基于微导能阵列的聚碳酸酯微流控芯片超声键合
发布时间：2020-12-12 22:01
微流控芯片由于其本身特点带来的高通量、高集成度、低消耗、低污染等优势,在生物医疗、分子诊断等领域具有重要的应用前景和商业价值。微流控芯片的生产工艺主要分为微流控芯片基片的图形制造和微流控芯片基片与盖片之间的键合。相对于为技术更为成熟的微流控芯片的图形制作,微流控芯片的键合的低效率成为了长期以来限制微流控芯片规模化生产和商业化应用的瓶颈。本课题中我们对比了大量的键合方法,认为高效低成本、不引入其他物质的超声键合方式相对而言更利于实现微流控芯片的规模化生产和大规模制作。本文从解决微流控芯片大规模生产的问题出发,基于微纳加工的方法的灵活性,对微流控芯片超声键合中的关键结构导能筋进行了拓展设计,将其优化成一种自保护、自对准、受力更合理的微导能阵列。利用了高深度干法刻蚀下特定光刻参数容易出现的掩膜缺失的特点,拓展了传统导能筋的矩形、三角形和半圆形设计范围,创新地提出了等腰梯形的导能筋的概念,这种导能筋可以有效避免三角形导能筋键合效率低下的缺点,同时又较半圆形导能筋有更高的制作效率。结合自主设计的微导能阵列,本文探索了超声键合参数的影响,对键合振幅、键合压力、键合能量输入三种参数对键合强度、密封性...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微流控芯片聚合物材料分析
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文键合所示将制备好微流控管道结构的基片与盖片图案对旋动丝杆将热压板盖板下移到与芯片盖片刚刚接触加热。加热到设定值后施加一定的压力。保持温度除压力，微流控芯片键合完成，可以取出。因为这要基片与盖片的整体充分加热。不仅是键合界面，管道等微结构都在高于玻璃化转变温度（Tg）的温越充分，键合强度一般也越高。所以键合的拉伸强程度成反比。与其他键合方式相比，这种直接热键变形较大，花费时间较长，不适合于大批量生产。可适用于几乎所有热塑性材料；工艺简单，可，易，不引入外来物质，因此不会有生物/化学相容性
图 1-5 多层芯片键合实物图和设备[31]1.3.2 超声键合过程分析面临的问题超声键合具有很多的优点，由超声塑料键合的机理可知，超声键合不会引入其他物质，因此键合表面具有良好的生物适应性和化学兼容性；超声塑料键合由于其独特的产热机制，键合时间极短，大多在 0.1 秒到几秒内键合成功，一般不会超过 10s，具有非常高的生产效率；超声键合属于局部产热，局部熔融键合时大部分区域温度并不高，键合前后形变小，形貌好，在微流控芯片键合时可以最大限度的保证微管道的形态；另外，超声键合对仪器损耗低，单次成本低，操作简单，良品率和一致性好。在实现微流控芯片大规模生产和批量生产上，超声塑料键合具有非常重要的意义。但是，随着超声塑料键合的应用，很多实际应用的问题也逐渐凸显出来。超声键合通常需要引入导能筋结构。导能筋是键合表面的凸出型结构，具有将超声能量集中的作用，作为键合过程中的牺牲层而存在，可以提高键合速度，改善键合质量，保护键合表面。然而，由于超声键合时间极短，在高频振
【参考文献】：
期刊论文
[1]PC微流控芯片黏接筋与溶剂的协同辅助键合[J]. 范建华,邓永波,宣明,刘永顺,武俊峰,吴一辉. 光学精密工程. 2015(03)
[2]基于局部溶解性激活的聚合物微流控芯片超声波键合[J]. 张宗波,罗怡,王晓东,王立鼎. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[3]塑料微流控芯片的注塑成型[J]. 宋满仓,刘莹,祝铁丽,杜立群,王敏杰,刘冲. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[4]多层芯片堆叠封装方案的优化方法[J]. 郑建勇,陈一杲,张志胜,史金飞. 半导体技术. 2009(11)
[5]多层芯片应用中的封装挑战和解决方案(英文)[J]. Bob Chylak,Ivy Wei Qin. 半导体技术. 2003(06)
硕士论文
[1]聚合物微流控器件超声波键合及温度场研究[D]. 何盛强.大连理工大学 2010
[2]聚合物微流控芯片超声波键合方法研究[D]. 郑英松.大连理工大学 2009
本文编号：2913349
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微流控芯片聚合物材料分析
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文键合所示将制备好微流控管道结构的基片与盖片图案对旋动丝杆将热压板盖板下移到与芯片盖片刚刚接触加热。加热到设定值后施加一定的压力。保持温度除压力，微流控芯片键合完成，可以取出。因为这要基片与盖片的整体充分加热。不仅是键合界面，管道等微结构都在高于玻璃化转变温度（Tg）的温越充分，键合强度一般也越高。所以键合的拉伸强程度成反比。与其他键合方式相比，这种直接热键变形较大，花费时间较长，不适合于大批量生产。可适用于几乎所有热塑性材料；工艺简单，可，易，不引入外来物质，因此不会有生物/化学相容性
图 1-5 多层芯片键合实物图和设备[31]1.3.2 超声键合过程分析面临的问题超声键合具有很多的优点，由超声塑料键合的机理可知，超声键合不会引入其他物质，因此键合表面具有良好的生物适应性和化学兼容性；超声塑料键合由于其独特的产热机制，键合时间极短，大多在 0.1 秒到几秒内键合成功，一般不会超过 10s，具有非常高的生产效率；超声键合属于局部产热，局部熔融键合时大部分区域温度并不高，键合前后形变小，形貌好，在微流控芯片键合时可以最大限度的保证微管道的形态；另外，超声键合对仪器损耗低，单次成本低，操作简单，良品率和一致性好。在实现微流控芯片大规模生产和批量生产上，超声塑料键合具有非常重要的意义。但是，随着超声塑料键合的应用，很多实际应用的问题也逐渐凸显出来。超声键合通常需要引入导能筋结构。导能筋是键合表面的凸出型结构，具有将超声能量集中的作用，作为键合过程中的牺牲层而存在，可以提高键合速度，改善键合质量，保护键合表面。然而，由于超声键合时间极短，在高频振
【参考文献】：
期刊论文
[1]PC微流控芯片黏接筋与溶剂的协同辅助键合[J]. 范建华,邓永波,宣明,刘永顺,武俊峰,吴一辉. 光学精密工程. 2015(03)
[2]基于局部溶解性激活的聚合物微流控芯片超声波键合[J]. 张宗波,罗怡,王晓东,王立鼎. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[3]塑料微流控芯片的注塑成型[J]. 宋满仓,刘莹,祝铁丽,杜立群,王敏杰,刘冲. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[4]多层芯片堆叠封装方案的优化方法[J]. 郑建勇,陈一杲,张志胜,史金飞. 半导体技术. 2009(11)
[5]多层芯片应用中的封装挑战和解决方案(英文)[J]. Bob Chylak,Ivy Wei Qin. 半导体技术. 2003(06)
硕士论文
[1]聚合物微流控器件超声波键合及温度场研究[D]. 何盛强.大连理工大学 2010
[2]聚合物微流控芯片超声波键合方法研究[D]. 郑英松.大连理工大学 2009
本文编号：2913349
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