CN104552680B - 多种聚合物生物芯片基片注塑生产的方法及模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多种聚合物生物芯片基片注塑生产的方法及模具。通过预先将一直径为150mm，厚度范围在0.3‑6mm的用UV‑LIGA技术制造的圆形电铸镍板与一直径为150mm，厚度范围在6‑11.7mm的圆形镜面板组合加工、打孔制作成模芯；或将一直径为150mm，厚度为12mm用电火花或超声波电解加工的圆形模芯打孔制作成模芯。两种模芯均可通过相应附件配合安装在模具上，并且通过更换模芯和/或附件，可实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产，和实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产，能够有效的降低生产成本和推进生物芯片的实验室实验需求和产业化发展。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物生物芯片基片注塑生产领域，尤其涉及多种聚合物生物芯片基片注塑生产的方法及模具。
背景技术
目前用聚合物(主要包括PC，PMMA，COP材料)材质，注塑方法生产的生物芯片基片，所使用的技术可以大体的划分为以下两种:
第一种，使用DVD光盘注塑生产工艺方法(UV-Liga技术)，制作出厚度300um，直径150mm左右的有生物芯片基片微纳米结构沟道的电铸生物芯片母盘，把母盘安装在光盘注塑机模具上，注塑出带微纳米结构的圆形生物芯片基片，直径范围在120mm内，厚度在0.6mm-1.2mm，如果是圆形生物芯片基片或盖片，后续需要打出注液孔，不用轮廓的加工，如果是方形的，还需要对生物芯片基片或盖片用机械加工方法打出注液孔与切割出轮廓；此方法可以快速更换厚度300um的电铸生物芯片母盘，实现圆形外径120mm内的，沟道结构100微米下的不同形状生物芯片基片沟道形态的快速变换注塑生产。但使用该方法生产生物芯片基片的缺点是：在DVD光盘注塑模具上只能安装300um厚的电铸母盘，基片与盖片的注塑件外径只能是在120mm内,由于300um厚的母盘基体强度不够,加工出深沟道的母盘安装在注塑机上注塑时容易发生变形，或者说母盘300um的厚度从结构强度上不能满足生物芯片结构上深沟道的要求。
第二种，使用机械加工工艺方法，只适合于制作出生物芯片较大沟道结构的基片注塑模具模芯，把装有这种模芯的模具安装到注塑机上，注塑出全形带沟道与注液孔的生物芯片基片，注塑出的生物芯片基片不再需要机械加工打孔与切割外形。此方法适用于单一品种的大批量生物芯片基片生产，不可以快速更换模芯，不能实现生物芯片注塑品种的快速变换生产，不能加工出沟道的微纳米结构。模具制造成本费用高，加工周期较长。模具没有模芯快速更换功能，对小批量生物芯片基片生产成本高，机械加工模芯时对加工设备精度的要求高，难实现机械加工时非平面的镜面抛光加工。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，从而提供多种聚合物生物芯片基片注塑生产的方法及模具。
在第一方面，本发明提供了多种聚合物生物芯片基片注塑生产的方法。该方法包括：
加工出多个厚度相同沟槽不同的模芯；
将所述多个模芯上钻出一个或多个型芯过孔，使其与模芯固定座上的一个或多个型芯注液孔型芯相配合；
将所述与型芯过孔配合后的一个模芯通过相应附件配合固定在模具上；
通过更换所述模具上的模芯、附件和注液孔型芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产，和实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
优选地，所述模芯为一直径为150mm，厚度为12mm的用电火花或超声波电解加工的圆形模芯。
优选地，所述模芯由一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍板和一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工而成。
优选地，所述附件包括定镜面、定镜面垫板、型腔环、喷嘴、裁切机构和顶出机构。
优选地，通过更换所述模芯，以实现不同沟槽形状的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
优选地，通过更换所述定镜面和型腔环，以实现不同外径的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
优选地，通过更换所述喷嘴、裁切机构、顶出机构、定镜面和型腔环，以实现不同内径的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
优选地，通过更换所述定镜面垫板和注液孔型芯，以实现不同厚度的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
优选地，通过更换所述模芯、喷嘴、裁切机构、顶出机构、定镜面和型腔环，以实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
