專利名稱：可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)藥化工領(lǐng)域，具體涉及一種可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法。
背景技術(shù)：
對于微機械制造MEMS和醫(yī)藥化工領(lǐng)域交叉出現(xiàn)的微器件如生物芯片、微膠囊、緩控釋藥物載體等，由于應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，往往不希望有任何其他物質(zhì)參與封裝，造成對人體不必要的傷害，所以急需一種不用任何輔助裝置和化學(xué)制劑快速有效的封裝方法。
目前的封裝方法主要有機械鎖緊類封裝方法、粘接封裝方法、焊接封裝方法、熱壓封裝方法以及鍵合封裝方法等，這些方法主要基于機械和化學(xué)的原理，添加輔助裝置和粘連劑封裝大型器件。對于微機械制造MEMS領(lǐng)域的微器件還沒有專門的封裝方法，主要采用焊接封裝和粘接封裝方法，特別是聚合物類微結(jié)構(gòu)的封裝一直是瓶頸問題。各種封裝工藝流程如下1)機械鎖緊類封裝方法采用人們熟悉的鎖緊元件，用來連接封裝元件；2)粘接封裝方法采用粘合劑使粘接的兩個部件的表面被溶解，在粘接處施加壓力使兩個軟化的表面微微流動和相互融合，從而形成內(nèi)聚鍵合；3)焊接封裝方法可分為陶瓷封裝、塑料封裝、金屬封裝以及有機樹脂填充封裝等。
a)陶瓷封裝方法是對氧化鋁瓷片進行沖片、金屬圖形絲網(wǎng)印刷、疊片、高溫?zé)Y(jié)等工藝加工后，再在其兩側(cè)焊接金屬引線，然后對所有金屬表面進行鍍金處理，通過粘片、鍵合工藝裝入集成電路芯片后，再進行釬焊封蓋、引線處理、氣密檢查等工藝處理，成為良好的封裝體；b)塑料封裝方法是在一定的金屬線框架上，先進行集成電路芯片粘接和內(nèi)引線的鍵合，再在特定的金屬模具中通過有機塑料模塑成型，最后將金屬引線加工，切除多余的筋條、溢料和渡錫處理，成為一個完整的封裝整體；c)金屬封裝由定膨脹合金材料沖制成的金屬底座，借助于硼硅玻璃在弱氧化氣氛下將引線按規(guī)定的布線方式熔封在金屬底座上，經(jīng)過一系列機械加工及表面電鍍后，可以在封裝基體進行芯片粘接和鍵合，再用金屬管帽熔焊封蓋，構(gòu)成封裝整體；d)有機樹脂填充封裝利用有機樹脂進行涂覆、灌注和填充的集成電路封裝結(jié)構(gòu)。
4)熱壓封裝方法是使兩個部件的表面熔融，表面相互接觸，在結(jié)合處施加壓力，從而使兩個部件鍵合；5)鍵合封裝方法包括靜電鍵合技術(shù)和熱鍵合技術(shù)，都是一種自封裝方法。
a)靜電鍵合技術(shù)是將玻璃與金屬、合金或半導(dǎo)體合在一起，而不用任何粘接劑，鍵合時，將鍵合的硅片接正極，玻璃的一面接負(fù)極，并對玻璃—硅片加熱，當(dāng)加有外電壓時，玻璃中的Na+向負(fù)極方向漂移，在緊鄰硅片的玻璃表面形成耗盡層，使硅片和玻璃之間存在較大的靜電吸引力，使二者緊密接觸，達(dá)到封裝目的；b)熱鍵合技術(shù)如陽極鍵合、直接鍵合、熔融鍵合和共晶鍵合都需要高溫處理，以獲得足夠的鍵合能，中間不需要任何粘接劑，也不需要外加電場，鍵合時，在O2或N2環(huán)境中經(jīng)數(shù)小時的高溫處理后就形成了良好的鍵合。
在MEMS和醫(yī)療化工領(lǐng)域中，微器件的封裝一直是制約產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，特別是近年出現(xiàn)的多腔體藥物控釋載體系統(tǒng)，由于這類器件多采用對人體無害的可降解高分子材料(如聚乳酸/羥基乙酸和聚酸酐等)制備，材料降解溫度低，高溫時變成粘流態(tài)，不能承受很大的壓力，并且聚合物類高分子材料本身不存在離子，無法施加電極。因此，目前沒有專門的方法封裝可降解的高分子微陣列器件，現(xiàn)有方法主要基于壓力或添加黏結(jié)劑，封裝的局部完整性無法控制，并且器件的可降解性要求不能添加非降解材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種封裝設(shè)備簡單，成本低，工藝過程容易實現(xiàn)，封裝的整體和局部完整性好的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用微機械制造MEMS工藝制備尺寸為50～20000μm，深度為50～20000μm，壁厚為20～50μm的可降解高分子聚合物微陣列器件；根據(jù)可降解