CN109823030B - 一种微流控芯片印造系统及印造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片印造系统及印造方法，所述微流控芯片印造系统包括：第一传送组件、电极凹印装置、功能层凹印装置、第一打孔装置、表面处理装置，填充装置、电极凹印装置、底板封装装置等，所述功能层凹印装置包括印造组件、第一涂胶组件，本发明利用印刷原理结合微流控芯片制造工艺进行微流控芯片印造。

Description

一种微流控芯片印造系统及印造方法

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控芯片印造系统及印造方法。

背景技术

微流控芯片是一个跨学科的新领域，是新世纪分析科学、微机电加工、生命科学、化学合成、分析仪器及环境科学等许多领域的重要发展前沿。

微流控分析芯片的加工技术起源于半导体及集成电路芯片的微细加工，但芯片通道的加工尺寸远大于大规模集成电路，芯片的大小约数平方厘米，微通道宽度和深度为微米级。另一方面，对芯片材料的选择、微通道的设计、微通道的表面改性及芯片的制作则是微流控分析芯片的关键问题。

在现有技术中，在微流控芯片加工工艺上，主要有激光雕刻，化学蚀刻，光刻等方法，这些方法各有利弊，主要缺点为操作复杂，加工周期长，对材料有选择，通道粗糙度大，且重复性差，而且很难批量生产，很难作为一种通用有效的芯片加工方法。随着现代数控微加工技术的发展，其在加工精度和尺度上已经能满足微流控芯片的技术要求，但现有的数控微加工设备在设计上并非专用于微流控芯片的设计与加工，造成了应用上不必要对材料的浪费和破坏。

因此，现有技术还存在很大的发展空间。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明提供一种微流控芯片印造系统及其使用方法，利用打印技术的原理对微流控芯片进行制造，具有独特的技术特征，而且提高操作的灵活性。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种微流控芯片印造系统，可以用于打印微流控芯片，在原有制作微流控芯片的技术基础上作出新的突破，能够实现大批量生产，而且生产成本低，生产效率高。其包括：第一传送组件，所述第一传送组件包括第一首端辊、第一末端辊，以及设置于所述第一首端辊、第一末端辊之间的第一传送基材；功能层凹印装置，所述功能层凹印装置包括印造组件，所述印造组件包括：第一出料口模，以使第一材料从所述第一出料口模流出；与所述第一出料口模对应的印版辊，所述印版辊与所述第一首端辊、第一末端辊的转动方向对应，所述印版辊表面设有第一凹印模板，所述第一材料填充于所述第一凹印模板表面；所述印版辊至少保持与所述第一传动带上表面相切；以及设置于所述第一传送基材下方的第一固化装置，所述第一固化装置与所述印版辊对应，以使填充于所述第一凹印模板中第一材料固化形成带有微流道的第一材料层，所述第一材料层通过所述第一传送基材带动从所述第一凹印模板脱出、并向所述第一末端辊移动。

优选的，所述印造组件还包括：至少一个挤压辊，所述挤压辊的转动方向与所述印版辊的转动方向相反，所述挤压辊设置于所述第一出料口模与所述第一传送基材之间、并与所述第一凹印模板相切，使填充于所述第一凹印模板中的第一物料经过所述挤压辊、充分填充于所述第一凹印模板中。

优选的，所述所述印造组件还包括：至少一个热压辊，所述热压辊设置于所述第一出料口模与所述第一传送基材之间、并与所述第一凹印模板相切，使填充于所述第一凹印模板中的第一物料经过所述热压辊、充分填充于所述第一凹印模板中，同时保证所述第一材料在进行压合之前材料充分填充在第一凹印模板当中。

优选的，所述印造组件还包括：第一涂胶组件，所述第一涂胶组件设于进入所述印造组件之前，所述涂胶组件包括：对应悬于所述第一传送基材上表面的第一涂胶口模，以使得黏胶从所述第一涂胶口模中挤出；以及抵于所述第一传送基材下表面的第一承载器，所述第一承载器与所述第一涂胶口模对应配合，使所述第一传送基材上的第一传送基材表面形成第一胶层。

优选的，所述微流控芯片印造系统还设有表面处理装置，所述表面处理装置包括对应于所述第一传送基材设置的第一电晕机，所述第一电晕机设置于所述第一涂胶组件之前，用于改善所述第一传送基材的表面张力。

优选的，所述印版辊内部设有第一容纳腔，所述第一容纳腔内设有第一恒温器。

优选的，所述功能层凹印装置还包括：恒温组件，所述恒温组件设于所述第一涂胶组件与所述印造组件之间，对涂有胶层的所述第一传送基材进行恒温，使所述第一胶层不固化；所述第一固化装置为冷风刀。

优选的，所述印造组件还包括第一压印辊、以及第二压印辊；所述第一压印辊、第二压印辊与所述印版辊配合夹持所述第一传送基材，以使所述第一传送基材与所述第一凹印模板中的第一材料充分接触，形成一粘合区，所述第一压印辊对应所述粘合区的进口，所述第二压印辊对应所述粘合区的出口，所述第一固化装置对应设于所述粘合区设置。

优选的，所述印造组件还包括对应于所述第一出料口模的红外线加热器，对所述第一凹印模板进行预加热。

优选的，所述印造组件还包括对应于所述凹版辊设置的脱模器，所述脱模器中存储有脱模液；在所述第一材料预涂覆于所述第一凹印模板之前，所述脱模器喷洒于所述第一凹印模板上，以使得所述第一材料与所述第一凹印模板之间形成隔离层。

优选的，所述印造组件与所述第一末端辊之间还包括第一打孔组件，所述第一打孔组件包括：分别设置于所述第一传送基材上方、所述第一传送基材下方的第一模切辊、第一承切辊；以使所述第一模切辊、与所述第一承切辊对应配合，通过第一模切辊在所述第一材料层和/或所述第一传送基材上设置通孔和/或预切模线。

