微流控芯片制备加工方法

微流控芯片

较为常见的微流控芯片制备加工方法有：

① 丝网印刷  ② 喷墨打印  ③ 紫外光刻（Ultra-Violet，UV）技术  ④ 电子束直写（Electron Beam Lithograph，EBL） ⑤ 质子束直写（Proton Beam Writing，PBW）⑥ 飞秒激光双光子直写技术

①丝网印刷：作为传统的印刷技术成本低廉、工艺简单, 主要应用于电路板、医疗器械、服装等领域.随着微流控技术的发展，为控制其成本以适应工业化生产, 丝网印刷逐渐被应用于制备微流控芯片，丝网印刷技术的设备要求不高，因此大大降低了微流控芯片的制作成本，而且加工步骤少，可重复性高，有利于微流控芯片走向工业批量化生产。

②喷墨打印：一般应用于不同材料的精密组件喷印成型， 其优势在于高速度、自动化、低成本、环境友好度高等， 利用喷墨技术可直接将墨滴喷射到电路板上，从而精确绘制电路图。

③紫外光刻技术：紫外光源因为其具有较短的波长、高的光子能量、加工分辨率高等优势，在高精度加工领域得到了广泛的应用。在紫外光刻过程中，材料吸收一个紫外光子后，从基态跃迁到激发态从而引发后续的光聚合或光解反应。紫外光刻主要有以下特点：

热影响区域小：紫外光刻技术的加工原理是一种光化学反应的原理，通过高能量的紫外光子直接照射破坏加工材料中的化学键，因而其热影响区域非常小甚至是无热影响区域；

加工材料广泛：紫外光源光子能量高，因此可以加工一些可见光与红外激光无法加工的材料；

分辨率高：紫外光源的波长一般可以达到 395 nm，因此衍射极限尺寸比可见光波段小，因此分辨率高。它的加工精度可以达到 200 nm 以下，能够获得精密的微纳结构。

紫外光刻技术方式可以分为紫外掩模加工和紫外直写加工。紫外掩模加工需要光刻胶掩模板，紫外激光光源为面光源，而紫外直写加工则不需要光刻胶掩模板。

④电子束与⑤质子束直写技术： 电子束直写是通过高能电子束在涂覆有感光材料（光刻胶）的基板上直接曝光获得结构的加工技术，早在 1965 年就有使用电子束直写制作了 100 nm 的纳米结构的报道。电子束的波长非常短，在 100 KV 的加速电压系统下，电子波长为 0.12 nm。根据阿贝衍射极限理论，电子束直写的精度可以达到纳米数量级。

电子束直写纳米结构与其他传统纳米结构加工技术相比具有许多优势，例如：高分辨率、无掩膜、长焦深，并且还可以通过计算机控制直接写入任意纳米结构。电子束直写的主要缺点是由于衬底和光刻胶胶层中的散射会引起曝光区域的吸收剂量不均衡，从而引起的相互邻近效应。 质子束直写主要是通过将高能量的质子束聚焦照射到光刻胶内直接加工纳米结构的纳米加工技术。质子束的穿透能力强于电子束，并且质子束的空间发散角也极小，所以质子束直写可以制备得到高的真宽比的纳米结构。

⑥飞秒激光双光子直写技术：是一种基于激光光源的加工方式，与其他传统的连续激光加工技术相比，它的脉冲宽度更窄，峰值功率也更高，往往通过非线性效应与材料相作用，加工精度可以达到小于百纳米，且具备良好的 3D 加工能力，因此在微纳制造领域拥有巨大优势。飞秒激光通过物镜会聚的方式到达样品材料内部，由于材料与飞秒激光的作用方式为双光子或多光子吸收，因此只有激光焦点的中心区域会发生光与物质的相互作用，从而突破光学衍射极限，实现高精度（分辨率<100 nm）的加工。

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