在第二方面，本发明提供了一种注塑生产多种聚合物生物芯片基片的模具。该模具包括动模和定模，所述动模包括模芯固定座，
所述模芯固定座用于固定多个厚度相同沟槽不同的模芯中的一个，所述多个模芯中的一个通过其上的一个或多个型芯过孔与模芯固定座上的一个或多个型芯注液孔型芯相配合固定在模芯固定座上，再通过相应附件配合固定在模具上；通过更换所述模具上的模芯、附件和注液孔型芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产，和实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
优选地，所述模芯为一直径为150mm，厚度为12mm的用电火花或超声波电解加工的圆形模芯。
优选地，所述模芯由一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍板和一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工而成。
优选地，所述附件包括定镜面、定镜面垫板、型腔环、喷嘴、裁切机构和顶出机构
优选地，所述模芯上的沟槽形状为Y型或十字型。
优选地，所述注液孔型芯的长度包括所述模芯的厚度和由动模与定模合模形成的型腔的厚度。
本发明通过预先将一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍板与一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工、打孔制作成模芯；或将一直径为150mm，厚度为12mm用电火花或超声波电解加工的圆形模芯打孔制作成模芯。两种模芯均可通过相应附件配合安装在模具上，并且通过更换模芯和/或附件，可实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产，和实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产，能够有效的降低生产成本和推进生物芯片的实验室实验需求和产业化发展。
附图说明
图1是根据本发明实施例的注塑生产多种聚合物生物芯片基片的模具结构示意图；
图2是图1中模芯的一种结构示意图；
图3是图1中模芯的另一结构示意图；
图4是图1中注液孔型芯的结构示意图；以及
图5是根据本发明实施例的注塑生产多种聚合物生物芯片基片的注塑生产方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明实施例的注塑生产多种聚合物生物芯片基片的模具，包括定模和动模，定模由定镜面1、连接在定镜面前端的定模面板2和套设在定镜面外周的型腔环3构成，定镜面1前端还设有定镜面垫板4。动模由模芯5、模芯固定座7和连接在模芯5后端的动模面板8构成，模芯固定座7上设有一个或多个注液孔型芯10(图中只示意一个)，模芯5上设有与注液孔型芯10相配合的一个或多个型芯过孔53(图中只示意一个)。当定模与动模合模后，模芯5通过其上的型芯过孔53与注液孔型芯10相配合，与定镜面1、型腔环3围成所需产品形状的型腔9，与其它附件共同配合固定在生物芯片注塑模具上，以注塑生产聚合物生物芯片基片。动模上设有顶出机构11和沿开、合模方向布置的裁切机构12，顶针13被套设在裁切机构12中部，裁切机构12从动模面板8后端的中部装入并穿入模芯5，可以在动模内沿着开模或合模的方向前后移动，并且能穿出模芯5。喷嘴6安装在定镜面1和定模面板2的中部，热熔塑胶原料经过该喷嘴6进入型腔9。在开模前，模具外部的机构对裁切机构12施加外力，推动裁切机构12由后向前推进，直到裁切机构12进入喷嘴6头部与定镜面1围成的空间内，将注塑件中心位置切出一内孔，由顶针13将切除的凝料推出，由顶出机构11推出成型注塑件。
需要说明的是，上述模芯5为预先加工出的多个厚度相同沟槽不同的模芯中的一个，即每个模芯5厚度均为一固定值，模芯5上的沟槽54为Y型或十字型或其它。模芯5有两种结构，一种是由厚度范围可变的电铸镍板51和厚度范围可变的镜面板52组合而成(见图3)。具体的，该模芯5由一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍板51和一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板52组合加工而成。即无论模芯5中的电铸镍板51厚度为多少，只要相应更改静面板52厚度，使模芯5厚度始终为12mm。另一种是直径为150mm，厚度为12mm的用电火花或超声波电解加工的圆形模芯(见图4)。该种模芯上同样设有与模芯固定座7上注液孔型芯10相配合的一个或多个型芯过孔53，以及不同形状的沟槽54(Y型或十字型或其它)。