高分子聚合物微陣列器件的尺寸，采用深紫外光刻和電鍍工藝UV-LIGA制備與可降解高分子聚合物微陣列器件3的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的金屬微陣列熱壓頭；將可降解高分子聚合物微陣列器件固定在載物臺上并將藥物置于其中，然后將熱壓頭安裝在定位桿上，調(diào)整定位桿使熱壓頭與可降解高分子聚合物微器件精確對準(zhǔn)，并通過控溫器使熱壓頭的溫度為45～80℃；將封裝所需的可降解聚合物薄膜覆蓋在可降解高分子聚合物微陣列器件上，移動定位桿使熱壓頭下移，在熱壓頭的作用下使可降解聚合物薄膜與可降解高分子聚合物微陣列器件鍵合。
本發(fā)明采用和可降解高分子聚合物微陣列器件相同的熱壓頭進行邊對邊封裝，同時封裝溫度和壓力無級可調(diào)，應(yīng)用范圍廣泛，解決了微器件局部封裝完整性無法控制的缺點，該方法具有生產(chǎn)效率高、成本低、不添加任何輔助材料，可防止封裝中添加輔助材料所帶來的不良影響等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明載物臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
實施例1，參見圖1，2，采用微機械制造MEMS工藝制備尺寸為10000μm，深度為10000μm，壁厚為40μm的可降解高分子聚合物微陣列器件3；可降解高分子材料微器件的材料采用美國Birmingham Polymers，Inc.公司的50/50PLGA，根據(jù)可降解高分子聚合物微陣列器件3的尺寸，采用深紫外光刻和電鍍工藝UV-LIGA制備與可降解高分子聚合物微陣列器件3的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的金屬微陣列熱壓頭5；將可降解高分子聚合物微陣列器件3固定在載物臺4上并將藥物8置于其中，然后將熱壓頭5安裝在定位桿1上，調(diào)整定位桿1使熱壓頭5與可降解高分子聚合物微器件3精確對準(zhǔn)，并通過控溫器2使熱壓頭5的溫度為60℃；將封裝所需的可降解聚合物薄膜7覆蓋在可降解高分子聚合物微陣列器件3上，移動定位桿1使熱壓頭5下移，通過壓力傳感器6調(diào)節(jié)熱壓頭5的壓力在0.5～2牛頓/厘米，保溫保壓10分鐘使可降解聚合物薄膜7與可降解高分子聚合物微陣列器件3鍵合即可。將封裝好的微陣列載體放置在生理鹽水中，浸泡一天，沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和薄膜的脫離現(xiàn)象。
實施例2，本實施例的可降解高分子聚合物微陣列器件3的尺寸為18000μm，深度為18000μm，壁厚為20μm；熱壓頭5的溫度為45℃，其它步驟同實施例1。
實施例3，本實施例的可降解高分子聚合物微陣列器件3的尺寸為20000μm，深度為20000μm，壁厚為50μm；熱壓頭5的溫度為80℃，其它步驟同實施例1。
實施例4，本實施例的可降解高分子聚合物微陣列器件3的尺寸為6000μm，深度為6000μm，壁厚為30μm；熱壓頭5的溫度為50℃，其它步驟同實施例1。
實施例5，本實施例的可降解高分子聚合物微陣列器件3的尺寸為800μm，深度為800μm，壁厚為45μm；熱壓頭5的溫度為75℃，其它步驟同實施例1。
實施例6，本實施例的可降解高分子聚合物微陣列器件3的尺寸為50μm，深度為50μm，壁厚為35μm；熱壓頭5的溫度為55℃，其它步驟同實施例1。
本發(fā)明利用具有和可降解高分子聚合物微陣列器件3相同結(jié)構(gòu)的熱壓頭5封裝器件，封裝前用控溫器2預(yù)熱熱壓頭5至設(shè)定溫度，將可降解高分子聚合物微陣列器件3放置在載物臺4上，通過微進給機構(gòu)移動熱壓頭5至可降解高分子聚合物微陣列器件3上，通過壓力傳感器6調(diào)節(jié)施加在可降解高分子聚合物微陣列器件3上的壓力，實現(xiàn)邊對邊的熱壓鍵合封裝。
