來源：微納精密加工自留地

一、什么是微流控芯片

和傳統芯片不同，微流控芯片更像是一個微米尺度的“生化反應平臺”。詳細來說，微流控芯片是一種將生物、化學、醫學等領域所涉及的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到微米尺度的“芯片”上，從而實現對復雜生物化學過程的快速、高效、自動化分析的技術平臺。

由于微流控芯片是微米級的結構，流體在其中顯示和產生了與宏觀尺度不同的特殊性能，因此發展出獨特的分析產生的性能。

微流控芯片需要精確操控微小液體樣本，比如：控制流體的流動、混合、反應和檢測。從這個角度出發，其核心結構是微流道和微孔。也就是說，微流道和微孔的加工質量，直接影響了微流控芯片的檢測效果。

二、微流控芯片加工工藝對比

以玻璃微流道為例，傳統的加工方法有：

（1）傳統機械加工：容易出現崩邊和裂紋。

（2）超聲波加工：效率較低，微小的形貌難控制。

（3）磨料射流加工：需要掩膜和基體，難加工出高深寬比的微通道。

（4）金剛石切割：精度不足，加工效率偏低。

（5）化學刻蝕：濕法刻蝕由于各向同性，流道不僅會在深度上被蝕刻，還會在水平表面向外擴展，形成橫向的“側蝕”，從而影響流道精度；而干法刻蝕加工效率低下。

三、飛秒激光加工微流控芯片的優勢

微流控芯片中主要的微米級結構是：盲槽、盲孔、微孔。而飛秒激光作為一種前沿的微納加工技術，具有高精度、非接觸、材料適應性廣和加工速度快等優點，特別適合微流控芯片中微結構的刻蝕。

下面，將從微流控芯片的關鍵質量指標出發，分析飛秒激光的加工優勢。

（1）微流控芯片極其關注微流道和微孔等的尺寸精度和形狀精度。因為它們直接影響流體的流動特性和反應效率。而飛秒激光作為一種超快激光，它的光斑直徑僅幾微米至十余微米，可以對材料做高精度的刻蝕和打孔。以深圳單色科技的加工指標來看，微流道和微孔的尺寸精度可以控制在±1μm，這可以滿足大部分設計對于微流道等的精度要求。

（深圳單色科技 陶瓷微流道 加工案例）

（2）表面粗糙度:微流道和微孔的表面要求是光滑的，可以減少流體流動阻力，避免樣品吸附，提高檢測靈敏度。而飛秒激光由于具有超短脈沖寬度，因此對材料的加工可以保證較好的刻蝕效果，可以極大避免重熔層或毛刺，也可以避免微裂紋等。因此：常規盲槽、盲孔的粗糙度可以控制在±0.4μm，能夠較好應對微流控芯片的加工需求。

（3）材料適應性:除了玻璃材質外，微流控芯片所選擇的材料是非常廣泛的，如：高分子聚合物（Pi膜、PDMS膜等）、硅、陶瓷等，因此，微流控芯片的加工，往往需要適應不同材料的特性。而飛秒激光具有極高的峰值功率，可以瞬間對材料進行去除，因此對材料是沒有限制的，不管是硅、玻璃、膜類材料，都可以進行微流道和盲孔的加工。

（深圳單色科技 PDMS膜微孔 加工案例）

四、結語

相信，飛秒激光憑借其突出的加工優勢，可以進一步推動微流控技術在生物醫學、環境監測、食品安全等領域的廣泛應用，為相關科研和工業項目做出重要的貢獻。

作者 | 陳敏蘭