优选的，所述第一打孔组件与所述第一末端辊之间还设置表面处理装置，所述表面处理装置包括对应于所述微流道设置的表面液喷涂机，以喷洒第一料液对所述微流道进行表面处理，获得第二材料层。

优选的，所述表面处理装置还包括对应于所述第一材料层设置的干燥器和/或制冷器。主要用与对第一料液进行表面处理，辅助获得第二材料层

优选的，所述表面处理装置与所述第一末端辊之间还设置有填充装置，所述填充装置包括：对应设置于所述微流道上方的喷嘴，以将存储于所述喷嘴中的第二料液填充至所述微流道的反应区中，获得第三材料层。

优选的，所述微流控芯片印造系统还包括：电极带；以及底板封装装置，所述底板封装装置包括：第二涂胶组件和第一压合组件，所述第二涂胶组件包括，对应悬于所述第一材料层上表面的第二涂胶口模，以使得黏胶从所述第一涂胶口模中挤出；以及抵于所述第一传送基材下表面的第二承载器，所述第二承载器与所述第一涂胶口模对应配合，使所述第一材料层表面的粘接区附着第二胶层；所述第一压合组件设所述第二涂胶组件与所述第一末端辊之间，所述第一压合组件包括第一压合辊与第二压合辊，带有所述第一材料层的所述第一传送基材、所述电极带同步穿过所述第一压合辊与所述第二压合辊之间、通过所述第一压合辊、第二压合辊将所述电极带与所述第一材料层压合，形成微流控芯片带。

优选的，还包括包装装置，所述包装设于所述第一压合组件与所述第一末端辊之间，以实现对所述微流控芯片带裁切后封装。

优选的，所述传送组件还包括若干个纠偏限位器，每个所述纠偏限位器包括：设置于所述第一传送基材上的限位孔、以及对应于所述限位孔设置的纠偏辊；所述第一传送基材位移中不断通过纠偏辊与所述限位孔配合避免偏离传送路线。

一种的微流控芯片的印造方法，包括如下步骤：

提供一第一传送基材以及一印版辊，所述印版辊在所述第一传送基材带动下转动；

凹印步骤：第一材料从所述第一出料口模流出、并填充到表面设置有所述第一凹印模板的印版辊中；

第一固化步骤：填充有第一材料的所述第一凹印模板中随第一传送基材滚动，使得第一材料在所述第一固化装置作用下固化、并粘附于第一传送基材上，通过所述第一传送基材带动第一材料从所述第一凹印模板脱出，形成带有微流道的第一材料层；

填充步骤：将存储于表面处理装置和/或喷嘴中的第一料液、第二料液转移至所述微流道中；

印胶步骤：利用丝网印刷或圆网丝印或柔版印刷方法，避开所述微流道、在所述第一材料层的粘接区表面涂覆第二胶层；

压合步骤：将电极带、以及带有所述第二黏胶的第一材料层同步送入第一压合辊、第二压合辊之间，使得所述电极带对应贴附于所述粘接区上；

第二固化步骤：所述第一压合辊和/或第二压合辊内设置有第二固化装置，所述第二固化装置与所述第二黏胶对应，以使所述电极带与所述第一材料层压合同时、实现所述第二黏胶固化。

优选的，在所述凹印步骤之前，还包括，

第一涂胶步骤：在所述第一传送基材上对应于所述印版辊的一面设置第一胶层，所述第一胶层厚度为1.5微米到10微米之间。

优选的，所述凹印步骤还包括，第一物料挤压步骤：通过挤压辊对的所述第一物料进行挤压，使第一物料充分填充进入第一凹印模板中。

优选的，在所述凹印步骤之前，还包括，电晕步骤：通过所述电晕机加大所述第一传送基材的表面达因值，使所述达因值增加到30达英到60达英；和/或在所述填料步骤之前还包括表面处理步骤：通过电晕机加大所述第一材料层的表面达因值，使所述达因值增加到30达英到60达英。

优选的，所述表面处理步骤还包括喷涂步骤：通过表面液喷涂机喷涂第一材料，以使所述第一材料层的微流道获得地第二材料，比如：亲水层或疏水层。

优选的，所述填料步骤，还包括干粉转印机构，所述干粉转印机构包括：出粉嘴、分别设置于所述第一材料层上方的转粉辊、以及设置于所述第一传送基材下方的承印辊；在所述承印辊配合下，从所述出粉嘴送出的料粉通过所述转粉辊填充于所述微流道中。

优选的，所述凹印步骤还包括，还包括预脱模步骤：在第一材料涂覆于所述第一凹印模板之前，通过脱模器喷洒脱膜液在所述与所述第一凹印模板上，使所述使第一材料层与所述第一凹印模板之前形成一隔离层。

优选的，所述第一涂胶步骤之后，还包括恒温步骤：通过所述恒温组件对所述第一胶层进行恒温，使所述第一胶层不固化。

优选的，所述第一固化步骤之后还包括打孔步骤，所述第一打孔组件对带有第一材料层的第一传送基材和/或所述第一材料层进行打孔。

优选的，所述第二固化步骤包括:设置于所述第一压合辊内的带状紫外固化器，所述第二胶层为紫外固化胶，所述第二压合辊为柔性第二压合辊，当所述柔性第二压合辊与所述第一压合辊配合挤压，使得所述电极带、所述第一传送基材与所述第一压合辊具有面状的固化区域。