另外，本发明实施例的注塑生产多种聚合物生物芯片基片的模具可作出多种变化，如可通过更换所述模芯5，以实现不同沟槽形状(Y型或十字型或其它)的聚合物生物芯片基片的注塑生产；可通过更换所述定镜面1和型腔环3，以实现不同外径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；可通过更换所述喷嘴6、裁切机构12、顶出机构11、定镜面1和型腔环3，以实现不同内径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；可通过更换所述定镜面垫板4和注液孔型芯10，以实现不同厚度的聚合物生物芯片基片的注塑生产，其中更换定镜面垫板4是为了调整型腔9厚度，因为注液孔型芯10的长度包括模芯5的厚度和型腔9的厚度，所以在调整型腔9厚度后，还需要进一步调整注液孔型芯10的长度；可通过更换所述模芯5、喷嘴6、裁切机构11、顶出机构12、定镜面1和型腔环3，以实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
图5是根据本发明实施例的注塑生产多种聚合物生物芯片基片的注塑生产方法流程图。
在步骤501，加工出多个厚度相同沟槽不同的模芯，所述模芯厚度为一固定值，沟槽的形状为Y型或十字型或其它。该模芯为固定值12mm,可以是一个直径为150mm，厚度为12mm的用电火花或超声波电解加工的圆形模芯。或者是一个直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸板与一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工而成的一种模芯。即该种模芯结构可以更改电铸镍板的厚度以补偿静面板的厚度，使模芯厚度始终为12mm，或以更改静面板的厚度以补偿电铸镍板的厚度，使模芯厚度始终为12mm。
在步骤502，将步骤501中的多个模芯上钻出一个或多个型芯过孔，使其与模芯固定座上的一个或多个型芯注液孔型芯相配合。
在步骤503，将所述与型芯过孔配合后的一个模芯再通过相应附件配合固定在模具上，所述附件包括定镜面、定镜面垫板、型腔环、喷嘴、裁切机构和顶出机构。
在步骤504，通过更换所述附件、注液孔型芯和模芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产，和实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
具体的，可通过更换所述模芯，以实现不同沟槽形状的聚合物生物芯片基片的注塑生产；可通过更换所述定镜面和型腔环，以实现不同外径的聚合物生物芯片基片的注塑生产，其中注塑生产的聚合物生物芯片基片外径范围可扩展为62mm-130mm；可通过更换所述喷嘴、裁切机构、顶出机构、定镜面和型腔环，以实现不同内径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；可通过更换所述定镜面垫板和注液孔型芯，以实现不同厚度的聚合物生物芯片基片的注塑生产，其中更换定镜面垫板是为了调整型腔厚度，因为注液孔型芯的长度包括模芯的厚度和型腔的厚度，所以再调整型腔厚度后，还需要进一步调整注液孔型芯的长度。具体地，注塑生产的聚合物生物芯片基片厚度范围可扩展为0.4mm-3mm；可通过更换所述模芯、喷嘴、裁切机构、顶出机构、定镜面和型腔环，以实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
本发明通过预先将一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍板与一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工、打孔制作成模芯；或将一直径为150mm，厚度为12mm用电火花或超声波电解加工的圆形模芯打孔制作成模芯。两种模芯均可通过相应附件配合安装在模具上，并且通过更换模芯和/或附件，可实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产，和实现外径、内径、厚度和沟槽均不同的聚合物生物芯片基片的注塑生产，能够有效的降低生产成本和推进生物芯片的实验室实验需求和产业化发展。
专业人员应该还可以进一步意识到，本文中所公开的实施例仅对单个参数变化，其它三个单数不变，或者四个参数都不变情况进行阐述。专业技术人员可以参照本发明实施例所描述的内容，对其它任意参数组合方式来实现其它注塑件的生产，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.多种聚合物生物芯片基片注塑生产方法，其特征在于，包括：
加工出多个厚度相同沟槽不同的模芯；
将所述多个模芯上钻出一个或多个型芯过孔，使其与模芯固定座上的一个或多个型芯注液孔型芯相配合；
将所述与型芯过孔配合后的一个模芯通过相应附件配合固定在模具上；
通过更换所述模具上的模芯、附件和注液孔型芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产；所述附件包括定镜面、定镜面垫板、型腔环、喷嘴、裁切机构和顶出机构；
所述模芯由一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍板和一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工而成；
