上个月帮朋友的工厂调微流控芯片良率，踩了个三年前踩过的坑。
做PDMS模塑微流控的，十有八九都栽过脱模的坑，只是大部分人没往材料迁移上想。
车间里的反常良率波动
朋友的线，做细胞捕获的微流控芯片，通道宽18微米，深10微米，之前良率稳定在85%左右，换了一批脱模剂之后，直接掉到40%。
全是键合后加压漏液。
一开始查什么？硅模具的刻蚀粗糙度，新换的刻蚀批次，以为侧壁粗糙了，键合不牢。测了AFM，粗糙度和之前差不到0.2纳米，不对。又查氧等离子体的参数，功率，处理时间，腔室真空度，全对得上。
拿漏液的芯片劈开来，做银染色看键合面，能看到一层淡淡的不均匀疏水层。
不是模具的锅，是脱模助剂的迁移
问题出在脱模剂。
新换的脱模剂比之前便宜三分之一，有效成分是小分子硅氧烷，脱模效果是真的好，一揭就下来。但是忘了一件事：PDMS本身是多孔的，交联之后还有纳米级孔隙给小分子扩散。脱模的时候，脱模剂涂在硅模具表面，PDMS预聚体浇上去，固化过程中，小分子脱模剂就慢慢往PDMS表层挪，刚好就在未来要键合的那个面上。
我们测过，示例数据，脱模后直接等离子体处理，键合面的水接触角比正常高22度，放两个小时再测，直接回到70度以上——正常纯PDMS处理完是10度以下，放24小时才会升到四十多。疏水恢复太快，等离子体接的羟基全被小分子浮层盖了，键合强度当然不够，一加压就开。
说实话，这事说破了不值钱，没碰到的人就是想破头也找不到原因。我三年前第一次碰到的时候，对着良率报表愣了一周，都没敢想是一块钱一瓶的脱模剂的问题。
不过话说回来，谁会在意脱模剂呢？大家都在聊液滴操控，单细胞捕获，谁关心这种工艺边角料？
工艺调整的可行路径和边界
前前后后试了四五种改法，各有各的适用范围，没有万能解。
第一种，换大分子脱模剂。说白了就是把脱模剂的分子量做上去，让它挪不动。试过分子量一万以上的聚二甲基硅氧烷醇，确实迁移少了，但是脱模效果差，揭的时候很容易拉断细通道，良率反而更低，只适合通道宽在一百微米以上的芯片，细通道不行。
第二种，预脱模退火。就是PDMS固化之后，先在80度真空烤箱放12小时，把小分子烘出来再脱模。对，有效，但是多了一道工序，产能掉了三分之一，批量做成本扛不住，实验室做小样品没问题。
第三种，就是我们现在批量用的双层PDMS结构法。很简单，先浇一层500微米厚的高交联度硬PDMS在模具上，预固化半小时，再浇普通软PDMS做基底。脱模剂接触的是硬PDMS层，交联密度高，孔隙小，小分子很难穿过去到键合面。我们这边测下来，键合良率回到82%以上，成本只涨了不到5%，缺点也很明显，就是通道深度偏差会大两个微米左右，对深度要求在一微米以内的，不能用。
还有人干脆换材料，用COP或者PC注塑做微流控，不用PDMS，当然没这个问题，但是模具一套几十万，没量产规模根本烧不起，小实验室玩不起。
之前碰到做微流控创业的，融资了大几百万，上来就说要做百万级出货，结果连脱模这个坎都没过，改了大半年，错过了窗口期，真的可惜。
这么多年看下来，微流控实验室成果一大堆，真正转成稳定产品的没几个，大部分不是设计错了，都是这种不起眼的材料工艺细节卡了脖子。没人写这个，因为发论文不需要讲脱模剂迁移，做项目验收也不会提这个。但是真到做产品，这就是死活跨不过去的沟。
我们现在做新的芯片，第一步先测脱模后的表面接触角，不敢省这一步。谁知道哪批原料又换了助剂呢？对吧。