优选的，依次重复所述凹印步骤、第一固化步骤、填充步骤、印胶步骤、压合步骤、所述第二固化步骤，至少一次。

有益效果：(1)、比如凹印组建的采用可以很有效的缩短整个芯片制作的流程周期，第一固化步骤与第一材料层打印步骤是同时进行的，而且在所述第一涂胶组建进涂胶是所述第一出料口模也是可以相应的第一材料填充的，不需要再一个步骤完成以后再进行下一步骤，有效的节省了时间，同时解决了操作性复杂，加工周期长的问题。

(2)、整个系统的每个装置可以独立使用，整个系统的可以根据不同的芯片性质进行选择具体的操作步骤具有很好的重复性。

(3)装置中一些组件是存在多选操作的，因此可以打印不同的微流控芯片，并不仅仅只限于一种，基本上可以作为一种通用的有效的微流控芯片加工系统，与现有技术相比有很大的突破。

(4)所述第一压合组件的性质是可以选择的，但是所述芯片的层数比较多，厚度比较大时，可能就会涉及到压合装置的硬度的问题，所以说在本发明中所述第一压组件的硬度是可以选择的，能够很好的适用于多种芯片制造流程。

(5)整个微流控芯片的印造过程类似于一个生产的流水线而且所述填充装置设有多个喷墨头、喷粉头，所述电极压印，第一材料层压印，底板封装等等都是可以批量进行操作的，解决了现有技术中存在的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的微流控芯片印造系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1的第一材料层印造装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1的表面处理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例1的填充装置的结构示意图；

图5为本发明实施例1的电极印造装置的结构示意图；

图6为本发明实施例1的底板封装装置的结构示意图；

图7为本发明实施例1的第一打孔组件的结构示意图；

图8为本发明实施例1的第一材料层填充结构的结构示意图；

图9为本发明实施例1的微流控芯片印造方法流程图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

根据图1所示本发明提出一种微流控芯片印造系统。方便快捷的制作微流控芯片，在限于技术的基础上效率显著提升，所述微流控芯片印造系统包括：第一传送组件1，所述第一传送组件1包括第一首端辊10，以及设置于所述第一首端辊10、第一末端辊11之间的第一传送基材12，所述第一传送基材12采用一种透明医用级PMM第一凹印模板2110，PC，CBC，COC，COP，PS，等聚合物类卷材，宽度从50mm到360mm不等，厚度从0.1mm到2mm不等。具体规格尺寸依据产品尺寸及排版情况而确定；所述第一传送基材12的传送面与地面水平。

如图2所示所述微流控芯片印造系统还包括第一材料层9凹印装置2，所述第一材料层9凹印装置2包括印造组件21，所述印造组件21包括：

第一出料口模210，以使第一材料从所述第一出料口模210流出，所述第一材料可为一种医用级热塑性或热固性的粉体树脂或粒料树脂等等在本实施例采用的是一种热塑性的粒料树脂；

进一步的，所述第一出料口模210一侧设有红外线加热器216，对所述第一材料进行加热，使其流出更加顺畅。

与所述第一出料口模210对应的印版辊211设置，所述印版辊211与所述第一首端辊10、第一末端辊11的转动方向对应，所述印版辊211垂直地面旋转，所述印版辊211表面设有第一凹印模板2110；所述第一出料口模210与所述第一凹印模板2110相接触，所述第一出料口模210在出料的同时还会起到将所述第一材料铺平与第一凹印模板2110中的作用，所述印版辊211至少保持与所述第一传动带上表面相切；使所述第一材料能与所述第一传送基材12接触，以及设置于所述第一传送基材12下方的第一固化装置214，在本实施例中根据选择的胶层以及第一材料的性质是一种热塑性的，所以所述第一固化装置214为冷风刀，所述第一固化装置214与所述印版辊211对应，以使填充于所述第一凹印模板2110中第一材料固化形成带有微流道90的第一材料层9，所述第一材料层9通过所述第一传送基材12带动从所述第一凹印模板2110脱出、并向所述第一末端辊11移动。

具体的，所述印造组件21还包括：至少一个热压辊215，所述热压辊215设置于所述第一出料口模210与所述第一传送基材12之间、并与所述第一凹印模板2110相切，在滚动的推送对所述第一材料起到一个按压的作用，使填充于所述第一凹印模板2110中的第一物料经过所述热压辊215、充分填充于所述第一凹印模板2110中，同时保证所述第一材料在进行压合之前材料充分填充在第一凹印模板2110当中。

具体的，所述印版辊211内部设有第一容纳腔2111，所述第一容纳腔2111内设有第一恒温器2112，所述第一恒温器2112对所述第一材料进行温度保持，使其靠近第一恒温器2112的部分也不会固化，所述第一恒温器2112可拆卸连接与所述第一容纳腔2111内。

具体的，所述功能层凹印装置还包括：第一涂胶组件22，所述第一涂胶组件22设于进入所述印造组件21之前，所述第一涂胶组件22包括：对应悬于所述第一传送基材12上表面的第一涂胶口模220，以使得第一黏胶从所述第一涂胶口模220中挤出；以及抵于所述第一传送基材12下表面的第一承载器221，在本实施例中所述第一承载器221为辊装置，对应于所述第一传送基材12旋转，所述第一承载器221与所述第一涂胶口模220对应配合，使所述第一传送基材12上的第一传送基材12表面附着第一胶层，在本实施例中所述黏胶层为一种热熔胶。

具体的，所述功能层凹印装置还包括：恒温组件24，所述恒温组件24包括保温机，所述恒温组件24设于所述第一涂胶组件22与所述印造组件21之间，对涂有胶层的所述第一传送基材12进行恒温，使胶层不固化。

在本实施例中由于使用的第一黏胶的性质为热熔胶，所述第一材料的性质也是热塑性的，所以对应的所述恒温组件24，热压辊215、第一恒温器2112，第一固化器都是相对应与他们的性质配设得，当所述的胶层性质采用UV胶时、第一材料的性质也选择与之相似，这个时候，所述的热压辊215替换为挤压辊215，也就是关闭热压辊215的加温设备，所述第一恒温器2112以及所红外线加热器216均为关闭状态，所述第一固化装置为光照机或LED灯带，本发明中不做具体的限定。

