聚合物微流控芯片真空热压键合系统研究

摘要

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T EC为加热制冷器件的温度控制系统，并计算了 T EC 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。

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