本發(fā)明的熱壓鍵合溫度較低，一般在聚合物的玻璃態(tài)附近，不會影響微器件的結(jié)構(gòu)形狀、降解特性以及填充物的特性；由于結(jié)合壓力進行封裝，實現(xiàn)壓力和溫度無級可調(diào)，封裝效率較高；熱壓頭和被封件有相同的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)邊對邊的鍵合，微陣列結(jié)構(gòu)與聚合物薄膜達(dá)到較高的封裝強度；封裝的整體和局部完整性好；封裝設(shè)備簡單，成本較低，工藝過程容易實現(xiàn)，適合大規(guī)模、批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于1)采用微機械制造MEMS工藝制備尺寸為50～20000μm，深度為50～20000μm，壁厚為20～50μm的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)；2)根據(jù)可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸，采用深紫外光刻和電鍍工藝UV-LIGA制備與可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的金屬微陣列熱壓頭(5)；3)將可降解高分子聚合物微陣列器件(3)固定在載物臺(4)上并將藥物(8)置于其中，然后將熱壓頭(5)安裝在定位桿(1)上，調(diào)整定位桿(1)使熱壓頭(5)與可降解高分子聚合物微器件(3)精確對準(zhǔn)，并通過控溫器(2)使熱壓頭(5)的溫度為45～80℃；4)將封裝所需的可降解聚合物薄膜(7)覆蓋在可降解高分子聚合物微陣列器件(3)上，移動定位桿(1)使熱壓頭(5)下移，在熱壓頭(5)的作用下使可降解聚合物薄膜(7)與可降解高分子聚合物微陣列器件(3)鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于所說的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸為10000μm，深度為10000μm，壁厚為40μm；熱壓頭(5)的溫度為60℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于所說的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸為18000μm，深度為18000μm，壁厚為20μm；熱壓頭(5)的溫度為45℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于所說的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸為20000μm，深度為20000μm，壁厚為50μm；熱壓頭(5)的溫度為80℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于所說的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸為6000μm，深度為6000μm，壁厚為30μm 熱壓頭(5)的溫度為50℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于所說的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸為800μm，深度為800μm，壁厚為45μm；熱壓頭(5)的溫度為75℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，其特征在于所說的可降解高分子聚合物微陣列器件(3)的尺寸為50μm，深度為50μm，壁厚為35μm 熱壓頭(5)的溫度為55℃。
全文摘要
可降解高聚物材料微陣列結(jié)構(gòu)的可調(diào)熱壓鍵合封裝方法，采用微機械制造工藝制備尺寸為50～20000μm，深度為50～20000μm，壁厚為20～50μm的微陣列器件；根據(jù)微陣列器件的尺寸，采用深紫外光刻和電鍍工藝制備與微陣列器件的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的金屬微陣列熱壓頭；將微陣列器件固定在載物臺上并將藥物置于其中，然后將熱壓頭安裝在定位桿上使熱壓頭與物微器件精確對準(zhǔn)，并通過控溫器使熱壓頭的溫度為45～80℃；將封裝所需的薄膜覆蓋在微陣列器件上，熱壓頭下移將薄膜與微陣列器件鍵合。本發(fā)明采用和微陣列器件相同的熱壓頭進行邊對邊封裝，不添加任何輔料，防止封裝中添加輔料所帶來的不良影響。同時封裝溫度和壓力可調(diào)，解決了微器件局部封裝完整性無法控制的缺點。
文檔編號B81C3/00GK1899953SQ200610043159
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者陳天寧, 王小鵬, 錢良山, 唐君強 申請人:西安交通大學(xué)