具体的，还包括对应于所述第一传送基材12设置的第一电晕机23，所述第一电晕机23设置于所述第一涂胶组件22之前，用于改善所述第一传送基材12的表面张力，增加胶层的附着力。

具体的，所述印造组件21还包括第一压印辊212、以及第二压印辊213；所述第一压印辊212、第二压印辊213与所述印版辊211配合夹持所述第一传送基材12，以使所述第一传送基材12与所述第一凹印模板2110中的第一材料充分接触，形成一粘合区，在本实施例中所述粘合区的形状对应所述印版辊211的弧度，所述第一压印辊212对应所述粘合区的进口，所述第二压印辊213对应所述粘合区的出口，所述第一固化装置214对应设于所述粘合区设置，所述第一压印辊212、第二压印辊213相互有一定间距，在本实施例中所述粘合区的弧长约占整个圆周的30％到50％，具体间距，依据材料固化快慢程度的不同进行调节。

进一步的，所述印造组件21还包括对应于所述凹版辊设置的脱模器217，所述脱模器217中存储有脱模液；在所述第一材料预涂覆于所述第一凹印模板2110之前，所述脱模器217喷洒于所述第一凹印模板2110上，以使得所述第一材料与所述第一凹印模板2110之间形成隔离层，所述脱模剂可以为聚四氟乙烯；氟树脂粉末；氟树脂涂料等，本发明不做具体限制。

具体的，如图3所示，所述印造组件21与所述末端固定辊之间还包括第一打孔组件3，所述第一打孔组件3包括：分别设置于所述第一传送基材12上方、所述第一传送基材12下方的第一模切辊30、第一承切辊31；以使所述第一模切辊30、与所述第一承切辊31对应配合，通过第一模切辊30在所述第一材料层9上设置通孔,所述第一模切辊30与所述第一承切辊31对应，所述第一打孔组件3在所述第一基材两侧近边上打上编码孔，以确定芯片微流道90位置，配合后续贴合和封装试剂的对位。做法是：每一种编码孔代表一种信号，对应相对的微流道90区域，经过光电识别读取获得位置信号，传输到外部控制系统，外部控制系统，给出相应的动作指令，如喷注试机等。

具体的，如图3所示，所述微流控芯片印造系统还包括表面处理装置4，所述表面处理装置4包括对应于所述微流道90设置的表面液喷涂机41，以喷洒第一料液对所述微流道90进行表面处理，获得第二材料层92，所述第二材料层92附于与所述微流道90的表面。

进一步的，所述表面处理装置4还包括第二电晕机40、干燥器42或制冷器43，所述第二电晕机40、表面液喷涂机41、干燥器42或制冷器43依次远离所述第一首端辊10排列，所述干燥机与所述制冷机根据所述特征层的特性选择是否两者都需要还是二选一，所述第二电晕机40用于对所述第一材料层9的表面进行电晕处理，使所述第一材料层9的达因值增加。

所述表面处理材料可采用一种改善微流控芯片流道表面疏水或亲水或生物相容性蛋白质等液体材料。

具体的，如图4所示，所述表面处理装置4与所述第一末端辊11之间还设置有填充装置5，所述填充装置5包括：对应设置于所述微流道90上方的喷嘴，以将存储于所述喷嘴中的第二料液填充至所述第二材料层92微流道90的反应区中，获得第三材料层93。

进一步的，所述填充装置5还包括干粉喷粉组件50，并与所述第一材料层9对应；所述干粉喷粉组件50包括喷粉头500，所述喷粉头500与所述微流道90的反应区对应；

进一步的，还包括光电探头54，所述光电探头54设于所述表面处理装置4与所述与干粉喷粉组件50之间，对所述微流道90上的反应区进行定位；所述光电探头54、所述喷粉头500分别通过外部控制系统连接，通过所述外部控制系统控制所述干粉喷粉组件50定位填充。

进一步的，还包括滴喷组件51，所述滴喷组件51设于所述光电探头54与第一末端辊11之间，所述滴喷组件51包括若干个喷墨头510，所述喷墨头510位置与所述微流道90的反应区对应，类似于喷墨打印机构，所述喷墨头510可加注试剂种类多变。

进一步的，还包括：静电数码印刷组件52，所述静电数码印刷组件52设于所述光电探头54与第一末端辊11之间，所述所述静电数码印刷组件52与所述微流道90的反应区对应，静电数码印刷组件52类似施乐静电数码印刷机，通过对应芯片反应穴位大小的凸版凸点静电吸附方式转印到该穴位里。

进一步的，还包括：滑道组件53，所述静电数码印刷组件52、所述滴喷组件51、所述干粉喷粉组件50安装在所述滑道组件53上，所述静电数码印刷组件52、所述滴喷组件51、所述干粉喷粉组件50通过伺服电机530与所述外部控制系统连接，通过所述伺服电机530驱动所述静电数码印刷组件52、所述滴喷组件51、所述干粉喷粉组件50位移或开关。

本发明中，所述静电数码印刷组件52、所述滴喷组件51、所述干粉喷粉组件50三者为可选部件，根据芯片的性质选择填充的方式，可选择填充一种装置，也可以都选，也可以选两种，本方面不做限定。

具体的，所述滑道组件53还包括高度调节器531，所述静电数码印刷组件52、所述滴喷组件51、所述干粉喷粉组通过所述高度调节器531与所述伺服电机530连接，在所述外部控制系统控制下，通过所述伺服电机530驱动所述静电数码印刷组件52、所述滴喷组件51、所述干粉喷粉组件50上下位移。

