CN104030232B - 一种微型器件、用于该微型器件的封装模具及封装方法 - Google Patents
一种微型器件、用于该微型器件的封装模具及封装方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的第一方面提供一种用于微型器件的封装模具，所述微型器件具有一连通其前、后两端且允许溶剂流过的内部流道，所述封装模具包括相互盖合的衬底及盖板，其中，所述盖板包括设置在其顶部的流入口，以及设置在其侧面的流出口；所述盖板与所述衬底相互盖合后，形成一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的且用于收容所述微型器件的密封腔，在所述密封腔相对于所述微型器件前后端的两端设置有流入腔及流出腔，通过所述内部流道连通所述流入腔及所述流出腔；所述流入腔通过一流入通道与所述流入口连通；所述流出腔通过一流出通道与所述流出口连通；从而，所述溶剂自所述流入口流入，经流入通道、流入腔、内部流道、流出腔、流出通道，从所述流出口流出。
Description
技术领域
本发明涉及一种封装模具及封装方法，尤其涉及一种用于微型器件的封装模具及封装方法。
本发明同时涉及一种由该封装模具封装成型的微型器件。
背景技术
微型器件是包含一个或一个以上多个活动的组件，可多种材料组成的结构，常常要处于高温、高湿或酸碱性恶劣的环境中工作，微型器件与外部环境进行数据、信息和能量的交换，要靠接口功能来实现.在微型器件中，常见接口有生物医学接口、微流体接口等，接口是微型器件封装必须解决的关键技术问题，直接决定器件或系统功能能否实现.对于生物医学接口来说，要求系统封装在使用中能抵抗化学腐蚀，对周围细胞组织无损害，合适的I/O接口，且器件中的被检测介质要得到很好的密封与外界有微通道；对封装时给器件带来的应力要尽可能的小。
微型器件因为应用领域十分宽广，涉及多学科技术领域，往往是根据所需功能制作出各种微器件，故微型器件封装难以形成规范的标准的封装类型。因此，微型器件封装在很多情况下是专用封装。现有用于检测技术的封装是一种将由玻璃片作模具,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基质。采用玻璃/PDMS来封装实现的。先做一个有(突出)和通道的的阳模板，然后用PDMS复制出PDMS阴模板，再将PDMS阴模板与玻璃粘合就可以了。PDMS可以在紫外光活化后与玻璃实现永久性粘合。立孔在制作PDMS的时候，在阳模板通道上加个立柱。浇出来的PDMS形成立孔。用于与质谱联接的接口也在固化过程中被固定通道封装的方法，这种用于检测的封装技术的缺点是无法使用有机溶剂，制造设备成本高，材质性能设计不能满足实际检测要求的。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于为微流体检测及其他系统结构设计提供一些模块式的外部流体接口，从而使微器件能使用统一的、标准化的封装批量生产，减少在封装设备上的投资，降低成本，缩短生产周期，并要求封装可以向二维空间自由扩展和连接，形成模块，完成某些功能，保证尽可能高的封装密封性，工艺相对简单。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于微型器件的封装模具，所述微型器件具有一连通其前、后两端且允许溶剂流过的内部流道，所述封装模具包括相互盖合的衬底及盖板，其中，所述盖板包括设置在其顶部的流入口，以及设置在其侧面的流出口；所述盖板与所述衬底相互盖合后，形成一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的且用于收容所述微型器件的密封腔，在所述密封腔相对于所述微型器件前后端的两端设置有流入腔及流出腔，通过所述内部流道连通所述流入腔及所述流出腔；所述流入腔通过一流入通道与所述流入口连通；所述流出腔通过一流出通道与所述流出口连通；从而，所述溶剂自所述流入口流入，经流入通道、流入腔、内部流道、流出腔、流出通道，从所述流出口流出。
