一種芯片的封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微全分析系統(tǒng)(y_TAS:Micro Total Analysis System)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種芯片的封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片是通過微加工、精密注塑、傳統(tǒng)機械加工等技術(shù)，在數(shù)平方厘米的基片上，制作微通道、微栗、微閥、微儲液器等結(jié)構(gòu)及其他功能單元，實現(xiàn)集微量樣品制備、進(jìn)樣、反應(yīng)、分離及檢測于一體的快速、高效、低耗的微型全分析系統(tǒng)。
[0003]微流控芯片加工材料包括各種玻璃、金屬、硅片、聚合物材料等。因價格便宜、成形容易及批量生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，聚合物材料諸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)及其他各種塑料等被廣泛采用。無論采用何種材料，微流控芯片的封裝過程都是必不可少的，特別對于微流控芯片的批量化生產(chǎn)領(lǐng)域，芯片的成品率和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。
[0004]專利文獻(xiàn)I公開了(CN102092669A) —種微流控芯片表面處理結(jié)合熱壓的封裝方法。通過使用氯仿、二氯乙烷、環(huán)己烷、正己烷或乙酸乙酯等有機試劑處理有機材的蓋片和基片表面，使表層微溶晾干后，采用普通氣動熱壓機加熱加壓的封裝方法。此外，專利文獻(xiàn)2公開了(CN103264502A)—種硬質(zhì)聚合物微流控芯片的粘接鍵合方法，是通過金屬塊熱壓粘接兩層芯片的封裝方式，其中一層芯片的微流控結(jié)構(gòu)周圍有粘接筋、另一層芯片表面旋涂丙酮溶劑。上述方法可以在防止微通道變形和堵塞的同時，提高成品率。但上述兩種方法的不足之處是有機試劑有可能對微通道內(nèi)預(yù)存的生化試劑有不良影響或其殘留物對芯片內(nèi)將要進(jìn)行的生化反應(yīng)有抑制作用，并且單個芯片生產(chǎn)周期長，不易于批量化生產(chǎn)。
[0005]專利文獻(xiàn)3公開了(CN1557967)—種基于紫外固化劑粘合塑料微流控分析芯片的封裝方法。利用聚二甲基硅氧烷與塑料本身的自然親和性將兩片貼合，再利用紫外固化粘合劑將兩片塑料片貼合，完成了三層結(jié)構(gòu)的塑料微流控芯片的永久封裝。目的在于克服熱封裝方法微通道變形問題和粘接方法的微通道堵塞問題。該封裝方法中通過離心力在芯片表面涂敷紫外固化劑的方式限定了芯片形狀，而且涂膠的過程中還是很難避免較淺的微通道堵塞的問題，并且涂膠的均勻性對芯片表面平整度要求很高。
[0006]專利文獻(xiàn)4(CN1480724 A)公開了一種基于激光鍵合的聚合物微流控芯片的封裝方法及裝置。利用穿透透明塑料層至鍵合部位的激光光束，使要鍵合的芯片材料層達(dá)到共熔，從而形成滲融鍵合區(qū)域，完成緊密封接的封裝方式。此方法雖然易于自動控制、鍵合速度和可靠性高，但是激光鍵合裝置構(gòu)造復(fù)雜、設(shè)備昂貴，鍵合的兩個部件中至少有一個部件需要對激光波長透明、若兩個部件都對激光波長透明還需要在兩個部件鍵合的部位涂敷或填充一層吸收薄膜、此吸收薄膜層在極大程度上會影響生化及醫(yī)療檢測反應(yīng)中的生物活性導(dǎo)致實驗失敗。此外，在激光鍵合的過程中產(chǎn)生的高熱量會破壞芯片內(nèi)部預(yù)先包埋的生物樣品、導(dǎo)致樣品失活、是目前生化檢測領(lǐng)域中的一個瓶頸。