具体的，如图5所示，所述微流控芯片印造系统还包括电极印造装置6，所述电极印造装置6包括：第二传送组件60，所述第二传送组件60包括第二首端辊600、第二末端辊601，以及设置于所述第二首端辊600、第二末端辊601之间的第二传送基材602，用于传送电极原料，在本实施例中所述电极原料可采用一种适于生化检测用的铜箔或铝箔，也可以选用适于做电极用的金属镀膜等薄膜材料卷料等，本发明不做具体的限定；

还包括裁切组件61，所述裁切组件61包括：分别对应于所述第二首端辊600与第二末端辊601之间设置的圆膜切刀610、第二承切辊611、牵引辊，所述圆膜切刀610与所述第二承切辊611对应设置；所述第二传送基材602传送电极原料穿过所述圆膜切刀610、承切辊之间与所述牵引辊建立连接，通过所述圆膜切刀610、以及承切辊对应配合在所述第二传送基材602上压切出电极片以及电极片周围的余料；在本实施例中，所述牵引辊与所述电极原料连接，所述牵引辊远离所述第二首端辊600，并且牵引辊对应所述第二传送基材602的速度将所述余料与绕卷在所述牵引辊上，余下电极片在所述第二传送基材602上，所述第二传送基材602上设有转向辊623。

具体的，所述极印造装装置还包括：第三传送组件62，所述第三传送组件62包括第三首端辊620、第三末端辊621，以及设置于所述第三首端辊620、第三末端辊621之间的第三传送基材622，所述第三传送基材622上还设有转向辊623，通过所述转向辊623将带有第三胶层的一面朝向所述电极片，所述第三传送基材622用于传送第二基层；

第三涂胶组件63，所述第三涂胶组件63设于所述第三首端辊620与所述转向辊623之间的第三传送基材622上，所述第三涂胶组件63包括，对应悬于所述第三传送基材622上表面的第三涂胶口模630，以使得黏胶从所述第三涂胶口模630中挤出；以及

抵于所述第三传送基材622下表面的第三承载器631，所述第三承载器631与所述第三涂胶口模630对应配合，使所述第二基层上表面附着第三胶层；在本实施例中，所述第三胶层的性质与所述第二胶层94一样。在本实施例中所述第一承载器、第二承载器、第三承载器均为辊装置。

所述第三末端辊621，相切于所述裁切组件61与所述第二压合组件64之间的第二传送基材602上，所述第三末端辊621与所述第二传送基材602对应转动，用于将所述第二基层传入第二传送基材602。

具体的，所述电极印造装置6，还包括：第二压合组件64，所述第二压合组件64设于所述裁切组件61与所述第二末端辊601之间的第二传送基材602上，所述第二压合组件64包括第三压合辊640、第四压合辊641，所述第三压合辊640与所述第二传送基材602上表面相切，所述第四压合辊641与所述第二传送基材602下表面相切，通过所述第三压合辊640、第四压合辊641对应配合，将所述电极片贴于所述第二基层的胶层上，形成带有电极片的第二基层，在本实施例中所述电极片压印与所述第三胶层内，使得所述电极片与所述第三胶层平齐。

具体的，所述第三末端固定辊为第一压合辊710。

具体的，还包括第二恒温器65，所述第二恒温器65设置于所述第三末端固定辊与所述第三涂胶组件63之间，对应于所述涂有胶层的第二基层进行恒温加热，以对所述第二基层与所述电极片进行压合时利于粘合稳定。

具体的，所述第二压合组件64与第二末端辊601之间还设有第二打孔组件66，所述第二打孔组件66，所述二打孔组件包括：分别设置于所述第二传送基材602上方、所述第二传送基材602下方的第二凸辊660、第二承辊661；以使所述第一模切辊30、与所述第一承切辊31对应配合，通过第一模切辊30在所述第二基层上设置通孔。

具体的，如图6所示，所述微流控芯片印造系统还包括：

电极带73；以及

底板封装装置7，所述底板封装装置7包括：第二涂胶组件72和第一压合组件71，

所述第二涂胶组件72包括，对应悬于所述第一材料层9上表面的第二涂胶口模722，以使得第二黏胶从所述第二涂胶口模722中挤出，在本实施例中所述第二黏胶为光敏胶、紫外线固化胶(UV胶)；以及抵于所述第一传送基材12下表面的第二承载器，所述第二承载器与所述第而涂胶口模对应配合，使所述第一材料层9表面的粘接区附着第二胶层94；所述第一压合组件71设所述第二涂胶组件72与所述第一末端辊11之间，所述第一压合组件71包括相互对应第一压合辊710与第二压合筒711，带有所述第一材料层9的所述第一传送基材12、所述电极带73同步穿过所述第一压合辊710与所述第二压合辊之间、通过所述第一压合辊710、第二压合辊将所述电极带73与所述第一材料层9压合，形成微流控芯片带。

进一步的，所述第二末端辊601与所述电极带73连接，将所述带电极的第二基层传入所述第一传送基材12上。

进一步的，所述第二涂胶组件72还包括涂胶辊720，所述涂胶辊720上设有第二凹印模板7200，所述第二凹印模板7200形状与所述非微流道区91对应；

第二涂胶口模722，所述第二涂胶口模722与所述涂胶辊720对应，将所述封装胶层刮涂到所述第二凹印模板7200中；

承胶辊723，所述涂胶辊720与承胶辊723相对设置，所述涂胶辊720与承胶辊723反向转动，使所这第二凹印模板7200中的封装胶层转印到所述第一材料层9上的非微流道区91，形成第二胶层94，在本实施中所述第二承载器为承胶辊723。