优选地，在本发明中，在所述盖板的底部设置一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的沟槽；当所述盖板与所述衬底相互盖合后，所述沟槽形成所述密封腔。
优选地，在本发明中，在所述衬底的顶部设置有一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的第一凹槽；在所述盖板的底部设置有一与所述第一凹槽对应的第二凹槽；所述第一凹槽与所述第二凹槽组合形成所述密封腔。
优选地，在本发明中，所述流入腔、所述密封腔及所述流出腔为连体结构。
优选地，在本发明中，在所述微型器件的左、右两侧设置有连接腔，所述微型器件的接脚设置在所述连接腔中。进一步，所述连接腔与所述密封腔的中间部分相连通。
为了实现上述目的，本发明的第二方面提供一种由所述封装模具封装成型的微型器件。
为了实现上述目的，本发明的第三方面提供一种封装模具对微型器件进行封装的方法，其中，所述微型器件具有一连通其前、后两端的内部流道，所述封装模具包括相互盖合的衬底及盖板，所述盖板包括设置在其顶部的流入口，以及设置在一侧的流出口；所述盖板与所述衬底相互盖合后，形成一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的密封腔，以及在所述密封腔两端设置有流入腔及流出腔；所述流入腔通过一流入通道与所述流入口连通；所述流出腔通过一流出通道与所述流出口连通；所述微型器件被固定在所述密封腔内，所述内部流道连通所述流入腔及所述流出腔，其中，所述方法包括如下步骤：
-将所述微型器件键合在所述衬底上；
-将所述微型器件的接脚与外部连通；
-将所述盖板盖合在所述衬底上，并使所述微型器件位于所述密封腔中；
-在所述微型器件与所述密封腔之间的间隙中填充可固化材料；
-固化所述可固化材料，并将所述盖板与所述衬底相粘接。
作为一种可选方式，本发明的第三方面提供一种使用封装模具对微型器件进行封装的方法，其中，所述微型器件具有一连通其前、后两端的内部流道，所述封装模具包括相互盖合的衬底及盖板，所述盖板包括设置在其顶部的流入口，以及设置在一侧的流出口；在所述盖板的底部设置一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的沟槽，当所述盖板与所述衬底相互盖合后，所述沟槽形成所述密封腔，以及在所述密封腔两端设置有流入腔及流出腔；所述流入腔通过一流入通道与所述流入口连通；所述流出腔通过一流出通道与所述流出口连通；所述微型器件被固定在所述密封腔内，所述内部流道连通所述流入腔及所述流出腔，其中，所述方法包括如下步骤：
-将所述微型器件键合在所述衬底上；
-将所述微型器件的接脚与外部连通；
-将所述盖板盖合在所述衬底上，并使所述沟槽的两端对准所述微型器件的前、后两端；
-在所述微型器件与所述沟槽之间的间隙中填充可固化材料；
-固化所述可固化材料，并将所述盖板与所述衬底相粘接。
作为一种可选方式，本发明的第四方面提供一种使用封装模具对微型器件进行封装的方法，其中，所述微型器件具有一连通其前、后两端的内部流道，所述封装模具包括相互盖合的衬底及盖板，所述盖板包括设置在其顶部的流入口，以及设置在一侧的流出口；在所述衬底的顶部设置有一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的第一凹槽，在所述盖板的底部设置有一与所述第一凹槽对应的第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽组合形成所述密封腔在所述密封腔两端设置有流入腔及流出腔；所述流入腔通过一流入通道与所述流入口连通；所述流出腔通过一流出通道与所述流出口连通；所述微型器件被固定在所述密封腔内，所述内部流道连通所述流入腔及所述流出腔，其中，所述方法包括如下步骤：
-将所述微型器件键合在所述衬底的第一凹槽中；
-将所述微型器件的接脚与外部连通；
-将所述盖板盖合在所述衬底上，并使所述第二凹槽对准所述第一凹槽；
