微流控芯片的设计

在制作微流控芯片之前，设计阶段尤为关键。这包括流道的几何结构、输入输出端口的位置、以及芯片的整体功能规划。设计中通常借助计算机辅助设计软件（如AutoCAD或SolidWorks），并根据实际需求模拟流体行为，以优化流道的尺寸和流动效率。设计时需要综合考虑：

1. 流体控制精度：流道尺寸通常在微米到毫米级，需要保证流体精确可控。

2. 功能集成性：芯片可能需要集成多个功能模块，如混合、分离、反应等。

3. 材料兼容性：根据用途选择材料，如生物应用需选用生物相容性材料。

二、模具制作

模具是微流控芯片制作的基础，通常采用光刻工艺制作主模。其步骤如下：

1. 基底准备：将一层光敏涂层（光刻胶）涂在硅片或玻璃片表面，形成均匀薄膜。

2. 光刻图案转移：使用掩膜版将设计好的图案转移到光刻胶表面，通过紫外光照射使图案区域发生化学反应。

3. 显影与刻蚀：用化学溶剂显影，去除未曝光区域，再通过等离子体或湿法蚀刻加工出流道图案。

4. 模具硬化：最后将模具进行硬化处理，使其具备长时间的使用寿命。

此步骤决定了芯片的微结构精度，是整个制作流程的核心。

三、芯片复制

微流控芯片的生产通常采用软光刻技术（Soft Lithography）进行大批量复制，其工艺如下：

1. PDMS铸模：将液态聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒入模具，覆盖表面并形成一层薄膜。

2. 固化与脱模：将PDMS置于恒温炉中固化（约60℃数小时），然后将固化后的PDMS结构从模具中剥离。

3. 流道修整：通过激光切割或手动操作，对流道端口或其他不平整区域进行修正。

PDMS作为微流控芯片的常用材料，因其柔韧性、透明性和生物兼容性广泛应用，但其他材料如玻璃或塑料也可用于特定需求。

摩方精密PDMS翻模微流控结构

四、芯片封装

封装过程是微流控芯片制作的最后一步，其目的是将流道封闭并确保芯片的密封性和耐用性。常见方法有：

1. 表面处理：对PDMS和基底（如玻璃或另一层PDMS）进行氧等离子体处理，使其表面活化并增加粘附性。

2. 对齐与粘合：通过显微镜精准对齐两层芯片结构，并轻轻压合，使流道封闭成型。

3. 密封测试：将液体注入芯片流道，测试其是否漏液或结构完整。

对于玻璃或硅基芯片，可采用热熔、粘合剂或键合技术封装，但需要控制温度和压力以确保封装质量。

五、芯片功能测试与优化

完成制作后，需要对微流控芯片进行功能性测试，包括：

1. 流体流动性检测：观察液体在流道中的流动情况，确保设计符合预期。

2. 功能模块验证：测试芯片的核心功能模块，如混合效率、分离效果或反应速度。

3. 耐久性测试：通过循环液体测试芯片的使用寿命及耐压性能。

4. 测试中发现的问题可以反馈到设计阶段，进行迭代优化。

六、总结

微流控芯片的制作是多学科交叉的精密工艺，其核心在于光刻模具的高精度制造及流道的高效封装。尽管制作流程复杂，但凭借其卓越的微尺度流体控制能力，微流控芯片已成为生物医学、化学分析及环境检测等领域的关键技术平台。未来，随着新材料和自动化设备的引入，微流控芯片的制作将更加高效与精密，为科研和产业带来更多可能性。

来源：环球科技视角