本發(fā)明涉及機械工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中的科技產(chǎn)品向智能化、微型化方向的發(fā)展，微電子機械系統(tǒng)(Micro Electro-Mechanical Systems-MEMS)技術(shù)作為核心技術(shù)面臨著更高要求的挑戰(zhàn)，MEMS產(chǎn)品的高集成度、高性能、低成本及生化兼容性等指標(biāo)成為了新型MEMS器件的重要標(biāo)志。聚合物材料因其豐富的種類、優(yōu)異的性能、低廉的成本和簡易的加工方法等特點，作為基底材料、功能材料或敏感元件材料等在MEMS器件中有著廣泛的應(yīng)用空間。目前，基于聚合物微結(jié)構(gòu)的微納米壓印已經(jīng)成為聚合物MEMS器件加工工藝的研究熱點，在信息存儲器件、光學(xué)器件、微流控芯片、傳感器等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。微流控芯片或稱作微全分析系統(tǒng)(μ-TAS)、片上實驗室系統(tǒng)(Lab on a Chip)、生物芯片，其原理是將宏觀的生物、化學(xué)實驗室縮小集成到一個數(shù)平方厘米的基片上，將宏觀的器件、管道、檢測儀器等以微反應(yīng)室、微流道和微型傳感器的形式集成在基片上。

國際上大量的研究機構(gòu)，針對聚合物微流控芯片的鍵合技術(shù)展開了研究，并針對不同的應(yīng)用要求提出了多種鍵合方法。這些方法大致可以分為無間質(zhì)鍵合和有間質(zhì)鍵合兩大類，無間間質(zhì)鍵合主要包括:直接熱鍵合、表面改性熱鍵合以及局部熱鍵合，而有間質(zhì)鍵合主要包括膠粘接鍵合、溶劑鍵合。

直接熱鍵合法操作簡單，而且可以保證微通道材料的均勻一致性，是目前最常用的鍵合方法，但該方法鍵合強度低、通道變形大而且鍵合效率較低；表面改性熱鍵合法雖然在鍵合強度和微通道變形方面較直接熱鍵合法有一定的改善，但是這種方法適用的材料有限，而且表面改性處理會改變微通道的表面特性，這種方法的制作效率依然較低；激光鍵合和微波鍵合雖然鍵合速度快、強度高，然而它們對材料的要求苛刻，且鍵合精度不高；膠粘接鍵合和溶劑鍵合雖然強度較高，但是它們的操作過程復(fù)雜不適合自動化生產(chǎn)，而且由于中間介質(zhì)的引入，微通道容易堵塞或變形，還需要對中間介質(zhì)的化學(xué)兼容性和生物適應(yīng)性進行評價。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)對于芯片的鍵合強度高，鍵合后微結(jié)構(gòu)變形量小。

本發(fā)明提供了一種聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，包括：

底座；

設(shè)置于底座上的轉(zhuǎn)動模塊；

設(shè)置于轉(zhuǎn)動模塊上的下熱壓板；

設(shè)置于下熱壓板上的下注塑模具；所述轉(zhuǎn)動模塊用于帶動下熱壓板和下注塑模具轉(zhuǎn)動；

與下注塑模具相對的上注塑模具；

設(shè)置于上注塑模具上的上熱壓板；

設(shè)置于上熱壓板上的超聲波發(fā)生器；

設(shè)置于超聲波發(fā)生器上的壓力控制器；

設(shè)置于底座上，使得下熱壓板、下注塑模具、上注塑模具、上熱壓板、超聲波發(fā)生器和壓力控制器處于真空狀態(tài)的真空系統(tǒng)；

與底座相連，用于固定所述鍵合系統(tǒng)的固定架。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動模塊上設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸。

優(yōu)選的，所述壓力控制器和超聲波發(fā)生器通過滾動軸連接；所述超聲波發(fā)生器和上熱壓板通過焊接方式連接；所述上熱壓板和上注塑模具通過螺紋連接。

優(yōu)選的，所述下熱壓板和下注塑模具通過螺紋連接；所述下熱壓板和轉(zhuǎn)動模塊通過螺紋連接；所述轉(zhuǎn)動模塊和底座通過螺紋連接。

優(yōu)選的，壓力控制器上還設(shè)置有與固定架連接的夾持裝置。

優(yōu)選的，所述注塑模具上設(shè)置有用于注塑成型基片的凹槽和用于注塑成型蓋片的凹槽。

優(yōu)選的，所述注塑模具為圓盤狀；所述注塑模具的材質(zhì)為鎳；厚度為2～5mm；直徑為4～12英寸。

優(yōu)選的，所述上熱壓板由半導(dǎo)體熱電制冷器控制溫度；所述下熱壓板由半導(dǎo)體熱電制冷器控制溫度；所述壓力控制器由伺服電機控制壓力；所述轉(zhuǎn)動模塊為步進電機。

