紫外表面处理提高金属薄膜与PMMA结合结度研究

发布时间：2018-06-24 09:45

  本文选题：紫外光 + 聚甲基丙烯酸甲酯　； 参考：《大连理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate, PMMA)具有良好的透光性、机械性能和生物兼容性,而且加工简单、易成形,己被广泛用于制作微流控芯片。PMMA表面金属图形化是在微流控芯片上集成金属微纳米结构的一种主要方法。然而,金属薄膜与PMMA基底之间的结合力较差,严重限制了金属微纳米结构在微流控芯片上的应用。为此,本文提出了一种紫外表面处理的方法,用于提高金属薄膜与PMMA基底之间的结合强度。建立了一种PMMA紫外表面处理的工艺,并利用光刻和腐蚀方法在PMMA基底上制作了一种金微电极。利用胶带测试、浸泡法、吹气法、超声破碎法等多种方法,测试了金薄膜与PMMA基底的结合强度,并与其它用于增强结合强度的方法进行了对比分析。结果发现,利用本文提出的方法,获得的金属薄膜与PMMA基底的结合强度较高,而且金属薄膜的一致性较好。研究了紫外表面处理提高金属薄膜与PMMA结合强度的作用机理。利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、液形分析仪、原子力显微镜和三维表面轮廓仪等设备,详细研究了紫外处理后PMMA表面的元素、官能团含量和化学键的变化,以及表面亲水性和粗糙度的变化。经过分析认为,紫外表面处理提高结合强度的作用机理为：紫外处理使得PMMA表面产生了羟基,同时其它极性含氧官能团的含量得到了提高,使PMMA表面富氧化,从而提高了金属原子与PMMA基底的结合强度；此外,紫外处理增大了PMMA的表面粗糙度,也有助于提高金属薄膜与PMMA基底的结合强度。作为上述紫外表面处理提高金属薄膜与PMMA基底结合强度方法的应用,我们研制了一种集成银微电极的PMMA纳流控电化学芯片。芯片由一片纳米沟道基片和一片微米沟道盖片组成。在纳米沟道基片上,集成了亚微米沟道和银电极。其中,亚微米沟道作为一种筛子,用于堆积表面修饰了链霉亲和素的二氧化硅纳米颗粒,形成一种纳米颗粒晶体；银电极用于测量纳米颗粒晶体的电导。在微米沟道盖片上,集成了用于液体传输的4条微米沟道和储液池。研究了氧等离子体刻蚀PMMA纳米沟道的速率,在优化后的工艺参数下,平均刻蚀速率约为15nm/min,沟道粗糙度小于2nm。为了避免在芯片键合时亚微米沟道产生塌陷,研究了一种紫外辅助热键合方法。该方法显著降低了芯片键合温度,亚微米沟道在宽度和深度方向上的变形量分别为2%和5%。利用该芯片,测得的生物素检出限为1aM,检测范围为1aM至0.1nM。
[Abstract]:Polymethyl methacrylate ( PMMA ) has good transparency , mechanical properties and biocompatibility , and it is easy to be formed . It has been widely used to make micro - fluidic chip . The bonding strength between metal thin film and PMMA substrate is studied by using the method of FT - IR , X - ray photoelectron spectroscopy , liquid analyzer , atomic force microscope and 3D surface profilometer .
in addition , that ultraviolet treatment increase the surface roughness of the PMMA , and also helps to improve the bonding strength between the metal thin film and the PMMA substrate .
In order to avoid the collapse of sub - micron channel under optimized process parameters , the average etching rate is about 15nm / min and the channel roughness is less than 2 nm . In order to avoid the collapse of sub - micron channel during chip bonding , a UV - assisted thermal bonding method is studied .
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB306

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;金属薄膜成形新技术[J];金属功能材料;1999年01期