所述通过更换所述模具上的模芯、附件和注液孔型芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产具体包括：
通过更换所述定镜面和型腔环，以实现不同外径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；
通过更换所述喷嘴、裁切机构、顶出机构、定镜面和型腔环，以实现不同内径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；
通过更换所述定镜面垫板和注液孔型芯，以实现不同厚度的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
2.根据权利要求1所述的多种聚合物生物芯片基片注塑方法，其特征在于，所述模芯为一直径为150mm，厚度为12mm的用电火花或超声波电解加工的圆形模芯。
3.根据权利要求1所述的多种聚合物生物芯片基片注塑方法，其特征在于，通过更换所述模芯，以实现不同沟槽形状的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
4.一种注塑生产多种聚合物生物芯片基片的模具，所述模具包括动模和定模，所述动模包括模芯固定座，其特征在于，所述模芯固定座用于固定多个厚度相同沟槽不同的模芯中的一个，所述多个模芯中的一个通过其上的一个或多个型芯过孔与模芯固定座上的一个或多个型芯注液孔型芯相配合固定在模芯固定座上，再通过相应附件配合固定在模具上，通过更换所述模具上的模芯、附件和注液孔型芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产；所述附件包括定镜面、定镜面垫板、型腔环、喷嘴、裁切机构和顶出机构；
所述模芯由一直径为150mm，厚度范围在0.3-6mm的用UV-LIGA技术制造的圆形电铸镍模芯和一直径为150mm，厚度范围在6-11.7mm的圆形镜面板组合加工而成；
所述通过更换所述模具上的模芯、附件和注液孔型芯中的一个或多个，以实现不同外径或内径或厚度或沟槽的聚合物生物芯片基片的注塑生产具体包括：
通过更换所述定镜面和型腔环，以实现不同外径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；
通过更换所述喷嘴、裁切机构、顶出机构、定镜面和型腔环，以实现不同内径的聚合物生物芯片基片的注塑生产；
通过更换所述定镜面垫板和注液孔型芯，以实现不同厚度的聚合物生物芯片基片的注塑生产。
5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述模芯为一直径为150mm，厚度为12mm的用电火花或超声波电解加工的圆形模芯。
6.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述模芯上的沟槽形状为Y型或十字型。
7.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述注液孔型芯的长度包括所述模芯的厚度和由动模与定模合模形成的型腔的厚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180510 Address after: 100000 Beijing Haidian District 6 graduated from Tsinghua University. Patentee after: BEIJING TONGFANG OPTICAL DISC CO.,LTD. Address before: 101500 Miyun, Beijing, Miyun Economic Development Zone, 4, No. 202 Tsinghua Tongfang software information complex, west two level, 202 Patentee before: BEIJING TONGFANG BIOCHIP TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 101500 6 floor, Huaye building, Tsinghua University, Haidian District, Beijing. Patentee after: BEIJING TONGFANG OPTICAL DISC CO.,LTD. Address before: 100000 Beijing Haidian District 6 graduated from Tsinghua University. Patentee before: BEIJING TONGFANG OPTICAL DISC CO.,LTD. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170714 |
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