本發(fā)明提供了一種采用上述技術(shù)方案所述的鍵合系統(tǒng)進行聚合物微流控芯片鍵合的方法，包括如下步驟：

采用上注塑模具和下注塑模具將基片和蓋片注塑成型；

啟動真空系統(tǒng)，保持真空度為1～4mBar，使用壓力控制器對注塑模具進行開模；啟動上熱壓板和下熱壓板控制溫度為70～90℃；

轉(zhuǎn)動模塊帶動下注塑模具轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)基片和蓋片的對準(zhǔn)；

對準(zhǔn)后壓力系統(tǒng)對基片和蓋片加壓，同時超聲發(fā)生器控制頻率為60～70KHz，功率為45～60W，振幅為5～10μm，使得基片和蓋片鍵合，得到聚合物微流控芯片。

優(yōu)選的，所述溫度為85～90℃；升溫速度為1～2℃/s；壓力范圍為200～350kN。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，包括：底座；設(shè)置于底座上的轉(zhuǎn)動模塊；設(shè)置于轉(zhuǎn)動模塊上的下熱壓板；設(shè)置于下熱壓板上的下注塑模具；所述轉(zhuǎn)動模塊用于帶動下熱壓板和下注塑模具轉(zhuǎn)動；與下注塑模具相對的上注塑模具；設(shè)置于上注塑模具上的上熱壓板；設(shè)置于上熱壓板上的超聲波發(fā)生器；設(shè)置于超聲波發(fā)生器上的壓力控制器；設(shè)置于底座上，使得下熱壓板、下注塑模具、上注塑模具、上熱壓板、超聲波發(fā)生器和壓力控制器處于真空狀態(tài)的真空系統(tǒng)；與底座相連，用于固定所述鍵合系統(tǒng)的固定架。本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)在真空的環(huán)境下對基片和蓋片進行熱壓，不易產(chǎn)生氣泡；采用上熱壓板和下熱壓板作為溫度控制模塊，同時結(jié)合壓力控制器和超聲波發(fā)生器進行協(xié)同鍵合，最終使得該鍵合系統(tǒng)對于芯片的鍵合強度高，鍵合后微結(jié)構(gòu)變形量小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，包括：

底座；

設(shè)置于底座上的轉(zhuǎn)動模塊；

設(shè)置于轉(zhuǎn)動模塊上的下熱壓板；

設(shè)置于下熱壓板上的下注塑模具；所述轉(zhuǎn)動模塊用于帶動下熱壓板和下注塑模具轉(zhuǎn)動；

與下注塑模具相對的上注塑模具；

設(shè)置于上注塑模具上的上熱壓板；

設(shè)置于上熱壓板上的超聲波發(fā)生器；

設(shè)置于超聲波發(fā)生器上的壓力控制器；

設(shè)置于底座上，使得下熱壓板、下注塑模具、上注塑模具、上熱壓板、超聲波發(fā)生器和壓力控制器處于真空狀態(tài)的真空系統(tǒng)；

與底座相連，用于固定所述鍵合系統(tǒng)的固定架。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括底座，本發(fā)明底座的材質(zhì)優(yōu)選為航空鋁；本發(fā)明對于底座的規(guī)格不進行限定。用于承載上述系統(tǒng)即可。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于底座上的轉(zhuǎn)動模塊；所述轉(zhuǎn)動模塊上優(yōu)選設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸；更優(yōu)選由步進電機制得。所述轉(zhuǎn)動模塊和底座優(yōu)選通過螺紋連接。更優(yōu)選的，本發(fā)明的步進電機與底座的連接具體為電機外殼與底座通過螺紋連接。本發(fā)明對于所述步進電機不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的步進電機即可。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于轉(zhuǎn)動模塊上的下熱壓板；本發(fā)明所述下熱壓板由半導(dǎo)體熱電制冷器制成；本發(fā)明下熱壓板和上熱壓板共同構(gòu)成了溫度控制模塊。

