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PDMS基體等離子法鍵合工藝

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-04-21

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種性能優良的高分子聚合物，因具有良好的透光性、獨特的彈性、封裝性能好、制作過程簡單、原材料成本低廉及無毒絕緣等特性，在醫藥、微流控系統以及柔性電子等領域均得到廣泛應用。等離子清洗機可有效去除有機污染物并活化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,表面浸潤性差,導致液體在PDMS微通道中難以流動,所以需要對PDMS表面進行處理以提高其表面浸潤性。目前已有多種效果較好的PDMS表面親水改性方法,其中,對PDMS表面進行氧等離子體處理相對比較簡單、快捷,所需處理設備在實驗室中也比較常見。

等離子處理法是在真空狀態下，高頻發生器將氣體電離，產生等離子體(物質第四態)，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生的正負電子組成的離子化氣體狀物質，它是除固、液、氣外，物質存在的第四態。這些高度活躍微粒子和被處理的材料表面發生作用，使惰性的聚合物表面活化，提升其親水性，增強界面的交互作用且使單層分子更容易擴散到其表面，使PDMS基體表面得以改性，最終實現其與多種材料鍵合。

處理方法

以下是在等離子清洗機中對 PDMS-PDMS 或 PDMS-玻璃進行等離子活化的建議工藝條件(可能需要進行一些實驗來確定最佳工藝條件)：
使用氧氣 (O 2 ) 或室內空氣作為工藝氣體
壓力：200 mTorr 至 1 Torr
射頻功率：通常高
處理時間：15-60秒
與實驗工藝和制造技術的情況一樣，用戶報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 材料時也是如此。

PDMS鍵合視頻展示

其他工藝注意事項

等離子處理后，輕輕按住 PDMS 組件 30 秒。不要拉開并調整對齊，因為這會破壞鍵的形成。用力按壓可能會破壞微流體通道。
在烤箱或熱板中將組裝好的設備在 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：顆粒或油的存在會阻止鍵的形成。從等離子室中取出 PDMS 時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會。調整您的軟光刻工藝以確保基板光滑。
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，來自容易受到濕度或顆粒物每日波動影響的環境中的空氣會對 PDMS 粘合產生不利影響。
等離子體處理不應超過 2 分鐘，因為長時間的等離子體暴露會導致 PDMS 開裂和低分子量分子從本體遷移到表面，從而減少親水性 SiOH 基團的數量并導致弱或不完全鍵合
等離子處理后應立即接觸氧化表面，以實現盡可能強的粘合
等離子體處理后(約 1 小時)，PDMS 表面會隨著時間的推移恢復疏水特性(老化)。