PDMS氧等離子體處理鍵合工藝

PDMS是一種常見的有機聚合物材料,以其原材料價格便宜、制作周期短、耐用性好、封裝方法靈活,及其與多種材料能形成很好的密封等特點在電子,醫學等多方面有巨大的運用前景。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)也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。PDMS基體表面改性有很多方法,如熱擴散法,紫外燈法,微波法,表面活化劑法等。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。

對PDMS表面進行氧等離子體處理后,高能量的氧等離子體作用于PDMS表面,在其上形成Si-O-Si結構,改善了PDMS的表面浸潤性;隨著時間延長,表面的Si-O-Si結構向本體擴散,表面浸潤性逐漸消失。一般來說,射頻功率越大,浸潤性改善效果越好,其原因可能是射頻功率越大,能量越高,PDMS表面形成的Si-O-Si結構濃度越高,故改性效果越好;改性時間越長,表面的Si-O-Si結構層越厚,向著本體的擴散越慢,改性效果保持得越久。

等離子處理法中影響PDMS鍵合效果主要有3個工藝參數:射頻功率、氧氣流量、改性時間。不同的射頻功率都有其相應的氧氣流量和處理時間使PDMS基體鍵合,只需3參數搭配恰當并且保證鍵合時間充裕,鍵合面積百分比都會超過90%,達到實驗要求。

小型射頻氧等離子清洗機

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