在本發(fā)明中，本發(fā)明所述下熱壓板和轉(zhuǎn)動模塊優(yōu)選通過螺紋連接；更優(yōu)選通過自攻鎖緊螺釘連接，其螺紋為弧形三角界面，螺釘經(jīng)表面淬硬，可擰入金屬材料的預(yù)制孔中，擠壓形成內(nèi)螺紋。擠壓形成內(nèi)螺紋比切制的提高強度30％以上。螺釘?shù)淖钚】估瓘姸葹?00Mpa。上述自攻鎖緊螺釘具有低擰緊力矩和高鎖緊性能。

熱電致冷器作為一種新型加熱/致冷元件具有雙向工作特性，可同時實現(xiàn)加熱、致冷操作，采用半導(dǎo)體熱電致冷器取代電阻絲和循環(huán)水作為加熱/致冷器件恰好可以克服電阻加熱及液冷降溫的缺點。本裝置采用熱電致冷器作為溫控裝置的主控元件。

總的熱電效應(yīng)由同時發(fā)生的五種不同效應(yīng)組成。賽貝克、帕爾帖和湯姆遜效應(yīng)及焦耳、傅立葉效應(yīng)，其中賽貝克、帕爾帖和湯姆遜三種效應(yīng)表明電和熱能相互轉(zhuǎn)換是直接可逆的。另外兩種效應(yīng)即焦耳和傅立葉效應(yīng)是熱的不可逆效應(yīng)。把一片熱電致冷器接上直流電源后，在P型半導(dǎo)體中會產(chǎn)生與電流方向相同的空穴流，在N型半導(dǎo)體中會產(chǎn)生與電流方向相反的電子流；在接頭處就會產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。在上面的接頭處，電流方向是N-P，溫度下降并且吸熱，這就是冷端。而在下面的接頭處，電流方向是P～N，溫度上升并且放熱，因此是熱端。把若干對半導(dǎo)體熱電偶在電路上串聯(lián)起來，在傳熱方面并聯(lián)起來，就構(gòu)成了一個常見的熱電致冷器；并在兩并聯(lián)端固聯(lián)上陶瓷等材料的基板，便構(gòu)成一個完整的半導(dǎo)體熱電致冷器件。按圖示電流方向接上直流電后，這個熱電堆的上面為冷面，下面即為熱面。借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，而將熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫，這就是熱電致冷器的工作原理。

本發(fā)明對于所述下熱壓板的具體型號的規(guī)格不進行限定，可以具有上述功能，由半導(dǎo)體熱電制冷器制成，可以進行熱壓和上述連接的即可。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于下熱壓板上的下注塑模具；所述轉(zhuǎn)動模塊用于帶動下熱壓板和下注塑模具轉(zhuǎn)動。本發(fā)明所述下熱壓板和下注塑模具優(yōu)選通過螺紋連接；更優(yōu)選通過自攻鎖緊螺釘連接，其螺紋為弧形三角界面，螺釘經(jīng)表面淬硬，可擰入金屬材料的預(yù)制孔中，擠壓形成內(nèi)螺紋。擠壓形成內(nèi)螺紋比切制的提高強度30％以上。螺釘?shù)淖钚】估瓘姸葹?00Mpa。上述自攻鎖緊螺釘具有低擰緊力矩和高鎖緊性能。

在本發(fā)明中，所述注塑模具優(yōu)選為圓盤狀；所述注塑模具的材質(zhì)優(yōu)選為鎳；所述注塑模具的厚度優(yōu)選為2～5mm；更優(yōu)選為2～4mm；直徑優(yōu)選為4～12英寸；更優(yōu)選為6～10英寸。

本發(fā)明所述注塑模具設(shè)置有凹槽；用于將基片和蓋片注塑成型。本發(fā)明人對此不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可。

在本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)動模塊用于帶動下熱壓板和下注塑模具轉(zhuǎn)動。所述轉(zhuǎn)動為平面轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動的角度優(yōu)選為180°，轉(zhuǎn)動后基片和蓋片可實現(xiàn)一次性精確的對準(zhǔn)。同時本發(fā)明材質(zhì)的選擇可以更有利于脫模。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括與下注塑模具相對的上注塑模具；在本發(fā)明中，所述注塑模具優(yōu)選為圓盤狀；所述注塑模具的材質(zhì)優(yōu)選為鎳；所述注塑模具的厚度優(yōu)選為2～5mm；更優(yōu)選為2～4mm；直徑優(yōu)選為4～12英寸；更優(yōu)選為6～10英寸。

