本發(fā)明涉及電子芯片技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種微流控芯片制作方法及裝置。

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，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微電子機械系統(tǒng)器件中有著廣泛的應用空間。隨著聚合物微流器件種類和數(shù)量需求的增加，其材料選擇、加工工藝、加工設(shè)備、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能檢測及應用成本等面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇。

目前，鑒于微流控芯片具有體積小、易于集成、自動化程度高、分析速度快、分析成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點，國際上展開了大量的應用研究，并針對不同的應用要求提出了多種鍵合方法。然而，較為常見的方法中往往存在微結(jié)構(gòu)變形量大的缺點。

綜上所述，如何提供一種變形量小、鍵合強度高的微流控芯片的制作方法，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種微流控芯片制作方法，該方法制作微流控芯片能夠保證芯片的變形量小、鍵合強度高。

本發(fā)明的另一目的是提供一種微流控芯片制作裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種微流控芯片制作方法，包括：

在同一模具中同時制作基片和蓋片，成型開模后，移動所述模具將所述基片與所述蓋片的對準；

在成型模溫的基礎(chǔ)上，對所述基片與所述蓋片施加鍵合壓力的同時，施加超聲波。

優(yōu)選的，所述超聲波為低振幅超聲波。

優(yōu)選的，所述施加超聲波的步驟之后，還包括：控制所述模具開模，并對所述基片與所述蓋片形成的微流控芯片進行降溫并脫模。

優(yōu)選的，所述在同一模具中同時制作基片和蓋片的步驟，包括采用微注射成型的方式在同一模具中的不同型腔內(nèi)注射得到所述基片和所述蓋片。

一種微流控芯片制作裝置，包括：

模具，所述模具具有基片成型腔和蓋片成型腔，開模狀態(tài)下的所述基片成型腔與所述蓋片成型腔可以實現(xiàn)對準；

設(shè)置于所述模具上的動力裝置，所述動力裝置用于向?qū)薁顟B(tài)下的所述基片成型腔與所述蓋片成型腔施加相向的壓力；

用于對所述基片成型腔施加超聲波的超聲裝置。

優(yōu)選的，所述超聲裝置為低振幅超聲裝置。

優(yōu)選的，所述模具包括移動模和靜止模，所述基片成型腔和所述蓋片成型腔中的一者設(shè)于所述移動模，另一者設(shè)于所述靜止模。

優(yōu)選的，所述動力裝置為集成于所述模具的油缸動力裝置。

優(yōu)選的，所述超聲裝置設(shè)置于所述動力裝置上。

優(yōu)選的，還包括用于實現(xiàn)自動控制的控制裝置，所述控制裝置與所述移動模、所述動力裝置和所述超聲裝置連接。

本發(fā)明所提供的方法及裝置中采用微流控芯片模內(nèi)鍵合技術(shù)直接在模具內(nèi)完成基片和蓋片的對準和鍵合，省略了芯片的冷卻、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。在超聲的輔助下的模內(nèi)熱鍵合不但保留原有的自動化程度，并且還可以保證微結(jié)構(gòu)變形量更小，鍵合強度更高，提升鍵合質(zhì)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的成型狀態(tài)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的開模狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的對準狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的鍵合狀態(tài)示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的脫模狀態(tài)示意圖；

圖6為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的模具復位示意圖。

圖1-6中：

1為移動模、2為靜止模、3為動力裝置、4為超聲裝置、10為基片、20為蓋片。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種微流控芯片制作方法，該方法制作微流控芯片能夠保證芯片的變形量小、鍵合強度高。

本發(fā)明的另一核心是提供一種微流控芯片制作裝置。

請參考圖1至圖6，圖1至圖6分別為本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作裝置的成型狀態(tài)示意圖、開模狀態(tài)示意圖、對準狀態(tài)示意圖、鍵合狀態(tài)示意圖、脫模狀態(tài)示意圖和模具復位示意圖。

本發(fā)明所提供的一種微流控芯片制作方法，主要用于制作基片和蓋片，并將二者鍵合成型，上述方法主要包括以下步驟：

在同一模具中同時制作基片和蓋片，成型開模后，移動模具將基片與蓋片的對準；

在成型模溫的基礎(chǔ)上，對基片與蓋片施加鍵合壓力的同時，施加超聲波。

需要說明的是，上述在同一模具中制作基片和蓋片的過程，需要保證基片和蓋片同時制作，且在模具成型后，不需要將基片和蓋片脫模，而是將盛放基片的基片成型腔和盛放蓋片的蓋片成型腔對準，在成型過程形成的模溫的基礎(chǔ)上，將基片與蓋片通過鍵合壓力進行鍵合操作，在施加鍵合壓力的同時，還需要對基片和蓋片施加超聲波。

施加壓力的同時施加超聲波可以實現(xiàn)超聲鍵合，可以使得連接速度快，且不需要引入焊料介質(zhì)，超聲鍵合能夠解決目前聚合物微流控器件鍵合技術(shù)存在的問題。在溫度、壓力以及超聲振動的共同作用下，接觸界面上的分子間作用力增強而形成有效連接。

微流控芯片模內(nèi)鍵合技術(shù)直接在模具內(nèi)完成基片和蓋片的對準和鍵合，省略了芯片的冷卻、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。在超聲的輔助下的模內(nèi)熱鍵合不但保留原有的自動化程度，并且還可以保證微結(jié)構(gòu)變形量更小，鍵合強度更高，提升鍵合質(zhì)量。

