聚合物微流控芯片基片与盖片一体化注塑成型模具

摘要

一种成型表面具有微通道结构并具有圆孔状储液池的聚合物微流控芯片注塑模具，属于注塑成型模具技术领域。包括模具模架和型腔镶块两个部分。其中模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板与定模板间的推料板，仍保留定模座板与定模板间的相对运动，以实现定模抽芯动作。为保证圆孔状储液池的完整性，成型圆孔状储液池的型芯固定在定模座板上，通过定模镶块插入动模镶块中。开模时，利用定、动模间的锁紧机构，迫使该型芯在定、动模分型之前，先行从型腔中抽出。采用该注塑成型模具可以高效率大批量生产表面具有微通道结构并具有圆孔状储液池的微流控芯片，减少了后续芯片键合时加工储液池的工作量，并保证了储液池尺寸的一致性和位置的准确性。

说明书

技术领域

本发明属于注塑成型模具技术领域，特别涉及到一种能够成型表面具有微通道结构并具有圆孔状储液池的聚合物微流控芯片注塑成型模具。

背景技术

微流控芯片是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块尺寸较小的芯片上，在压力泵或者电场作用下形成微流路，达到对样品高通量快速分析的目的，目前已开始在分析化学、生命科学及生物医学器件等领域发挥愈来愈重要的作用。

用于成型微流控芯片的材料有硅、玻璃、石英和聚合物等。聚合物微流控芯片一般由基片和盖片两部分组成，在基片上成型微通道，在盖片上加工储液池，二者通过后期的键合成为一体形成一完整的微流控芯片。传统上盖片上的圆孔状储液池需在成型后再利用机械或激光方法加工，费时费力，而且加工质量和尺寸一致性难以保证。如果能将圆孔状储液池在注塑时与微通道一并完成成型，则将大大提高塑料微流控芯片的生产效率，从而降低微流控芯片的制作成本，为微流控芯片商业化推广奠定基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物微流控芯片注塑成型模具，用于成型表面具有微通道结构并具有圆孔状储液池的微流控芯片。利用该模具可使微流控芯片基片上的微通道和盖片上的圆孔状储液池在注塑时一起成型，从而可实现高效率、大批量成型尺寸、形状准确均一的芯片，促进微系统技术的发展。

本发明的技术方案如下：

一种聚合物微流控芯片基片与盖片一体化注塑成型模具，包括模具模架和型腔镶块两个部分。其中模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板与定模板间的推料板，仍保留定模座板与定模板间的相对运动，以实现定模抽芯动作。定模镶块分为左右两个，一个用于固定成型芯片微通道的微细加工镶块，另一个用于固定成型圆孔状储液池的镶块，且成型圆孔状储液池的型芯从其穿过。模具型腔镶块部分由定模镶块、动模镶块、微细加工镶块和圆孔状储液池镶块组成。动模镶块型腔结构设计为矩形通槽，形状与芯片外观尺寸相同，一侧动模镶块与定模微细加工镶块合在一起用于成型微流控芯片的基片；一侧动模镶块与定模圆孔状储液池镶块合在一起用于成型微流控芯片的盖片。

为保证圆孔状储液池的完整性，成型圆孔状储液池的型芯固定在定模座板上，通过定模镶块插入动模镶块中。开模时，利用定、动模间的锁紧机构，迫使该型芯在定、动模分型之前，先行从型腔中抽出。

本发明的效果和益处是：采用该注塑成型模具可以高效率大批量生产表面具有微通道结构并具有圆孔状储液池的微流控芯片，减少了后续芯片键合时加工储液池的工作量，并保证了储液池尺寸的一致性和位置的准确性。采用定模先行抽芯机构，避免了芯片脱模时储液池处的变形损坏，提高了成品率。本发明有效解决了微流控芯片注塑成型过程中储液池成型的技术难题，将进一步提高微流控芯片的制造水平和生产效率，促进注塑成型技术在微机械系统领域的应用。

附图说明

图1为本发明微流控芯片注塑成型模具装配示意图。

图2a为芯片、浇口及流道示意图主视图。

图2b为芯片、浇口及流道示意图俯视图。

图中：1定模座板；2成型圆孔状储液池的型芯；3定模板；4定模镶块；5动模镶块；6动模板；7推杆；8尼龙套锁模组件；9限位垫圈；10导柱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明注塑成型模具用于成型图示附有储液池的微流控芯片。微通道截面形状为50μm深、80μm宽的矩形，储液池的直径为2mm。

如图1所示，本发明注塑成型模具一模两腔，包括模具模架和型腔镶块两个部分。其中模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板1与定模板3间的推料板，定模板3仍可沿导柱10滑动。成型圆孔状储液池的型芯2固定在定模座板1上，从定模镶块4和动模镶块5中穿过，从而在芯片上形成圆孔。尼龙套锁模组件8安装在定模板3和动模板6上。

注塑时，塑料熔体首先通过主流道进入动模板6上的流道，前期喷泉型流体首先进入图2b所示横流道两端，后续流体通过流线型扇形浇口平稳地进入并充满成型基片与盖片的型腔。经保压冷却，开模时，定模板3与定模座板1首先分开，成型圆孔状储液池的型芯2从动模镶块5抽出，直到定模板3遇限位垫圈9，停止前行。继续开模，注塑机的开模力克服尼龙套锁模组件8中尼龙套的涨紧力使定模板3与动模板6分开，完成开模。由推杆7推出得到微流控芯片的基片与盖片。根据实际情况，整个注塑过程需1min左右。