2 唐武;邓龙江;徐可为;;金属薄膜结合性能的评价方法研究[J];稀有金属材料与工程;2007年08期

3 赵鹏,田晓珍,姚燕燕,许启明,GedankenA;玻璃表面纳米钌金属薄膜的湿化学制备研究[J];功能材料与器件学报;2005年01期

4 钟曼英,易行;国产软铝材料硬化规律的研究[J];中国计量学院学报;1996年01期

5 ;拜耳公司研发成功聚碳酸脂金属薄膜嵌入技术[J];电子元件与材料;2008年05期

6 刘冰,袁华堂,张允什,陈静,张国庆,姚素薇,郭鹤桐;半导体/金属薄膜的研究进展[J];材料保护;1998年11期

7 任德斌;王经伟;苑宏利;张广平;;有表面微裂纹的金属薄膜力学性能的有限元分析[J];沈阳理工大学学报;2008年04期

8 马德军,徐可为,何家文,JianLU;利用纳米压入加载曲线确定金属薄膜的屈服强度和硬化指数　Ⅰ.数值模拟[J];金属学报;1999年10期

9 曹晓晖，唐兆麟，黄荣芳，闻立时，师昌绪;金属薄膜形成过程中电导特性变化的有效媒质理论[J];金属学报;1996年04期

10 高光藩,丁信伟;周边夹持大应变金属薄膜力学解析方法[J];化工机械;2002年02期

相关会议论文 前10条

1 唐敏锦;谢惠民;朱建国;李晓军;;金属薄膜表面光栅制作的新方法[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年

2 干ng;;超快速激光照射下金属薄膜的热应力响应研究[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

3 高党忠;;自支撑金属薄膜厚度测量技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2009年版)[C];2010年

4 姜文全;杜广煜;巴德纯;杨帆;;金属薄膜表面微裂纹萌生行为的分子动力学研究[A];中国真空学会2012学术年会论文摘要集[C];2012年

5 宋晶如;魏悦广;;金属薄膜沿陶瓷基撕裂的界面力学行为尺度效应研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

6 唐武;徐可为;;集成电路中金属薄膜力学性能的研究进展[A];TFC'05全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2005年

7 马锋;罗崇泰;王多书;陈焘;叶自煜;刘宏开;李锦磊;熊玉卿;;用于激光直写灰度掩模的二元金属薄膜的制备及光学性质[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年

8 陈安民;姜远飞;隋来志;刘航;金明星;丁大军;;飞秒激光照射双层金属薄膜的热分析[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年

9 张广平;;循环加载下金属薄膜的裂纹萌生行为及其微观机制的研究[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

10 周志平;马维;;超快激光作用下纳米薄膜热/力响应研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

相关重要报纸文章 前2条

1 王文;日本新技术可循环使用建材[N];中国房地产报;2004年

2 木新;日本开发粘接建材新技术[N];中国有色金属报;2002年

相关博士学位论文 前3条

1 门玉涛;纳米金属薄膜拉伸变形分叉的实验研究和数值分析[D];天津大学;2011年

2 胡晓;亚波长结构金属薄膜中光的异常传输现象及应用[D];上海交通大学;2008年

3 王升;金属薄膜试片在博物馆藏展材料评估中的研究与应用[D];复旦大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 张世杰;纳米尺度金属薄膜拉伸分叉问题数值分析研究[D];天津大学;2010年

2 薛国宏;柔性基底上金属薄膜延展性分析[D];浙江大学;2011年

3 范知元;周期性纳米结构金属薄膜中光的传输特性的研究[D];上海交通大学;2008年

4 李松权;基于表面等离子体谐振原理的金属薄膜色散特性检测研究[D];黑龙江大学;2010年

5 刘凯;亚波长周期性结构金属薄膜中超传输现象以及二阶非线性效应的研究[D];上海交通大学;2007年

6 张冠华;微纳米尺度金属薄膜拉伸分叉问题的研究[D];天津大学;2014年

7 李向阳;金属/介质膜系光电特性的研究[D];西安工业大学;2012年

8 孙可为;纳米金属薄膜的光学性质[D];兰州大学;2006年

9 王良;紫外表面处理提高金属薄膜与PMMA结合结度研究[D];大连理工大学;2015年

10 郭振山;纳米尺度金属薄膜在拉伸情况下的稳定性研究[D];天津大学;2012年

，

本文编号：2061104