本發(fā)明所述注塑模具優(yōu)選設(shè)置有凹槽；更優(yōu)選設(shè)置有用于注塑成型基片的凹槽和用于注塑成型蓋片的凹槽。用于將基片和蓋片注塑成型。本發(fā)明人對此數(shù)量和大小不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可。本發(fā)明對于所述基片和蓋片和開啟方式不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于上注塑模具上的上熱壓板。本發(fā)明所述上熱壓板由半導(dǎo)體熱電制冷器制成；原理同上。本發(fā)明所述上熱壓板和上注塑模具優(yōu)選通過螺紋連接。更優(yōu)選通過自攻鎖緊螺釘連接，其螺紋為弧形三角界面，螺釘經(jīng)表面淬硬，可擰入金屬材料的預(yù)制孔中，擠壓形成內(nèi)螺紋。擠壓形成內(nèi)螺紋比切制的提高強度30％以上。螺釘?shù)淖钚】估瓘姸葹?00Mpa。上述自攻鎖緊螺釘具有低擰緊力矩和高鎖緊性能。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于上熱壓板上的超聲波發(fā)生器；本發(fā)明所述上熱壓板和超聲波發(fā)生器優(yōu)選通過螺紋連接。更優(yōu)選通過自攻鎖緊螺釘連接。

本發(fā)明采用頻率為60～70KHz，功率為45～60W，振幅為5～10μm的超聲波發(fā)生器，選擇上述特定參數(shù)的超聲波發(fā)生系統(tǒng)可以使得鍵合產(chǎn)熱速率下降，鍵合過程更容易控制，精度變高，深度變小。

本發(fā)明對于上述超聲波發(fā)生器的具體型號規(guī)格不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于超聲波控制裝置上的壓力控制器。所述壓力控制器上優(yōu)選還設(shè)置有與固定架連接的夾持裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員對于所述夾持裝置不進行限定，能夠固定夾持即可。

在本發(fā)明中，所述壓力控制器優(yōu)選為伺服電機。所述壓力控制器和超聲波發(fā)生器通過滾動軸連接；更優(yōu)選通過深溝球滾動軸承連接。

所以本文采用電氣控制方式，采用伺服電機帶動的直線位移平臺，通過微進給的方式，由微器件本身的微小形變所產(chǎn)生的線性彈性力作為了鍵合壓力伺服電機作為執(zhí)行部件。伺服系統(tǒng)(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便(換碳刷)，產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。本發(fā)明正因為采用了伺服電機，使得鍵合精度更高，定位保持力更好，中低速具備高轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括設(shè)置于底座上，使得下熱壓板、下注塑模具、上注塑模具、上熱壓板、超聲波發(fā)生器和壓力控制器處于真空狀態(tài)的真空系統(tǒng)。本發(fā)明對于所述真空系統(tǒng)不進行限定，優(yōu)選包括真空罩和與真空罩相連的真空泵。

本發(fā)明，鍵合過程在較高的真空度環(huán)境下進行。解決了由于空氣與聚合物、模具的導(dǎo)熱率不同，以及在聚合物鍵合過程中，蓋片、基片以及加熱板之間的空氣殘留問題。從而避免造成模片與基片受熱不均，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力及熱變形。提高芯片鍵合的質(zhì)量。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)包括與底座相連，用于固定所述鍵合系統(tǒng)的固定架。

本發(fā)明對于所述固定架的材質(zhì)和規(guī)格不進行限定，可以固定上述系統(tǒng)即可。

本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)優(yōu)選還包括軟件控制界面，用于控制上述模具。

本發(fā)明所述軟件控制界面為用戶提供界面友好，易于操作的前面板。程序主要分成數(shù)據(jù)采集及處理模塊、鍵合控制和參數(shù)設(shè)置模塊。數(shù)據(jù)采集及處理模塊主要是針對檢測單元檢測信號數(shù)字化處理，包括了位移檢測和壓力檢測，以及數(shù)據(jù)的處理和分析。鍵合控制主要分為自動鍵合和手動鍵合。根據(jù)所需的不同功能分別組建各種功能模塊，最后再進行集成和調(diào)試。各模塊可以資源共享，根據(jù)各自的要求調(diào)用相應(yīng)功能模塊。當(dāng)需要添加新功能時，編好所需的程序后，只需要更改主菜單程序，就可將新功能加入到系統(tǒng)中，這使得系統(tǒng)的擴充拆分十分方便。

