CN113858540B - 微流控芯片及其制造方法 - Google Patents

微流控芯片及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113858540B
CN113858540B CN202111171367.6A CN202111171367A CN113858540B CN 113858540 B CN113858540 B CN 113858540B CN 202111171367 A CN202111171367 A CN 202111171367A CN 113858540 B CN113858540 B CN 113858540B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
microfluidic chip
micro
liquid outlet
liquid inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111171367.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113858540A (zh
Inventor
王郑
张耀辉
陈铭汉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Huazhi New Material Co ltd
Original Assignee
Foshan Huazhi New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan Huazhi New Material Co ltd filed Critical Foshan Huazhi New Material Co ltd
Priority to CN202111171367.6A priority Critical patent/CN113858540B/zh
Publication of CN113858540A publication Critical patent/CN113858540A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113858540B publication Critical patent/CN113858540B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14008—Inserting articles into the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/34—Moulds having venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C2045/14852—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles incorporating articles with a data carrier, e.g. chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C2045/1486—Details, accessories and auxiliary operations
    • B29C2045/14868—Pretreatment of the insert, e.g. etching, cleaning

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片，包括主体结构、基底以及微泵；所述主体结构中设有微通道结构以及安装槽，所述微通道结构具有第一进液口和第一出液口，所述主体结构的材质为金属；所述基底通过注塑工艺形成在所述安装槽内，所述基底的材质为塑料；所述微泵设在所述基底之上，所述微泵具有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连通，所述第二出液口与所述第一进液口连通，所述微泵与所述基底连接处的材质为塑料。本发明的微流控芯片的制造工艺简单、连接稳固，有利于将微流控技术在散热领域推广应用。

Description

微流控芯片及其制造方法
技术领域
本发明涉及微机电散热领域，特别涉及一种微流控芯片及其制造方法。
背景技术