在本发明中，所述的底板封装装置，也可以有网辊，所述网辊72还可以为丝网胶版以及与所述丝网胶版对应的第二涂胶口模722，所述丝网胶版的漏胶图案与所述所述第一材料层9的非微流道91区对应，所述第二涂胶口模722与设于所述丝网上方，所述第二涂胶口模722通过伺服电机530驱动，循环滑动与所述丝网上，将所述胶层漏印与所述非微流层上，所述伺服电机530与外部控制系统连接；或者是，所述第二涂胶组件72为丝网辊721以及设置于所述丝网辊721内的涂胶口模，所述丝网辊721的漏胶图案与所述所述第一材料层9的非微流道91区对应，通过所述涂胶口模将封装胶层转移至所述非微流道91区等等方式本发明不做具体限定。

具体的，所述第一压合组件71的第一压合辊710内设有第二容纳腔7100，所述第二容纳腔7100内设有第二固化器7101，用于对所述封装胶层进行固化。

进一步的，由于在本实施例中所使用的封装胶层为紫外固化胶，所述第二固化器7101为紫外光照机,所述紫外照光及为LED灯带，设置于第二容纳腔7100种最靠近所述第一传送基材12的位置；所述第一压合辊710由透明材质形成，以保证透光性良好。

具体的，所述第二压合筒711的硬度为20-40；所述第一压合辊710的硬度为80-100；以使所述第一压合辊710、所述第二压合筒711相互挤压时，所述第二压合筒711挤压形变、迫使所述电极带73、所述第一材料层9与所述第一压合辊710存在带状接触。

进一步的，所述第一合组件还包括：硬度为20-40的透明第三压合筒712，所述第三压合筒712套设于所述第一压合辊710外、与所述第二压合筒711对应。

进一步的，所述第一压合辊710的材质为石英；所述第二压合筒711、所述第三压合筒712的材质为硅胶。

由于在本发发明中，压印的层数是多变的，当压合的层数较多时或者本身待压合的芯片半成品具有一定的刚度时，可以相应的调节所述第一压合辊710、第二压合筒711、第三压合筒712的适合硬度以使压合的更加充分且不会损坏芯片。

进一步的，所述第二涂胶组件72与所述第一压合组件71之间还设有外部传送组件(图未示)：所述外部传送组件包括首辊与尾辊，以及设置于所述首辊、尾辊之间的外部第一传送基材12；所述尾辊与所述第一传送基材12相切，所述外部传送组件将所述带封装产品传输到所述第一传送基材12覆盖在所述带版面的胶层上。

进一步的，所述的微流控芯片印造系统还包括包装装置，所述包装设于所述第一压合组件71与所述第一末端辊11之间，以实现对所述微流控芯片带裁切后封装在本实施例中，所述包装装置为真空吸塑机。

所述第包装装置还包括印刷组件，所述印刷装置包括数码喷墨打印机组，对芯片二维码、编码等的印刷。

具体的，所述微流控芯片印造系统还包括检测装置，所述检测装置设于所述印刷组件与所述第一末端辊11之间的第一传送基材12上，所述检测装置包括人工智能视觉扫描机，在本实施例中，所述视觉扫描机为微流控芯片检测机。

具体的，所述传送组件还包括若干个纠偏限位器8，每个所述纠偏限位器8包括：设置于所述第一传送基材12上的限位孔、以及对应于所述限位孔设置的纠偏辊；所述第一传送基材12位移中不断通过纠偏辊与所述限位孔配合避免偏离传送路线。

一种微流控芯片的印造方法，如图9所示，包括如下步骤：

提供一第一传送基材12以及一印版辊211，所述印版辊211在所述第一传送基材12带动下转动。

S1:第一电晕步骤：通过所述第一电晕机23加大所述第一传送基材12的表面达因值，使所述达因值增加到30达英到60达英。

S2:第一涂胶步骤：在所述第一传送基材12上对应于所述印版辊211的一面设置第一胶层，所述第一胶层厚度为1.5微米到10微米之间。

S3:恒温步骤：通过所述恒温组件24对所述第一胶层进行恒温，使所述第一胶层不固化。

S4:预脱模步骤：在第一材料涂覆于所述第一凹印模板2110之前，通过脱模器217喷洒脱膜液在所述与所述第一凹印模板2110上，使所述使第一材料层9与所述第一凹印模板2110之前形成一隔离层。

S5:凹印步骤：第一材料从所述第一出料口模210流出、并填充到表面设置有所述第一凹印模板2110的印版辊211中。

S51：通过挤压辊215对的所述第一物料进行挤压，使第一物料充分填充进入第一凹印模板2110中。

填充有第一材料的所述第一凹印模板2110中随第一传送基材12滚动，使得第一材料在所述第固化装置作用下固化、并粘附于第一传送基材12上，通过所述第一传送基材12带动第一材料从所述第一凹印模板2110脱出，形成带有微流道90的第一材料层9。

S6：打孔步骤，所述第一打孔组件3对带有第一材料层9的第一传送基材12和/或所述第一材料层9进行打孔。

S71喷涂步骤：通过第二电晕机40加大所述第一材料层9的表面达因值，使所述达因值增加到30达英到60达英。将存储于表面处理装置4和/或喷嘴中的第一料液、第二料液转移至所述微流道90中；经过干燥器和/或制冷器处理获得亲水层或疏水层。

S8填充步骤:具体的，所述填料步骤还包括：干粉转印机构，所述干粉转印机构包括：出粉嘴、分别设置于所述第一材料层9上方的转粉辊、以及设置于所述第一传送基材12下方的承印辊；在所述承印辊配合下，从所述出粉嘴送出的料粉通过所述转粉辊填充于所述微流道90中。