本發(fā)明在首先在真空環(huán)境下對基片與蓋片進行預(yù)熱加壓，受熱更為均勻，且不易產(chǎn)生空化氣泡問題；采用半導(dǎo)體制冷片進行升降溫，設(shè)計了精密溫控的模糊PID控制器，使得熱壓裝備的溫度控制精度達到0.2℃，升降溫速率達1℃/s；利用伺服電機帶動的直線運動平臺代替塑料超聲波塑料焊機中使用的氣缸作鍵合施壓，到了預(yù)設(shè)的值再用低振幅超聲進行快速高效的鍵合；注塑模具不是矩形的而是圓盤狀的，更有利于脫模；芯片的基片和蓋片在同一套注塑模具內(nèi)成型后，通過轉(zhuǎn)動模塊一次性實現(xiàn)模內(nèi)所有基片和蓋片的對準(zhǔn)；在成型模溫的基礎(chǔ)上，直接用低振幅超聲進行快速高效的鍵合,省卻了芯片的冷卻、鉆孔、清洗、干燥、退火處理和再次加熱升溫等諸多工序，有效地縮短了聚合物微流控芯片的制備周期，提高了芯片鍵合的成功率，使聚合物微流控芯片低成本、大批量和快速生產(chǎn)成為可能，加速聚合物微流控芯片的商業(yè)化進程。相對于傳統(tǒng)的模內(nèi)鍵合鍵和強度更高,效率更好,自動化程度更高,變形量更少。

本發(fā)明其中一個實施例所述的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例所述聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)示意圖；

其中1固定架，2真空系統(tǒng)，3壓力控制器，4夾持裝置，5超聲發(fā)生器，6上熱壓板，7上注塑模具，8下注塑模具，9下熱壓板，10轉(zhuǎn)動模塊，11底座。

本發(fā)明提供了一種采用上述技術(shù)方案所述的鍵合系統(tǒng)進行聚合物微流控芯片鍵合的方法，包括如下步驟：

采用上注塑模具和下注塑模具將基片和蓋片注塑成型；

啟動真空系統(tǒng)，保持真空度為1～4mBar，使用壓力控制器對注塑模具進行開模；啟動上熱壓板和下熱壓板控制溫度為70～90℃；

轉(zhuǎn)動模塊帶動下注塑模具轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)基片和蓋片的對準(zhǔn)；

對準(zhǔn)后壓力系統(tǒng)對基片和蓋片加壓，同時超聲發(fā)生器控制頻率為60～70KHz，功率為45～60W，振幅為5～10μm，使得基片和蓋片鍵合，得到聚合物微流控芯片。

本發(fā)明首先采用上注塑模具和下注塑模具將基片和蓋片注塑成型；優(yōu)選具體的為通過壓力控制器使得上下注塑模具合模，并通過注塑系統(tǒng)在模內(nèi)注塑成型基片和蓋片。本發(fā)明對于具體的注塑工藝參數(shù)不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可。

注塑成型后，啟動真空系統(tǒng)，保持真空度為1～4mBar，使用壓力控制器對注塑模具進行開模；啟動上熱壓板和下熱壓板控制溫度，溫度達到預(yù)設(shè)值恒溫控制。所述溫度為70～90℃；優(yōu)選為85～90℃；最優(yōu)選為85℃；升溫速度為1～2℃/s；所述溫度控制精度優(yōu)選為0.1～0.2℃。所述真空度優(yōu)選為1～3mBar。

開模完成后，轉(zhuǎn)動模塊帶動下注塑模具轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)基片和蓋片的對準(zhǔn)；所述轉(zhuǎn)動的角度優(yōu)選為175～185℃；更優(yōu)選為180℃；實現(xiàn)基片和蓋片的精確對準(zhǔn)。

對準(zhǔn)后壓力系統(tǒng)對基片和蓋片加壓，同時超聲發(fā)生器控制頻率為60～70KHz，功率為45～60W，振幅為5～10μm，使得基片和蓋片鍵合，得到聚合物微流控芯片。所述壓力范圍優(yōu)選為200～350kN；更優(yōu)選為250～300kN；最優(yōu)選為300kN；所述超聲發(fā)生器控制頻率優(yōu)選為65～70KHz，功率為50～60W，振幅為5～8μm。所述鍵合時間優(yōu)選為10～20s；更優(yōu)選為12～18s；最優(yōu)選為13～17s。

通過上述溫度、壓力和超聲的協(xié)同控制，最終使得鍵合得到的芯片強度高，鍵合后微結(jié)構(gòu)變形量小。本發(fā)明上述參數(shù)優(yōu)選適用于PMMA為例的聚合物；該芯片為微流控液滴芯片。