[0007]上述芯片封裝方法，不論是芯片表面處理結(jié)合熱壓，還是紫外固化劑粘合或激光鍵合都存在輔助儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴，芯片制作過程繁瑣、制作周期長不易產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的弊端，并且其中使用的有機溶劑還會抑制芯片上的生化反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種基于固態(tài)雙面膠或單面膠的微流控芯片封裝及成品外包裝的方法，本發(fā)明通過雙面膠或單面膠貼合后一步抽真空加壓的方法，既解決了常規(guī)加壓粘接法所存在的粘接面不牢、粘接面氣泡的問題，也同步解決了芯片產(chǎn)品需要真空包裝以便長期保存的問題。
[0009]本發(fā)明通過簡單的封裝工藝，實現(xiàn)了芯片微通道的高保真度和高封裝強度，并通過沖壓前密封工序?qū)⑸a(chǎn)線從超凈間轉(zhuǎn)移到普通生產(chǎn)車間，在極大程度上節(jié)約了成本及生產(chǎn)周期，實現(xiàn)了微流控芯片規(guī)?；?、大批量、低成本生產(chǎn)的目的。
[0010]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:利用固態(tài)雙面膠或單面膠及抽真空加壓的方法將兩個或多個薄片緊密粘合，并同步完成微流控芯片成品外包裝工序。
[0011 ]該芯片封裝的方法，具體包括如下步驟:
[0012]I)將芯片的基片與蓋片用雙面膠貼合;或者，將芯片的基片用單面膠封合；
[0013]2)將經(jīng)過步驟I)處理的芯片裝入包裝袋后，將所述包裝袋抽真空后加壓，完成所述芯片的封裝。
[0014]上述方法中，所述芯片具體可為微流控芯片。
[0015]構(gòu)成所述芯片的基片與蓋片的材料選自樹脂、塑料、硅橡膠、玻璃、陶瓷、硅和金屬中的至少一種；
[0016]所述塑料選自PMMA、PC、C0C、PET和COP中的至少一種。從芯片用途、加工特性、使用成本等方面來考慮，優(yōu)先選擇PC，PMMA，COP，PET，COC、PP等塑料材料。
[0017]所述步驟I)中，雙面膠和單面膠的膠材均為具有粘性的材料；
[0018]所述雙面膠和單面膠的類型均選自壓力敏感型、溫度敏感型和光照敏感型中的任意一種；
[0019]所述雙面膠和單面膠的透明度為透明、半透明或不透明。
[0020]所述步驟I)中，貼合或封合的方式可以為自動或手動貼膜。
[0021]上述芯片的封裝方法中，所述抽真空工序既能提高封裝后芯片的牢固性，又能保證微流控芯片粘接面無氣泡;使其不僅實現(xiàn)了高溫加熱反應(yīng)過程中不漏液，又實現(xiàn)了微流控芯片產(chǎn)品的美觀性。
[0022]上述芯片的封裝方法中，先裝袋再沖壓，避免了后續(xù)沖壓環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的對芯片表面的劃傷；同時也拓寬了芯片的生產(chǎn)線，即裝袋后的芯片沖壓環(huán)節(jié)可以在普通環(huán)境下進(jìn)行同樣能確保芯片的潔凈度、若不裝袋的話芯片沖壓必須在超凈間進(jìn)行。
[0023]上述芯片的封裝方法中，所述芯片封裝的同時完成芯片成品密封包裝的工序，工藝簡單、省時省力，可以實現(xiàn)微流控芯片規(guī)?；?、大批量、低成本生產(chǎn)的目的。
[0024]所述芯片的基片和蓋片的形狀相同或不同，可以選用但不限于圓形、矩形、環(huán)形或扇形。
[0025]所述芯片的基片和蓋片均選自單面覆膠、雙面覆膠和雙面均不覆膠中的任意一種；
[0026]所述芯片的基片和蓋片均選自單面有結(jié)構(gòu)、雙面有結(jié)構(gòu)和雙面均無結(jié)構(gòu)中的任意一種。
[0027]所述芯片的基片和蓋片具有通孔或不具有通孔。
[0028]所述基片的個數(shù)至少為一個；
[0029]可以根據(jù)設(shè)計需要，將上述各種形式的芯片的基片、單面膠或蓋片搭配組合，形成單層、雙層或多層芯片。該多層芯片可應(yīng)用于多組液路的控制領(lǐng)域。
[0030]圖1為本發(fā)明覆有雙面膠的薄片與另一薄片的貼合工藝示意圖。圖1(a)當(dāng)所用雙面膠膠材為壓力敏感型雙面膠時，將覆膠薄片與另一薄片貼合、裝袋、抽真空后加壓，完成兩個薄片間的緊密貼合。圖1(b)當(dāng)所用覆膠薄片的雙面膠膠材