PDMS氧等离子体处理键合工艺

PDMS是一种常见的有机聚合物材料,以其原材料价格便宜、制作周期短、耐用性好、封装方法灵活,及其与多种材料能形成很好的密封等特点在电子,医学等多方面有巨大的运用前景。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)也是一种典型的常用于微流控芯片制备的聚合物。但是固化后的PDMS表面能低,表面浸润性差,导致液体在PDMS微通道中难以流动,所以需要对PDMS表面进行处理以提高其表面浸润性。PDMS基体表面改性有很多方法,如热扩散法,紫外灯法,微波法,表面活化剂法等。其中,对PDMS表面进行氧等离子体处理相对比较简单、快捷,所需处理设备在实验室中也比较常见。

等离子处理法是在真空状态下,高频发生器将气体电离,产生等离子体(物质第四态),等离子体是由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离所产生的正负电子组成的离子化气体状物质,它是除固、液、气外,物质存在的第四态。这些高度活跃微粒子和被处理的材料表面发生作用,使惰性的聚合物表面活化,提升其亲水性,增强界面的交互作用且使单层分子更容易扩散到其表面,使PDMS基体表面得以改性,最终实现其与多种材料键合。

对PDMS表面进行氧等离子体处理后,高能量的氧等离子体作用于PDMS表面,在其上形成Si-O-Si结构,改善了PDMS的表面浸润性;随着时间延长,表面的Si-O-Si结构向本体扩散,表面浸润性逐渐消失。一般来说,射频功率越大,浸润性改善效果越好,其原因可能是射频功率越大,能量越高,PDMS表面形成的Si-O-Si结构浓度越高,故改性效果越好;改性时间越长,表面的Si-O-Si结构层越厚,向着本体的扩散越慢,改性效果保持得越久。

等离子处理法中影响PDMS键合效果主要有3个工艺参数:射频功率、氧气流量、改性时间。不同的射频功率都有其相应的氧气流量和处理时间使PDMS基体键合,只需3参数搭配恰当并且保证键合时间充裕,键合面积百分比都会超过90%,达到实验要求。

小型射频氧等离子清洗机

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