鍵合后，旋轉(zhuǎn)模塊旋轉(zhuǎn)復(fù)位即可。

本發(fā)明提供了一種聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，包括：底座；設(shè)置于底座上的轉(zhuǎn)動模塊；設(shè)置于轉(zhuǎn)動模塊上的下熱壓板；設(shè)置于下熱壓板上的下注塑模具；所述轉(zhuǎn)動模塊用于帶動下熱壓板和下注塑模具轉(zhuǎn)動；與下注塑模具相對的上注塑模具；設(shè)置于上注塑模具上的上熱壓板；設(shè)置于上熱壓板上的超聲波發(fā)生器；設(shè)置于超聲波控制裝置上的壓力控制器；設(shè)置于底座上，使得下熱壓板、下注塑模具、上注塑模具、上熱壓板、超聲波發(fā)生器和壓力控制器處于真空狀態(tài)的真空系統(tǒng)；與底座相連，用于固定所述鍵合系統(tǒng)的固定架。本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)在真空的環(huán)境下對基片和蓋片進行熱壓，不易產(chǎn)生氣泡；采用上熱壓板和下熱壓板作為溫度控制模塊，同時結(jié)合壓力控制器和超聲波發(fā)生器進行協(xié)同鍵合，最終使得該鍵合系統(tǒng)對于芯片的鍵合強度高，鍵合后微結(jié)構(gòu)變形量小。

本發(fā)明優(yōu)選采用如下方式對制備得到的芯片進行拉伸強度和微結(jié)構(gòu)變形量進行測定：

微流控芯片微通道變形檢測不同鍵合工藝參數(shù)下,待鍵合效果穩(wěn)定后,利用光學(xué)影像測量儀(VMS-1510A),對鍵合后芯片中心處微通道的橫截面形貌和尺寸進行測試。

在標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗機(CSS-2205型萬能試驗機)上進行了拉伸強度測試。加載速度為0.lmm/s。

為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)進行詳細(xì)描述。

實施例1

按照本發(fā)明所述方式組裝聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)：將由步進電機制備的轉(zhuǎn)動模塊用自攻鎖螺釘分別與底座和下熱壓板連接；上、下熱壓板相對設(shè)置并且均由半導(dǎo)體熱電制冷器制成。上、下熱壓板分別與由鎳制備的圓盤狀注塑模具通過自攻鎖螺釘連接，圓盤厚度為3mm，直徑為8英寸。上熱壓板與超聲發(fā)生器焊接；伺服電機制備得到的壓力控制器通過滾動軸連接與超聲波發(fā)生器相連。支架固定在壓力控制器上，與固定架相連。

實施例2

采用實施例1制備得到的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，采用上注塑模具和下注塑模具將基片和蓋片注塑成型；啟動真空系統(tǒng)，保持真空度為2mBar，使用壓力控制器對注塑模具進行開模；啟動上熱壓板和下熱壓板控制溫度為85℃；轉(zhuǎn)動模塊帶動下注塑模具轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)基片和蓋片的對準(zhǔn)；對準(zhǔn)后壓力系統(tǒng)對基片和蓋片加壓300N，同時超聲發(fā)生器控制頻率為70KHz，功率為50W，振幅為5μm，基片和蓋片鍵合10s，得到PMMA聚合物微流控液滴芯片。

對制備得到的芯片按照本發(fā)明所述的方法進行測定，結(jié)果表明，鍵合后拉伸強度為2.5Mpa，鍵合后微結(jié)構(gòu)變形量為0.6％。

實施例3

采用實施例1制備得到的聚合物微流控芯片鍵合系統(tǒng)，采用上注塑模具和下注塑模具將基片和蓋片注塑成型；啟動真空系統(tǒng)，保持真空度為4mBar，使用壓力控制器對注塑模具進行開模；啟動上熱壓板和下熱壓板控制溫度為90℃；轉(zhuǎn)動模塊帶動下注塑模具轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)基片和蓋片的對準(zhǔn)；對準(zhǔn)后壓力系統(tǒng)對基片和蓋片加壓250N，同時超聲發(fā)生器控制頻率為65KHz，功率為60W，振幅為8μm，基片和蓋片鍵合15s，得到PMMA聚合物微流控液滴芯片。

對制備得到的芯片按照本發(fā)明所述的方法進行測定，結(jié)果表明，鍵合后拉伸強度為2.3Mpa，鍵合后微結(jié)構(gòu)變形量為0.5％。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。