-在所述微型器件与所述密封腔之间的间隙中填充可固化材料；
-固化所述可固化材料，并将所述盖板与所述衬底相粘接。
基于上述设置及方法，本发明所提供的封装模具及封装方法形成一个包围式结构的封装，可以阻止胶体蔓延，保证封装成型；还可以有效地保护内置的通道，增加溶剂输出输入便捷有效性。
附图说明
图1为本发明一优选实施例提供的封装模具及由该封装模具封装的微型器件的结构示意图；
图2A-2E为本发明一优选实施例的封装过程示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例及附图对本案做进一步的描述。
请参见图1，图1示出了本发明一优选实施例提供的一种用于微型器件200的封装模具100及由该封装模具100封装成型的的微型器件200。该微型器件200在图中以黑色长方体形式示出，其具有一连通其前、后两端的内部流道(未示出)。封装模具100包括相互盖合的衬底110及盖板120，其中，盖板120包括设置在其顶部的流入口121，以及设置在一侧的流出口122。
当盖板120与衬底110相互盖合后，形成一与微型器件200大小尺寸紧密配合的密封腔130，以及在密封腔130的两端形成流入腔131及流出腔132。其中，密封腔130在图中表现为黑色粗虚线，流入腔131通过一流入通道133与流入口121相连通；流出腔132则通过一流出通道134与流出口122相连通。微型器件200被固定在密封腔130内，内部流道则连通密封腔130两端的流入腔131及流出腔132。微型器件200与密封腔130之间的配合是紧密的，从而实质上阻断了密封腔130两端的流入腔131及流出腔132，这两个腔体之间仅能依靠微型器件200的内部流道连通。倘若微型器件200与密封腔130之间存有一些间隙，也可以通过在这些间隙中填充可固化材料，然后对这些固化材料进行固化从而实现密封。
基于上述设置，可以实现对微型器件形成一个有效的密封，经过填充物胶体的固化，形成一个相对的密封环境使流体(有机溶剂)可以顺利沿图中箭头所指的方向，自流入口121流入，经流入通道133、流入腔131、内部流道(未示出)、流出腔132、流出通道134，从流出口122流出，并转换现有复杂引线工艺，利于大规模制造生产，该技术具体广泛的适用性，不受微型器件本身的制造工艺限制。
在该优选实施例中，密封腔130还可以根据如下两种方式形成：
第一种，在盖板120的底部设置一与微型器件200大小尺寸紧密配合的沟槽，而衬底110呈一平面，这样当盖板120与衬底110相互盖合后，该沟槽实质上就形成密封腔130。
第二种，在衬底110的顶部设置有一与微型器件200大小尺寸紧密配合的第一凹槽，在盖板120的底部设置有一与第一凹槽对应的第二凹槽，第二凹槽实质上也与微型器件200的大小尺寸紧密配合，当盖板120与衬底110相互盖合后，第一凹槽与第二凹槽组合形成密封腔130。
另外，为了便于对模具进行开模制作，可以将流入腔131、密封腔130及流出腔132作为连体结构一次加工成型。
为了便于调节微型器件200的接脚，可以在微型器件200的左、右两侧，即在密封腔130的两侧设置有连接腔140，微型器件的接脚设置在连接腔140中。如图1所示，连接腔140被表现为黑色点划线围绕的部分，其与密封腔130的中间部分连通，且高度略大于密封腔130的高度，由于密封腔130的前、后两端部分仍旧保持与微型器件200的紧密配合，这样，流入腔131与流出腔132之间仍旧只能通过微型器件200的内部流道连通。当需要引出微型器件200的接脚时，可以沿微型器件的前、后端方向对封装后的模具切割，当切至连接腔140的边缘时，即可仅让微型器件的接脚外露，而微型器件的其余部分则处于封装模具的保护之下。
图2A-2E则示出了本发明使用前述优选实施例所提出的封装模具100对微型器件200进行封装的步骤示意图。
如图2A所示，为封装模具100的衬底110，将其放置在一平面上。
如图2B所示，将微型器件200键合在衬底110上，可以通过胶体来
实现固定。
