CN113058671A - 一种微流控芯片键合用导能筋的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微流控芯片键合用导能筋的制作方法。所述制作方法包括如下步骤：对应导能筋成型的模具沟槽部分与成型基片整体形状的模具型腔一同设置在模具动模侧，经成型即在基片上得到导能筋；所述导能筋的截面为矩形；所述导能筋的宽度为0.20～0.25mm，高度为0.10～0.30mm；所述导能筋连续地成型于所述基片的混合区、时间阀和反应区的边缘处；所述导能筋分段成型于所述基片的废液池的边缘附近。本发明有效解决了用于键合内部具有微通道结构的聚合物微流控芯片键合过程中导能筋定位不准确，焊接不均匀、不牢固等技术难题，将进一步提高聚合物微流控芯片的键合效率和键合质量，加速聚合物微流控芯片产业化进程。
Description
技术领域
本发明涉及一种微流控芯片键合用导能筋的制作方法，属于高分子聚合物制品成型技术领域。
背景技术
随着高分子聚合物制品在工业领域日益广泛的应用，为满足各种功能要求，其外部形状和内部结构越来越复杂，造成许多制品难以直接采用注塑、挤出或吹塑等方法一次成型，如微流控芯片。聚合物微流控芯片一般由基片和盖片两部分组成，分别通过热压或注塑成型，然后通过后续的键合工艺将两者结合在一起，构成具有满足特定使用功能的完整制品。
目前，聚合物微流控芯片的键合方法主要有热键合、表面改性键合、超声波键合、溶剂键合和胶粘键合等。在众多键合方法中，超声波键合因不引入外部材料或介质，热影响区小，焊接牢固，对预置的生物样品性能几乎无影响，因而日益得到较为广泛地应用。但超声波键合需要在基片或盖片表面设置相应的传导超声能量的筋状结构，即导能筋，其在超声的作用下熔化，从而使基片和盖片结合在一起。
传统上导能筋一般设置在盖片上，键合时需要与基片上相应的结构定位准确，避免在键合时损伤芯片中功能结构，对相应的模具制造精度要求很高。导能筋的截面尺寸也有些特殊要求，导能筋过宽，虽然加工比较容易、焊接牢固，但键合时需要能量较多，热影响区较大，易诱发芯片翘曲变形；导能筋过窄，虽然热影响区减小，但加工困难，焊接牢固性差；因此在芯片上如何合理地设置导能筋和采用适当的加工方法制作导能筋是实现超声波键合的关键，也是目前业界亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微流控芯片键合用导能筋制作方法，采用新型的设计理念和加工手段制作导能筋，用于超声波键合微流控芯片的基片与盖片，从而得到内部具有微通道结构的聚合物微流控芯片。
本发明所提供的微流控芯片键合用导能筋的制作方法，包括如下步骤：
对应导能筋成型的模具沟槽部分与成型基片整体形状的模具型腔一同设置在模具动模侧，经成型即在基片上得到导能筋。
所述导能筋的截面优选为矩形。
所述导能筋的宽度为0.20～0.25mm，高度为0.10～0.30mm。
所述导能筋连续地成型于所述基片的混合区、时间阀和反应区的边缘处；
所述导能筋分段成型于所述基片的废液池的边缘附近。
优选采用微型铣刀加工得到对应所述导能筋成型的模具沟槽。
进一步地，本发明提供了一种内部具有微通道结构的微流控芯片的键合方法，包括如下步骤：
S1、利用本发明上述方法在基片上制作导能筋；
S2、在超声波的作用，通过所述导能筋的熔化将所述基片与盖片焊接成一体，即得到所述微流控芯片。
本发明将导能筋全部设置于基片表面上，解决了确保导能筋与功能区域定位准确的难题。
本发明将导能筋连续地设置在混合区、时间阀、反应区的边缘处，键合后可以将工作区域与废液区很好地隔离开；导能筋分段设置在废液池的边缘附近，分段之间的间隙利于芯片中气体的排出，利于反应液有序流动。
本发明方法制作的导能筋截面为矩形，宽度大于目前可用微铣刀的直径，更适合直接采用微型铣刀加工，且可以提高导能筋截面的均一性；导能筋的宽度虽突破了其传统宽度，但较传统的V型结构的加工方法，如放电加工、激光加工、电铸等，加工方式更为便捷，尺寸精度和形状精度更容易保障，热影响区也未超过使用要求。
本发明有效解决了用于键合内部具有微通道结构的聚合物微流控芯片键合过程中导能筋定位不准确，焊接不均匀、不牢固等技术难题，将进一步提高聚合物微流控芯片的键合效率和键合质量，加速聚合物微流控芯片产业化进程。
附图说明
图1为本发明具体实施方式涉及的微流控芯片的基片的示意图。
图2为本发明具体实施方式涉及的微流控芯片的盖片的示意图。
图中各标记如下：
1混合区；2时间阀；3反应区；4废液池；5导能筋。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本实施例采用的微流控芯片的基片的结构示意图如图1所示，尺寸为：高4mm、宽35mm、长100mm；盖片的结构示意图如图2所示，尺寸为：厚1mm、宽28mm、长97mm。
如图1所示，导能筋5全部设计在基片的表面上，截面为矩形，宽度为0.22mm，高度为0.14mm。导能筋5连续地设置在混合区1、时间阀2和反应区3的边缘处，导能筋5分段设置在废液池4的边缘附近。
设计好导能筋5后，进行模具的设计与制造：
采用微型铣刀在高速加工中心机床上加工出对应导能筋5成型的模具沟槽部分。
将对应导能筋5成型的模具沟槽部分与成型基片整体形状的模具型腔一同设置在模具动模侧，经成型即在基片上形成导能筋5。
键合时，通过导能筋5的熔化将基片与盖片焊接在一起，形成具有封闭沟道的、完整的微流控芯片产品。
本发明将导能筋连续地设置在混合区、时间阀、反应区的边缘处，键合后可以将工作区域与废液区很好地隔离开；导能筋分段设置在废液池的边缘附近，分段之间的间隙利于芯片中气体的排出，利于反应液有序流动。
本发明导能筋全部设在基片表面上，解决了“定位不准确”的问题；将导能筋的截面由V型改为矩形，增加了导能筋的接触面积，解决了“焊接不均匀、不牢固”的问题。
Claims (6)
1.一种微流控芯片键合用导能筋的制作方法，包括如下步骤：
对应导能筋成型的模具沟槽部分与成型基片整体形状的模具型腔一同设置在模具动模侧，经成型即在基片上得到导能筋。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述导能筋的截面为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：所述导能筋的宽度为0.20～0.25mm，高度为0.10～0.30mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制作方法，其特征在于：所述导能筋连续地成型于所述基片的混合区、时间阀和反应区的边缘处；
所述导能筋分段成型于所述基片的废液池的边缘附近。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制作方法，其特征在于：采用微型铣刀加工得到对应所述导能筋成型的模具沟槽。
6.一种内部具有微通道结构的微流控芯片的键合方法，包括如下步骤：
S1、利用权利要求1-5中任一项所述方法在基片上制作导能筋；
S2、在超声波的作用，通过所述导能筋的熔化将所述基片与盖片焊接成一体，即得到所述微流控芯片。
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