S9:印胶步骤：利用丝网印刷或圆网丝印或柔版印刷方法，避开所述微流道90、在所述第一材料层9的粘接区表面涂覆第二胶层94；

S10:压合步骤：将电极带73、以及带有所述第二黏胶的第一材料层9同步送入第一压合辊710、第二压合辊之间，使得所述电极带73对应贴附于所述粘接区上；

S11:第二固化步骤：所述第一压合辊710和/或第二压合辊内设置有第二固化装置，所述第二固化装置与所述第二黏胶对应，以使所述电极带73与所述第一材料层9压合同时、实现所述第二黏胶固化。

具体的，所述第二固化步骤包括:设置于所述第一压合辊710内的带状紫外固化器，所述第二胶层94为紫外固化胶，所述第二压合辊为柔性第二压合辊，当所述柔性第二压合辊与所述第一压合辊710配合挤压，使得所述电极带73、所述第一传送基材12与所述第一压合辊710具有面状的固化区域。

具体的，依次重复所述凹印步骤、第一固化步骤、填充步骤、印胶步骤、压合步骤、所述第二固化步骤，至少一次。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (25)

1.一种微流控芯片印造系统，其特征在于，包括：

第一传送组件，所述第一传送组件包括第一首端辊、第一末端辊，以及设置于所述第一首端辊、第一末端辊之间的第一传送基材；

功能层凹印装置，所述功能层凹印装置包括印造组件，所述印造组件包括：

第一出料口模，以使第一材料从所述第一出料口模流出；

与所述第一出料口模对应的印版辊，所述印版辊与所述第一首端辊、第一末端辊的转动方向对应，所述印版辊表面设有第一凹印模板，所述第一材料填充于所述第一凹印模板表面；所述印版辊至少保持与所述第一传送基材上表面相切；以及

设置于所述第一传送基材下方的第一固化装置，所述第一固化装置与所述印版辊对应，以使填充于所述第一凹印模板中第一材料固化形成带有微流道的第一材料层，所述第一材料层通过所述第一传送基材带动从所述第一凹印模板脱出、并向所述第一末端辊移动;

所述印造组件还包括对应于所述印版辊设置的脱模器，所述脱模器中存储有脱模液；在所述第一材料预涂覆于所述第一凹印模板之前，所述脱模器喷洒于所述第一凹印模板上，以使得所述第一材料与所述第一凹印模板之间形成隔离层；

所述印造组件与所述第一末端辊之间还包括第一打孔组件;所述第一打孔组件与所述第一末端辊之间还设置表面处理装置，所述表面处理装置包括对应于所述微流道设置的表面液喷涂机，以喷洒第一料液对所述微流道进行表面处理，获得第二材料层;

所述表面处理装置与所述第一末端辊之间还设置有填充装置,所述填充装置还包括干粉喷粉组件，并与所述第一材料层对应；所述干粉喷粉组件包括喷粉头，所述喷粉头与所述微流道的反应区对应；

还包括光电探头，所述光电探头设于所述表面处理装置与所述干粉喷粉组件之间。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所

述印造组件还包括：

至少一个挤压辊，所述挤压辊的转动方向与所述印版辊的转动方向相反，所述挤压辊设置于所述第一出料口模与所述第一传送基材之间、并与所述第一凹印模板相切，使填充于所述第一凹印模板中的第一物料经过所述挤压辊、充分填充于所述第一凹印模板中。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述印造组件还包括：

至少一个热压辊，所述热压辊设置于所述第一出料口模与所述第一传送基材之间、并与所述第一凹印模板相切，使填充于所述第一凹印模板中的第一物料经过所述热压辊、充分填充于所述第一凹印模板中，同时保证所述第一材料在进行压合之前材料充分填充在第一凹印模板当中。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所

述功能层凹印装置还包括：

第一涂胶组件，所述第一涂胶组件设于进入所述印造组件之前，所述第一涂胶组件包括：

对应悬于所述第一传送基材上表面的第一涂胶口模，以使得黏胶从所述第一涂胶口模中挤出；以及

抵于所述第一传送基材下表面的第一承载器，所述第一承载器与所述第一涂胶口模对应配合，使所述第一传送基材上的第一传送基材表面形成第一胶层。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，还包括对应于所述第一传送基材设置的第一电晕机，所述第一电晕机设置于所述第一涂胶组件之前，用于改善所述第一传送基材的表面张力。

6.根据权利要求3所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述印版辊内部设有第一容纳腔，所述第一容纳腔内设有第一恒温器。

7.根据权利要求4所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，

所述功能层凹印装置还包括：

恒温组件，所述恒温组件设于所述第一涂胶组件与所述印造组件之间，对涂有胶层的所述第一传送基材进行恒温，使所述第一胶层不固化；

所述第一固化装置为冷风刀。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，

所述印造组件还包括第一压印辊、以及第二压印辊；所述第一压印辊、第二压印辊与所述印版辊配合夹持所述第一传送基材，以使所述第一传送基材与所述第一凹印模板中的第一材料充分接触，形成一粘合区，所述第一压印辊对应所述粘合区的进口，所述第二压印辊对应所述粘合区的出口，所述第一固化装置对应设于所述粘合区设置。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述印造组件还包括对应于所述第一出料口模的红外线加热器，对所述第一凹印模板进行预加热。

10.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述第一打孔组件包括：

分别设置于所述第一传送基材上方、所述第一传送基材下方的第一模切辊、第一承切辊；以使所述第一模切辊、与所述第一承切辊对应配合，通过第一模切辊在所述第一材料层和/或所述第一传送基材上设置通孔和/或预切模线。

11.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述填充装置包括：

对应设置于所述微流道上方的喷嘴，以将存储于所述喷嘴中的第二料液填充至所述微流道的反应区中，获得第三材料层。

12.根据权利要求10所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述表面处理装置还包括对应于所述第一材料层设置的第二电晕机、干燥器和/或制冷器。

