如何成功完成PDMS和玻璃等离子键合

一、玻璃/ PDMS等离子键合

等离子键合可以用于微流控芯片制造。为了将PDMS芯片永久地粘合到载玻片上，研究人员使用等离子清洗机来改变玻璃和PDMS的表面特性。等离子体处理将改变表面化学特性并允许PDMS与通道粘在其他基板（PDMS或玻璃）上。如果此步骤出错，您的芯片将泄漏，无法正常使用。

二、影响玻璃和PDMS等离子体封合情况如下：

1.表面属性

等离子体是影响表面的装置; 所有污染都会严重影响封合的最终结果。与普遍的想法相反，对于玻璃/PDMS等离子体粘合，除了特殊情况外，较长的处理不会改善表面。例如，诸如指纹之类的存在将导致相关表面上的治疗失败。

2.等离子体清洁室内的空气污染

等离子室内的气体成分将改变玻璃或PDMS表面产生的化学连接类型。即使数量很少，一些杂质也会污染您的表面。最常见的污染是来自真空泵或来自压缩机周围的油。因为在等离子体清洁室里有油，你可能会看到和以前一样的等离子体，但是化学物质会不同，PDMS不会结合。

3.判断等离子体成功的一个指标：稳定性和颜色

等离子体质量的良好指标通常是其颜色/发光度（取决于所使用的压力和气体）。

4.等离子处理最佳时间

时机是您成功的关键因素，也是您封合的关键。过短的等离子体处理不会使整个表面功能化，等离子体处理时间过长会过度强烈地改变PDMS表面。等离子体激活的时间越长，表面越粗糙，粘接性能就会受到影响。对于通常用于软光刻的等离子体，具有最强力键合的最佳时间通常在20到60秒之间。

5.等离子后的时间

在等离子体处理之后，表面的化学键开始重新组合，并且在几分钟之后，表面变得不足以激活玻璃与PDMS等离子体结合。你必须在处理后马上做粘合，不要让你的样品在排气后进入等离子室，并迅速地把它们放在一起。

三、如何提升PDMS与玻璃等离子体封合后效果？

1.烘烤可以改善玻璃和PDMS等离子体粘合质量

为了在PDMS与玻璃或PDMS接触后使化学连接更容易，建议加热装置。时间、温度和装置可以在实验室和用户之间变化。在80-90°C的温度下烘烤15-30分钟，通常足以形成良好的粘结。

2.选择气体

表面状态取决于所用的气体。在大多数情况下，室内空气等离子体可以很好地工作。一一些研究人员倾向于使用纯O2来完全控制大气，但这需要更多的设备和过程的严格性。

3.粉尘对玻璃与PDMS等离子体封合的影响

表面上灰尘的存在将阻止玻璃和PDMS等离子体粘结，但也在盘上，并且尺寸将取决于PDMS的刚性。需要使用至少干净的干燥空气喷射进行第一次清洁，还有其他方法可以去除灰尘，您可以使用3M透明胶带去除表面上的颗粒，或者更有效地方式将芯片浸入异丙醇中，并使用声波分离PDMS中表面和孔内的所有不需要的颗粒。

为了清洁玻璃，依次使用丙酮，异丙醇，水并将其干燥。

四、玻璃和PDMS等离子体封合：一些常见错误想法

1.您需要在PDMS芯片上强力按压以校正玻璃PDMS等离子键合

在PDMS上强力按压以促使粘合更容易纠正不良的等离子体处理。但是它不起作用，你真正面临的风险是不可逆转地损坏和改变你的流道。请记住，粘接必须快速简便。如果两个部件之间的接触不好，可能是因为灰尘。为了纠正粘接，唯一要做的就是加热设备并再次轻轻按压芯片。

2.我们可以在第一次接触后第二次移动PDMS芯片

如果你第一次把芯片放在错误的位置，或者等离子封合不是在所有地方都有效，那么尝试第二次重新放置芯片是没有用的。最好的办法是把芯片扔掉或者再做一次等离子体封合，但这并不一定有效，也肯定无法复制。

五、玻璃和PDMS等离子体粘合:在校准过程中如何检查等离子体处理的质量?

第一次测试：角度接触测量

等离子体处理改变了表面性质，即玻璃和PDMS的疏水性。良好的处理使表面具有亲水性。第一个测试包括在每个表面上放置一个水滴（约20μl）并测量与表面的角度接触。低于20°的接触角通常会导致粘合强度高于2.5bar。

第二次测试：粘贴前沿的扩散

粘合芯片时，触点处的部件会变暗，以便您可以跟踪触点。等离子体处理后，轻轻地将PDMS放在玻璃上或另一块PDMS上，接触前沿应快速轻松地进行。

第三次测试：高压下没有泄漏

第三个测试是在你的设备中注入一种液体，然后用高压测试它的性能。你可以用一个简单的注射器，用手指推它，它将足够有几个bar。