微机电系统(Micro-electromechanical systems，MEMS)由集成电路技术发展而来，它将微电子技术与机械工程相结合，具有小型化、微电子集成、高精度并行制造的特点，带来了传感器和执行器的革命性变化，在手机、医疗、汽车、通信等行业得到了广阔的应用。
其中，微流控芯片作为一种技术分析平台，源于MEMS和分析化学，可以将复杂的生物、化学实验的分析步骤在微流控装置中进行，因此也被称为芯片实验室(laboratory onchip)。微流控芯片可以在微米尺度上实现液体的输送和操作，通道和微泵是其中两个最重要的核心部件，与散热芯片的核心部件相同。因此微流控芯片技术也可以应用在芯片散热领域，相比于常规液冷散热器体积更小、集成化程度更高，不需要添加额外的水泵。
由于电子芯片散热技术需要考虑导热性能，因此散热芯片主体结构以导热性能良好的金属材质为主，而由于微泵的结构和制造工艺复杂，在金属芯片上往往难以直接通过常规的注塑工艺添加微泵，且微泵的材质与金属芯片主体结构的性质相差较大，直接在金属芯片主体结构上添加微泵无法实现可靠连接，会影响微流控芯片产品的结构稳定性。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高微流控芯片主体结构与微泵连接稳定性、制造工艺简单的微流控芯片及其制造方法。
本发明提供一种微流控芯片，包括主体结构、基底以及微泵；
所述主体结构中设有微通道结构以及安装槽，所述微通道结构具有第一进液口和第一出液口，所述主体结构的材质为金属；
所述基底通过注塑工艺形成在所述安装槽内，所述基底的材质为塑料；
所述微泵设在所述基底之上，所述微泵具有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连通，所述第二出液口与所述第一进液口连通，所述微泵与所述基底连接处的材质为塑料。
在其中一个实施例中，所述第一进液口以及所述第一出液口位于所述安装槽的内壁上。
在其中一个实施例中，所述主体结构的材质为铜、银、铁、镍、镁以及钼中的一种或几种的混合。
在其中一个实施例中，所述安装槽与所述基底接触的内壁部分经由表面纳米化处理。
在其中一个实施例中，所述基底为热塑性材料以及热塑性改性材料中的一种或多种的混合。
在其中一个实施例中，所述热塑性材料为聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚氯乙烯中的一种或多种的混合。
在其中一个实施例中，所述微泵与所述基底连接处的材料为聚二甲硅氧烷、聚对二甲苯、丙烯酸树脂以及聚酰亚胺中的一种或多种的混合。
本发明还提供一种微流控芯片的制造方法，包括以下步骤：
提供或制作具有微通道结构和安装槽的主体结构，所述微通道结构具有第一进液口和第一出液口，所述主体结构的材质为金属；
通过注塑工艺在所述安装槽内加工出基底，所述基底的材质为塑料；
在所述基底之上连接微泵，所述微泵具有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连通，所述第二出液口与所述第一进液口连通，所述微泵与所述基底连接处的材质为塑料。
在其中一个实施例中，所述第一进液口以及所述第一出液口位于所述安装槽的内壁上。
在其中一个实施例中，所述主体结构的材质为铜、银、铁、镍、镁以及钼中的一种或几种的混合。
在其中一个实施例中，所述安装槽与所述基底接触的内壁部分经由表面纳米化处理。
在其中一个实施例中，所述基底为热塑性材料以及热塑性改性材料中的一种或多种的混合。
在其中一个实施例中，所述热塑性材料为聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚氯乙烯中的一种或多种的混合。
在其中一个实施例中，所述微泵与所述基底连接处的材料为聚二甲硅氧烷、聚对二甲苯、丙烯酸树脂以及聚酰亚胺中的一种或多种的混合。
在其中一个实施例中，所述基底的加工方法包括：通过制作与所述基底相适配的模具，所述模具具有贯穿的排气注射孔，将所述模具放置于所述安装槽内与所述安装槽的内壁相配合形成注塑区，通过所述排气注射孔将所述基底的材料填充满所述注塑区。
在其中一个实施例中，在连接微泵前，对所述基底的表面与所述微泵连接处进行表面活化处理。
通过在金属材质的微流控芯片主体结构上设置安装槽，先在安装槽内通过注塑工艺制作出与微泵材质匹配的塑料基底，再在塑料基底上连接微泵的方法，制造出一种工艺简单、连接稳固的微流控芯片，可解决传统技术中由于微流控芯片主体结构与微泵材质不匹配，导致难以加工、连接不稳固的技术局限，有利于将微流控技术在散热领域推广应用。
附图说明
图1为一实施例的微流控芯片的结构示意图。
图2为图1的微流控芯片的主体结构未键合前的结构示意图。
图3为图1的微流控芯片的主体结构键合后的结构示意图。
