聚合物微流控芯片真空热压键合系统研究

发布时间：2020-09-03 21:15

　　微流控芯片技术作为当前最前沿的科学技术之一,是将传统的生物、化学实验集成到几平方厘米大小的芯片上。其在基因检测、体外诊断、细胞分选、药物合成与筛选等领域具有极其广阔的应用前景。样本和试剂的反应量通常为微升甚至纳升级别,在保证检测的高精度、高效率以外,最大限度的节约了样本和试剂量。采用热压法压印PMMA芯片基片,具有设备要求简单,材料成本低,工艺周期短,成形精度高,适合产业化等优点。研究塑料微流控芯片热压键合装备正是为逐渐扩大的芯片市场提供有效的加工装备。论文的主要研究内容如下:为考虑设备成型后的加工精度,该设备采用伺服电机与螺旋升降机结合的方式构成设备的加压系统。总压力精度通过称重传感器做闭环反馈加以保证;三个分模块上的压力精度是通过预先调试,得到一个比较好的压力分布均匀性加以保证的。于此同时,上压力模块和下压力模块均做了自平衡设计。设计了以TEC为加热制冷器件的温度控制系统,并计算了TEC的加热和制冷功率。设计了设备的真空腔体,是具有多种密封形式的密封系统。对真空热压机的整体性能进行了实验测试。设计了实验方案,进行了压力测试实验、温度控制性能实验、真空性能实验和热压、键合的对比实验。测试了真空腔内气压,对比实验验证了真空环境中键合,能够很大程度上减少气泡的出现。开展针对有机聚合物PMMA的压印实验。以硅片为基材,通过UV-LIGA技术电铸出压印模具,进行压印实验。通过机加工制作具有完整微结构的微流控芯片基片,分析了设备的压力、温度、真空度精度及相关影响因素,进行了热压和键合的对比实验,以此分析设备的综合性能。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN492
【部分图文】：

示意图,热压工艺,示意图,过程

热压工艺过程示意图

热压过程,中温,加压系统,流控

3图 1-2 热压过程中温度与压力的变化[21]g.1-2 Changes in temperature and pressure during hot pres流控芯片的装置简图如图 1-3 所示。它由机架、台及加压系统组成[22]。

微流控芯片,光刻胶,基片,聚合物

图 1-3 热压装置简图[22]Fig.1-3 Schematic diagram of thermocompression device塑法（cast molding）加工微流控芯片工艺类似于一般的注塑工艺。首先需要一个具材料可以是光刻胶、单晶硅和金属。光刻胶模具可采用光刻可采用刻蚀方法加工，金属模具可采用微电铸或微机加工方的型腔中注入液化的高分子聚合物材料，保温保压一段时间模获得聚合物材质的芯片基片。将模塑得到的芯片基片与相制作完成了具有封闭微流道的聚合物微流控芯片。图 1-4 和工设备。

【参考文献】