等离子表面处理工艺在PDMS键合中起到关键作用

聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为一种高分子材料，不仅具有成本低、易加工的特点，而且可以透射可见光和部分紫外光，具有生物学性能。兼容性等优点，它是微流控芯片制备中使用较多的一种材料。然而，PDMS质地柔软，仅用PDMS制成的微流控芯片并不适用于对机械刚性要求较高的应用。

PDMS、硅、玻璃的混合封装方式，通过合理的设计，可以扬长避短，充分发挥各种材料的优势，满足不同的应用要求。固化后的PDMS表面具有一定的附着力，一对成型的PDMS基底可以通过分子间的吸引力自然结合，不需要任何处理，但这种结合强度有限，容易发生液体泄漏。

氧等离子体处理方法是在真空状态下用高频发生器将气体电离，产生等离子体（物质的第四态）。等离子体是由被剥夺了一些电子的原子和原子电离产生的正、负电子组成的电离的类气体物质是物质除固体、液体和气体之外的第四种状态。这些高活性粒子与被处理材料表面相互作用，活化惰性聚合物表面，提高其亲水性，增强界面的相互作用并使单层分子更容易扩散到表面，从而使PDMS基材表面得到改善。最终使其能够与多种材料结合。

PDMS表面进行氧等离子体处理后，高能氧等离子体作用于PDMS表面，形成了表面形成Si-O-Si结构，提高了PDMS的表面润湿性。随着时间的延长，表面的Si-O-Si结构向体相扩散，表面润湿性逐渐消失。一般来说，射频功率越大，润湿性改善效果越好。原因可能是射频功率越高，能量越高，浓度越高，PDMS表面形成Si-O-Si结构，改性效果越好。改性时间越长,表面的Si-O-Si结构层越厚,向着本体的扩散越慢,改性效果保持得越久。

在等离子体处理工艺中，影响PDMS键合效果的工艺参数主要有三个：射频功率、氧气流量、改性时间。不同的射频功率有其相应的氧流量和处理时间，以结合PDMS基板。只要三个参数匹配得当，键合时间充足，键合面积百分比将超过90%，满足实验要求。