二代基因测序芯片（Flowcell）键合封装表面修饰硅烷修饰聚合物接枝接头种植定制化服务-外协加工-委外加工-专注于河南郑州激光微纳代加工

二代SBS‑NGS FlowCell测序芯片键合材料

核心约束条件（测序芯片和普通微流控完全不一样）：极低自发荧光、耐测序循环化学试剂（碱、缓冲液、甲酰胺）、生物兼容不释放杂质、胶层厚度可控（20‑60μm）、不能污染纳米井功能区、键合不能破坏基板表面硅烷修饰层。
键合只允许打在围堰密封区，严禁胶水进入流道、纳米阵列功能区。

一、主流胶系（胶粘键合，工业量产最常用）

1、聚氨酯丙烯酸酯UV光固化胶（国内华大智造、多数国产FlowCell主力选型）

• 体系：聚氨酯改性丙烯酸UV胶，带二氧化硅限高微珠，控制胶层40‑55μm，CCD点胶机围堰点胶，UV曝光固化。
  ✅优点

1. 常温固化，不会高温破坏基板表面的硅烷生物修饰层；
2. 化学耐受：耐高pH洗脱液、甲酰胺、测序缓冲液；
3. 胶厚可控，适合玻璃‑硅、玻璃‑玻璃异质键合；
4. 适合流水线CCD自动点胶，量产良率可控。
❌风险点
必须选低荧光版本；普通UV胶荧光背景极高，直接报废测序信号；要做溢胶槽，防止胶液爬入微流道。

应用：硅纳米井基板+玻璃盖板，Patterned flowcell主流方案。

2、环氧类热固化胶

✅粘接强度高、耐化学腐蚀，水相溶胀小。
❌短板：需要加热固化（80‑120℃）；高温会破坏基板表面硅烷修饰涂层；部分环氧本底荧光高；固化内应力大，大尺寸芯片容易翘曲。
👉多用于无生物修饰的普通微流控；已经做完表面官能化的测序芯片尽量少用。

3、热活化胶膜（热塑性粘接膜，Illumina专利体系，黑色Kapton‑KJ类）

• 材料：改性聚酰亚胺/聚酯热压胶膜，预成型围堰，热压键合。
  ✅优点：胶膜厚度高度均匀；几乎无溢胶风险；耐化学；低荧光；可以卷对卷加工。
  ❌短板：需要热压（120‑160℃）；国内没有完全对等替代牌号；材料受海外专利约束；设备投入高。

4、压敏双面胶（备选，多用于低通量简易芯片）

改性丙烯酸压敏胶，模切围堰胶框。
✅工艺最简单，室温贴合。
❌致命短板：测序试剂浸泡下会缓慢溶胀，长期循环容易漏液；多数压敏胶自发荧光偏高；只适合原型打样，不适合高通量SBS量产芯片。

❌禁止选用

PDMS等离子键合：PDMS会吸附核酸、小分子染料，释放硅氧烷污染，绝对不能用于SBS边合成测序，只适合部分单分子测序原型机。

二、无胶固态键合（不使用有机胶，规避荧光/溶胀问题）

1、阳极键合（硅‑硼硅玻璃）

硅片+硼硅玻璃，400‑450℃、高压电场。
✅界面无有机材料，零荧光，化学稳定性天花板。
❌致命缺陷：高温会完全摧毁基板硅烷生物修饰层；只能键合硅‑玻璃；只能在表面修饰之前完成键合。
👉工艺顺序：先阳极键合封芯片，再做内部CVD硅烷修饰；后期已经修饰好的芯片不能用阳极键合。

2、激光熔融键合

激光局部加热围堰区域，玻璃/聚合物界面熔融密封，功能区全程低温。
✅无胶、零有机污染，几乎无溢胶。
❌设备昂贵；大面积芯片对位难度大；国内NGS代工用得少。

三、COC/COP聚合物测序芯片键合（全塑料FlowCell）

基板与盖板均为环烯烃共聚物COC/COP：

1. 热压键合：Tg附近温度加压，界面熔融结合，无胶水；缺点微流道有轻微形变风险。
2. 溶剂辅助键合：环己烷混合溶剂局部浸润围堰，界面溶合；溶剂严禁接触纳米井功能区，会溶解表面修饰 。

四、选型决策简表（针对SBS‑Patterned FlowCell）

键合方案 适合场景 关键风险点
低荧光聚氨酯丙烯酸UV胶（带限高微珠） 量产首选，硅‑玻璃Patterned芯片 必须围堰点胶+溢胶槽；选用低荧光牌号；禁止流入纳米井区
热活化胶膜 对标Illumina架构 高温；材料专利壁垒，国内替代难
阳极键合 先键合、后修饰的硅‑硼硅玻璃芯片 高温破坏生物修饰层，不能用于已经硅烷化的基板
环氧热固胶 未做表面修饰的原型件 高温破坏硅烷层，荧光管控难度大
压敏双面胶 实验室原型打样，非量产 试剂浸泡溶胀、高背景荧光，不建议高通量产品

五、代工落地关键工艺提醒

1. 胶只能打在外围围堰密封区，设计必须预留溢胶槽，防止毛细爬胶进入流道与纳米井阵列；
2. 如果基板已经完成硅烷修饰，禁止高温键合工艺（阳极键合、高温环氧），优先选用常温UV固化；
3. 来料必须做自发荧光本底测试，很多普通商业UV胶，在测序成像波段本底荧光直接造成全片噪点；
4. 胶层厚度：40‑55μm为行业主流，通过玻璃微珠限高，保证流道间隙一致性。

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