在上述實施例的基礎(chǔ)之上，超聲波為低振幅超聲波。在溫度、壓力以及超聲振動的共同作用下，接觸界面上的分子間作用力增強而形成有效連接，其中，由于超聲波振幅較低，所以只在接觸表面產(chǎn)生熱量，對材料內(nèi)部溫度影響較小，材料內(nèi)部溫度仍遠低于轉(zhuǎn)化溫度，微結(jié)構(gòu)的形狀不會受到顯著影響，鍵合強度比一般熱鍵合強度高。

在上述實施例的基礎(chǔ)之上，施加超聲波的步驟之后，還包括以下步驟：控制模具開模，并對基片與蓋片形成的微流控芯片進行降溫并脫模。本實施例中對微流控芯片先降溫后脫模，能夠較好的保證不破壞芯片的形狀結(jié)構(gòu)，提升芯片的完整性。

在上述實施例的基礎(chǔ)之上，在同一模具中同時制作基片和蓋片的步驟，包括采用微注射成型的方式在同一模具中的不同型腔內(nèi)注射得到基片和蓋片。

采用注射成型的方法制備了芯片的基片和蓋片，可以明顯縮短成型周期，具體地，成型周期不到1min。

本發(fā)明所提供的微流控芯片制作方法通過注射成型、模內(nèi)對準鍵合以及超聲輔助鍵合技術(shù)，使得微流控芯片的制作效果提高，微流控芯片的變形量小，鍵合強度明顯提升。

除了上述各個實施例所提供的微流控芯片制作方法，本發(fā)明還提供一種用于實施上述方法的微流控芯片制作裝置，該裝置主要用于制作基片和蓋片，并將二者鍵合成型。微流控芯片制作裝置包括：模具、設(shè)置于模具上的動力裝置3以及超聲裝置4。

模具具有基片成型腔和蓋片成型腔，開模狀態(tài)下的基片成型腔與蓋片成型腔可以實現(xiàn)對準；動力裝置3用于向?qū)薁顟B(tài)下的基片成型腔與蓋片成型腔施加相向的壓力；超聲裝置4用于對基片成型腔施加超聲波。

需要說明的是，模具可以為注射成型的模具，模具可以具有上模和下模，上模與下模合模之后形成兩個型腔，分別為基片成型腔和蓋片成型腔，通過注射成型的方法分別形成基片10和蓋片20，模具開模后，基片10和蓋片20能夠?qū)什⑾鄬σ苿?，通過動力裝置3的作用是將基片10和蓋片20進行貼合壓緊，所施加的壓力能夠使基片10和蓋片20進行鍵合成型。上述超聲裝置4能夠使基片10和蓋片20在壓力和超聲的同時作用下實現(xiàn)較好的鍵合，有效地縮短了芯片的制備周期，并降低了制備的成本，使得大批量生產(chǎn)成為了可能。

本發(fā)明所提供的微流控芯片制作裝置提高了芯片鍵合的成功率，使聚合物微流控芯片低成本，在超聲的輔助下的模內(nèi)熱鍵合可以保證微結(jié)構(gòu)變形量更小，鍵合強度更高，提升鍵合質(zhì)量。

在上述實施例的基礎(chǔ)之上，超聲裝置4為低振幅超聲裝置。通過低振幅超聲裝置，使得微結(jié)構(gòu)的形狀不會受到顯著影響，鍵合強度比一般熱鍵合強度高。

在上述任意一個實施例的基礎(chǔ)之上，模具包括移動模1和靜止模2，基片成型腔和蓋片成型腔中的一者設(shè)于移動模1，另一者設(shè)于靜止模2。

移動模1和靜止模2上分別設(shè)置一個型腔，兩個型腔分別為基片成型腔和蓋片成型腔，二者在制作過程中，用于分別容納基片10和蓋片20。請參考圖1至圖6，基片成型腔和蓋片成型腔均設(shè)置在模具的模芯上，通過自身形狀形成基片10和蓋片20。開模后基片和蓋片分別貼合在移動模1或靜止模2上，可以通過控制移動模1的位置改變，使得基片與蓋片實現(xiàn)對準，對準后可以實施壓力鍵合?？梢苿拥囊苿幽?使得基片和蓋片對準，并為之后實現(xiàn)鍵合作用提供了可能。

請參考圖1至圖6，在上述任意一個實施例的基礎(chǔ)之上，動力裝置3與模具為固定連接，通過動力裝置3的移動實現(xiàn)模具的壓力，動力裝置3為集成于模具的油缸動力裝置。

在上述任意一個實施例的基礎(chǔ)之上，超聲裝置4設(shè)置于動力裝置3上。方便對模具上的芯片進行超聲鍵合操作。

可選的，上述超聲裝置4也可以為設(shè)置在動力裝置3、或設(shè)置在模具上的超聲裝置4。

在上述任意一個實施例的基礎(chǔ)之上，還包括用于實現(xiàn)自動控制的控制裝置，控制裝置與移動模1、動力裝置3和超聲裝置4連接。

控制裝置能夠控制移動模1、動力裝置3和超聲裝置4的自動操作，使得控制裝置能夠在無人操作下進行穩(wěn)定的操作。

除了上述，本發(fā)明還提供一種包括上述實施例公開的微流控芯片制作裝置的主體結(jié)構(gòu)，該裝置的其他各部分的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發(fā)明所提供的微流控芯片制作方法及裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，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，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。