如图2C所示，利用导电胶体将微型器件两侧的接脚与外部进行连通。这里所采用的导电胶体仅仅是一种优选，并非作出限制，本领域普通技术人员应当知晓对该导电胶体等效替换的方式均可实现该功能。
如图2D所示，将盖板120盖合在衬底110上，在微型器件200与密封腔130之间的间隙中填充可固化材料。然后再对可固化材料进行固化，再将盖板与衬底进行粘接，可以采用胶体，如图2E所示。
根据密封腔不同的形成方式，在将盖板盖合在衬底上时会有些许不
同，例如，根据前述第一种形成方式，需要将沟槽的两端对准微型器件的前、后两端；而根据前述第二种形成方式，需要将第二凹槽对准第一凹槽。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于微型器件的封装模具，所述微型器件具有一连通其前、后两端且允许溶剂流过的内部流道，所述封装模具包括相互盖合的衬底及盖板，其特征在于，
所述盖板包括设置在其顶部的流入口，以及设置在其侧面的流出口；
所述盖板与所述衬底相互盖合后，形成一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的且用于收容所述微型器件的密封腔，在所述密封腔相对于所述微型器件前后端的两端设置有流入腔及流出腔，通过所述内部流道连通所述流入腔及所述流出腔；
所述流入腔通过一流入通道与所述流入口连通；
所述流出腔通过一流出通道与所述流出口连通；
从而，所述溶剂自所述流入口流入，经流入通道、流入腔、内部流道、流出腔、流出通道，从所述流出口流出。
2.如权利要求1所述的封装模具，其特征在于，
在所述盖板的底部设置一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的沟槽；
当所述盖板与所述衬底相互盖合后，所述沟槽形成所述密封腔。
3.如权利要求1所述的封装模具，其特征在于，
在所述衬底的顶部设置有一与所述微型器件大小尺寸紧密配合的第一凹槽；
在所述盖板的底部设置有一与所述第一凹槽对应的第二凹槽；
所述第一凹槽与所述第二凹槽组合形成所述密封腔。
4.如权利要求1所述的封装模具，其特征在于，
所述流入腔、所述密封腔及所述流出腔为连体结构。
5.如权利要求1所述的封装模具，其特征在于，
在所述微型器件的左、右两侧设置有连接腔，所述微型器件的接脚设置在所述连接腔中。
6.如权利要求5所述的封装模具，其特征在于，
所述连接腔与所述密封腔的中间部分相连通。
7.一种由如权利要求1-6中任一项所述的封装模具封装成型的微型器件。
8.一种使用如权利要求1所述的封装模具对微型器件进行封装的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-将所述微型器件键合在所述衬底上；
-将所述微型器件的接脚与外部连通；
-将所述盖板盖合在所述衬底上，并使所述微型器件位于所述密封腔中；
-在所述微型器件与所述密封腔之间的间隙中填充可固化材料；
-固化所述可固化材料，并将所述盖板与所述衬底相粘接。
9.一种使用如权利要求2所述的封装模具对微型器件进行封装的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-将所述微型器件键合在所述衬底上；
-将所述微型器件的接脚与外部连通；
-将所述盖板盖合在所述衬底上，并使所述沟槽的两端对准所述微型器件的前、后两端；
-在所述微型器件与所述沟槽之间的间隙中填充可固化材料；
-固化所述可固化材料，并将所述盖板与所述衬底相粘接。
10.一种使用如权利要求3所述的封装模具对微型器件进行封装的方法，其特征在于，
其中，所述方法包括如下步骤：
-将所述微型器件键合在所述衬底的第一凹槽中；
-将所述微型器件的接脚与外部连通；
-将所述盖板盖合在所述衬底上，并使所述第二凹槽对准所述第一凹槽；
-在所述微型器件与所述密封腔之间的间隙中填充可固化材料；
-固化所述可固化材料，并将所述盖板与所述衬底相粘接。
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