13.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，还包括：

电极带；以及

底板封装装置，所述底板封装装置包括：第二涂胶组件和第一压合组件，

所述第二涂胶组件包括，对应悬于所述第一材料层上表面的第二涂胶口模，以使得黏胶从所述第二涂胶口模中挤出；以及抵于所述第一传送基材下表面的第二承载器，所述第二承载器与所述第二涂胶口模对应配合，使所述第一材料层表面的粘接区附着第二胶层；

所述第一压合组件设所述第二涂胶组件与所述第一末端辊之间，所述第一压合组件包括第一压合辊与第二压合辊，带有所述第一材料层的所述第一传送基材、所述电极带同步穿过所述第一压合辊与所述第二压合辊之间、通过所述第一压合辊、第二压合辊将所述电极带与所述第一材料层压合，形成微流控芯片带。

14.根据权利要求13所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，还包括包装装置，所述包装装置设于所述第一压合组件与所述第一末端辊之间，以实现对所述微流控芯片带裁切后封装。

15.根据权利要求1所述的微流控芯片印造系统，其特征在于，所述传送组件还包括若干个纠偏限位器，每个所述纠偏限位器包括：设置于所述第一传送基材上的限位孔、以及对应于所述限位孔设置的纠偏辊；所述第一传送基材位移中不断通过纠偏辊与所述限位孔配合避免偏离传送路线。

16.一种如权利要求1所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在，包括如下步骤：

提供一第一传送基材以及一印版辊，所述印版辊在所述第一传送基材带动下转动；

凹印步骤：第一材料从所述第一出料口模流出、并填充到表面设置有所述第一凹印模板的印版辊中；

第一固化步骤：填充有第一材料的所述第一凹印模板中随第一传送基材滚动，使得第一材料在所述第一固化装置作用下固化、并粘附于第一传送基材上，通过所述第一传送基材带动第一材料从所述第一凹印模板脱出，形成带有微流道的第一材料层；

填充步骤：将存储于表面处理装置和/或喷嘴中的第一料液、第二料液转移至所述微流道中；

印胶步骤：利用丝网印刷或圆网丝印或柔版印刷方法，避开所述微流道、在所述第一材料层的粘接区表面涂覆第二胶层；

压合步骤：将电极带、以及带有黏胶的第一材料层同步送入第一压合辊、第二压合辊之间，使得所述电极带对应贴附于所述粘接区上；

第二固化步骤：所述第一压合辊和/或第二压合辊内设置有第二固化装置，所述第二固化装置与所述黏胶对应，以使所述电极带与所述第一材料层压合同时、实现所述黏胶固化；

所述印造组件还包括对应于所述印版辊设置的脱模器，所述脱模器中存储有脱模液；在所述第一材料预涂覆于所述第一凹印模板之前，所述脱模器喷洒于所述第一凹印模板上，以使得所述第一材料与所述第一凹印模板之间形成隔离层；

所述印造组件与所述第一末端辊之间还包括第一打孔组件;所述第一打孔组件与所述第一末端辊之间还设置表面处理装置，所述表面处理装置包括对应于所述微流道设置的表面液喷涂机，以喷洒第一料液对所述微流道进行表面处理，获得第二材料层;

所述表面处理装置与所述第一末端辊之间还设置有填充装置,所述填充装置还包括干粉喷粉组件，并与所述第一材料层对应；所述干粉喷粉组件包括喷粉头，所述喷粉头与所述微流道的反应区对应；

还包括光电探头，所述光电探头设于所述表面处理装置与所述干粉喷粉组件之间。

17.如权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在，在所述凹印步骤之前，还包括，

第一涂胶步骤：在所述第一传送基材上对应于所述印版辊的一面设置第一胶层，所述第一胶层厚度为1.5微米到10微米之间。

18.根据权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在于，所述凹印步骤还包括，第一物料挤压步骤：通过挤压辊对的所述第一物料进行挤压，使第一物料充分填充进入第一凹印模板中。

19.如权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在，在所述凹印步骤之前，还包括，电晕步骤：通过第一电晕机加大所述第一传送基材的表面达因值，使所述达因值增加到30达英到60达英；和/或

在所述填充步骤之前还包括表面处理步骤：通过第二电晕机加大所述第一材料层的表面达因值，使所述达因值增加到30达英到60达英。

20.如权利要求19所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在，所述表面处理步骤还包括喷涂步骤：通过表面液喷涂机喷涂第一材料，以使所述第一材料层的微流道获得亲水层或疏水层。

21.如权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在，所述填充步骤还包括：

干粉转印机构，所述干粉转印机构包括：出粉嘴、分别设置于所述第一材料层上方的转粉辊、以及设置于所述第一传送基材下方的承印辊；在所述承印辊配合下，从所述出粉嘴送出的料粉通过所述转粉辊填充于所述微流道中。

22.根据权利要求17所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在于，所述第一涂胶步骤之后，还包括恒温步骤：通过恒温组件对所述第一胶层进行恒温，使所述第一胶层不固化。

23.根据权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在于，所述第一固化步骤之后还包括打孔步骤，所述第一打孔组件对带有第一材料层的第一传送基材和/或所述第一材料层进行打孔。

24.根据权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在于，所述第二固化步骤包括:设置于所述第一压合辊内的带状紫外固化器，所述第二胶层为紫外固化胶，所述第二压合辊为柔性第二压合辊，当所述柔性第二压合辊与所述第一压合辊配合挤压，使得所述电极带、所述第一传送基材与所述第一压合辊具有面状的固化区域。

25.根据权利要求16所述的微流控芯片印造系统的印造方法，其特征在于，依次重复所述凹印步骤、第一固化步骤、填充步骤、印胶步骤、压合步骤、所述第二固化步骤，至少一次。

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