图4为图1的微流控芯片在主体结构上加工出基底后的结构示意图。
图5为图1的微流控芯片的微泵的结构示意图。
图6为图1的微流控芯片的制造方法的工艺流程图。
图7为图1的微流控芯片在主体结构上注塑加工基底时的结构示意图。
附图标记：
10：微流控芯片；110：主体结构；111：微通道结构；112：安装槽；113：第一进液口；114：第一出液口；120：基底；130：微泵；131：第二进液口；132：第二进液口；133：微泵通道；134：进水微阀；135：出水微阀；136：导电层；136a：第一电极层；136b：压电层；136c：第二电极层；20：模具；210：排气注射孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图对本发明的微流控芯片及其制造方法作进一步详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参图1，本发明一实施例提供一种微流控芯片10，包括主体结构110、基底120以及微泵130。
请参图2和图3，主体结构110中设有微通道结构111以及安装槽112，微通道结构111具有第一进液口113和第一出液口114，主体结构110的材质为金属。
其中，微通道结构111可以采用蚀刻、微机械等加工方法加工得到。
第一进液口113和第一出液口114的设置位置与微通道结构111的图案设计有关。在一个具体的示例中，第一进液口113以及第一出液口114位于安装槽112的内壁上。可理解地，第一进液口113以及第一出液口114可以位于安装槽112的四周内壁上，也可以位于安装槽112的内底壁上。
可理解地，主体结构110可以是一体成型，也可以是设有微通道结构111的板材以及盖板键合密封加工而成，键合密封的方式包括但不限于钎焊、扩散焊、平行封焊、氩弧焊、火焰焊、胶水粘接中的任意一种。
可理解地，散热芯片由于要考虑导热效果，因此主要采用导热性能良好的金属为主要材质，具体地，主体结构110的材质可以但不限于是铜、银、铁、镍、镁以及钼中的一种或几种的混合。
请参图4，基底120通过注塑工艺形成在安装槽112内，基底120的材质为塑料。
在一个具体的示例中，基底120为热塑性材料以及热塑性改性材料中的一种或多种的混合。热塑性材料的材质可选范围广，可靠性好，具有良好的力学性能、热学性能以及化学稳定性，更容易与微泵130的材质匹配。
进一步地，热塑性材料可以但不限于是聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚氯乙烯中的一种或多种的混合。热塑性改性材料可以通过在热塑性材料中添加增韧剂、抗氧剂或润滑剂中的至少一种的制备方法制备得到，热塑性材料改性后的粘度降低，有利于提高在金属表面的润湿性，促进塑料基底120与金属主体结构110之间的结合。
在一个具体的示例中，安装槽112与基底120接触的内壁部分经由表面纳米化处理。通过表面纳米化处理使安装槽112与基底120接触的内壁表面形成多孔结构，注塑时部分基底120的材料流入安装槽112内壁的多孔结构内部，基底120的材料与金属安装槽112表面相互嵌套，使基底120更加稳固的附着在安装槽112内壁的表面上，提高主体结构110与基底120连接的可靠性。
进一步地，在安装槽112与基底120接触的内壁表面形成的多孔结构可以是多孔金属层或多孔氧化物膜层。
微泵130设在基底120之上，微泵130具有第二进液口131和第二出液口132，第二进液口131与第一出液口114连通，第二出液口132与第一进液口113连通，微泵130与基底120连接处的材质为塑料。基底120的材料与微泵130的材料相匹配，微泵130可以与基底120形成可靠连接。
在一个具体的示例中，微泵130与基底120连接处的材料可以但不限于是聚二甲硅氧烷、聚对二甲苯、丙烯酸树脂以及聚酰亚胺中的一种或多种的混合。
请参图5，在一个具体的示例中，微泵130具有微泵通道133，微泵通道133与第二进液口131和第二出液口132相连接，微泵130可以采用压电的方式驱动。进一步地，微泵130还可以设置有进水微阀134和出水微阀135，通过进水微阀134和出水微阀135可以控制进入和流出微泵130的冷却液流量。
将微流控芯片10紧靠在热源一侧，散热工作时，通过微泵130驱动将冷却液经由第二进液口131通过微泵通道133流至第二出液132口，冷却液从第二出液口132流向第一进液口113，进入主体结构110的微通道结构111中再流至第一出液口114，带走热量实现散热，冷却液从第一出液口114流出至第二进液口132实现内循环。
请参图6，并结合图1，本发明还提供一种微流控芯片10的制造方法，包括以下步骤S11～S13。
