MC方案｜如何从SU

PDMS是一种有机聚合物材料，广泛应用微流控芯片实验室。今天我们来介绍有关如何进行PDMS光刻复制，也称为软光刻工艺，为您提供一些实验中的小技巧，优化您的实验结果。

首次使用模具时，必须使其疏水。SU-8模具中的硅通常具有很强的亲水性，因此PDMS对它有良好的亲和力，其强度足以使之无法剥离，只能将模具破坏并从头开始实验。

这里我们使用硅烷功能，一旦在表面上永久粘合，也可使接触角超过90°，表面疏水。可以使用气体或液体处理，即通过气体或连续的液浴将硅烷功能键合在表面上。（*硅烷化对人类使用危险的产品，必须在适当的条件下使用，即在通风橱中使用。）

液体硅烷化

可按照以下配方使用一些OTS（十八烷基三氯硅烷）：

在结晶器中的50ml十六烷中稀释0.5ml OTS。

如有可能，请使用N2气枪排出空气。

将晶圆放入内部，并用封口膜将其密封15分钟。

将晶圆放入纯十六烷浴中。

将晶圆放入丙酮浴中。

将晶圆放在乙醇浴中。

干燥晶圆。

测试接触角。

气体硅烷化

在气体中进行硅烷化，可使用一些在室温和室温下易挥发的TMCS（ 三甲基氯硅烷），并遵循以下配方：

将晶圆放入培养皿中。

培养皿内，在晶片周围添加几滴TMCS液滴。

密封培养皿15分钟。

打开培养皿，等待10分钟，使所有TMCS蒸发。

测试接触角。

Tips:

1. 如果接触角的测试结果不对，请检查实验过程并再次进行，不要轻易将PDMS放在上面。

2. 硅烷会与空气发生反应，因此请确保正确关闭TMCS或OTS瓶，并添加封口膜以提高安全性。3. 液体硅烷化是最有效的方法，但需要更多的时间和材料，气体硅烷化是使用最多的方法，只需简单几步即可获得与液体相同的结果。

模具准备好后，我们就可以准备PDMS了。为了使PDMS更硬，必须添加固化剂。显然，最常用的PDMS是Sylgard 184。对于该PDMS，固化剂和PDMS之间的常规比例为1:10（重量）。对于特定的应用，可以更改比例以使PDMS变得更软或更硬。

准备PDMS，请遵循以下步骤：

称重PDMS（例如60克）

添加固化剂（例如6克）

充分混合

Tips:

要特别注意放置的顺序，先放入PDMS，然后再放入固化剂，否则可能会导致聚合物的不良交联。

由于混合，制剂中充满了气泡，必须清除。可使用离心机或干燥器和真空泵。离心机更适合处理少量的PDMS。干燥器和真空泵处理时间较长，但也是最简单和最常用的方法。

使用干燥器对混合物进行脱气，将杯子放入内部，盖上盖子并检查密封性。使用真空泵进行真空，如果真空过强或过快，PDMS可能会溢出。通常需要30分钟才能清除所有气泡。去除气泡后，关闭真空并烘烤PDMS。当压力不稳定时，切勿尝试打开干燥器，否则PDMS可能会爆炸。

在使用前，务必清洁模具，使用氮气或清洁的压缩空气清除SU-8模具表面上的所有灰尘和微粒。

PDMS脱气后，将其倒入先前硅烷化的SU-8模具中。使用容器将晶圆放入培养皿内部。容器的大小将定义所需的器件厚度所需的PDMS数量。对于4英寸的基板，40克的PDMS将为您提供约5mm厚的器件。

如果在浇注过程中出现气泡，则可用针将其除去或将晶片放回真空中。如果您选择第二种方法时要小心，晶圆会起来，PDMS会到基板的下面，后面去除气泡更加困难。

将PDMS和固化剂混合后，交联就开始了，仅此步骤，就需要大约24小时才能获得足够坚固的器，这也就是模具和PDMS必须烘烤的原因。烘烤的时间和温度取决于实验室和用户以及所使用的工具。

通常使用电炉或烤箱烘烤PDMS，可以一次烘烤多个模具。设置温度和时间，在较短的时间内烘烤温度较高，在较长的时间内烘烤温度较低。我们进行了实验，并测量了在不同烘烤条件下与PDMS层表面上水的接触角，并没有变化，因此烘烤不会影响PDMS的化学物质，但会影响其机械性能。注意不要烘烤过久，PDMS会变硬，后面就很难刺穿。

Tips:

必须根据模具容器选择温度，如果您使用培养皿，请不要加热到90°C以上。我们建议您在烤箱中于80°C下烘烤2小时。待PDMS冷却后，您就可以对其进行操作。

待模具和PDMS冷却，然后可以在基板周围切割并剥离PDMS。在切割过程中，请注意使刀片与模具相切，以免损坏刀片。

剥离过程中，只需轻轻拉动PDMS，即可分离开。如果PDMS在晶圆上的黏附太多，可能因为您硅烷化处理不够好，或者它的制作不够好。

确保佩戴手套，避免在PDMS中添加油脂，否则难以清洁，可能会对过程造成影响。

在此步骤中，如果要稍后添加和清除流体，还必须在PDMS内打一些孔。可以使用打孔器，根据您的管子选择合适的尺寸。由于PDMS是一种柔性材料，因此使孔比管道小一点，这样就可以将管道牢固地保持在其中，从而减少泄漏问题。

确保佩戴手套，避免在PDMS中添加油脂，否则难以清洁，可能会对过程造成影响。

最后一步是PDMS键合。PDMS键合到另一块PDMS或玻璃上，过程相同。在进行任何操作之前，必须对每个零件进行彻底清洁，以清除表面上的灰尘或微粒。可以使用异丙醇清洁PDMS和玻璃，甚至可以使用超声波浴更好地清洁PDMS孔的表面和内部。

要粘合PDMS，需要先激活表面，将PDMS的Si-CH3功能转换为Si-OH，并且当您按相同的功能时，将创建牢固且永久的Si-O-Si链接。最常用的工具是使用氧气或空气的等离子清洗机。Harrick Plasma可以帮助您实现完美的等离子处理。为了产生良好的等离子体，必须控制腔室内的压力，建议压力为500mTorr。为了使表面功能化，处理时间不宜太长，2分钟是与玻璃或PDMS键合的好时机。