S11：请再参图2和图3，提供或制作具有微通道结构111和安装槽112的主体结构110，微通道结构111具有第一进液口113和第一出液口114，主体结构110的材质为金属。
其中，微通道结构111可以采用蚀刻、微机械等加工方法加工得到。
第一进液口113和第一出液口114的设置位置与微通道结构111的图案设计有关。在一个具体的示例中，第一进液口113以及第一出液口114位于安装槽112的内壁上。可理解地，第一进液口113以及第一出液口114可以位于安装槽112的四周内壁上，也可以位于安装槽112的内底壁上。
可理解地，主体结构110可以是一体成型，也可以是设有微通道结构112的板材以及盖板键合密封加工而成，键合密封的方式包括但不限于钎焊、扩散焊、平行封焊、氩弧焊、火焰焊、胶水粘接中的任意一种。
可理解地，散热芯片由于要考虑导热效果，因此主要采用导热性能良好的金属为主要材质，具体地，主体结构110的材质可以但不限于是铜、银、铁、镍、镁以及钼中的一种或几种的混合。
S12：请再参图4，通过注塑工艺在安装槽112内加工出基底120，基底120的材质为塑料。
在一个具体的示例中，基底120为热塑性材料以及热塑性改性材料中的一种或多种的混合。热塑性材料的材质可选范围广，可靠性好，具有良好的力学性能、热学性能以及化学稳定性，更容易与微泵130的材质匹配。
进一步地，热塑性材料可以但不限于是聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚氯乙烯中的一种或多种的混合。热塑性改性材料可以通过在热塑性材料中添加增韧剂、抗氧剂或润滑剂中的至少一种的制备方法制备得到，热塑性材料改性后的粘度降低，有利于提高在金属表面的润湿性，促进塑料基底120与金属主体结构110之间的结合。
在一个具体的示例中，安装槽112与基底120接触的内壁部分经由表面纳米化处理。通过表面纳米化处理使安装槽112与基底120接触的内壁表面形成多孔结构，注塑时部分基底120的材料流入安装槽112内壁的多孔结构内部，基底120的材料与金属安装槽112表面相互嵌套，使基底120更加稳固的附着在安装槽112内壁的表面上，提高主体结构110与基底120连接的可靠性。进一步地，在安装槽112与基底120接触的内壁表面形成的多孔结构可以是多孔金属层或多孔氧化物膜层。
表面纳米化处理的方法包括但不限于是光刻法、阳极氧化法、电晕放电处理法、激光刻蚀法、纳米颗粒沉积法或化学刻蚀法中的至少一种。
优选地，采用光刻法进行表面纳米化处理。具体地，在安装槽112与基底120接触的内壁表面沉积一层光刻胶，通过光刻掩膜的方式对安装槽112与基底120接触的内壁部分经由表面纳米化处理，生成附着力良好的多孔金属层或多孔氧化物膜层。表面纳米化处理完成后，通过等离子体或溶液洗去光刻胶。
请参图7，在一个具体的示例中，基底120的加工方法包括：通过制作与基底120相适配的模具20，模具20具有贯穿的排气注射孔210，将模具20放置于安装槽112内与安装槽112的内壁相配合形成注塑区，通过排气注射孔210将基底120的材料填充满注塑区。进一步地，将模具20放置于安装槽112内与安装槽112的内壁相配合形成注塑区后，通过排气注射孔210将注塑区的空气排出，将基底120的材料加热至流动状态，通过排气注射孔210将基底120的材料注入注塑区内部并填满注塑区，待基底120的材料冷却后，基底120与金属安装槽112形成可靠连接。可理解地，注塑时，基底120的材料采用高压注射，注射压力为60MPa～130MPa。
S13：在基底120之上连接微泵130，微泵130具有第二进液口131和第二出液口132，第二进液口131与第一出液口114连通，第二出液口132与第一进液口113连通，微泵130与基底120连接处的材质为塑料。基底120的材料与微泵130的材料相匹配，微泵130可以与基底120形成可靠连接。
在一个具体的示例中，在连接微泵130前，基底120的表面与微泵130连接处进行表面活化处理，通过表面活化处理可以提高基底120与微泵130连接处的结合力。可选的，基底120的表面活化处理的方式可以但不限于是采用低温非聚合性无机气体等离子体、化学溶液、离子注入、光化学改性或表面接枝共聚中的至少一种活化方法。
在一个具体的示例中，所述微泵130与所述基底120连接处的材料可以但不限于是聚二甲硅氧烷、聚对二甲苯、丙烯酸树脂以及聚酰亚胺中的一种或多种的混合。
在一个具体的示例中，微泵130与基底120的连接方式包括但不限于采用热压键合、离子键合等键合方法连接。
微泵130可以结合产品散热需求进行制造，制造方法多样。请再参图5，本发明提供的一实施例中微泵130的制造方法包括如下步骤：
在衬底上通过印刷牺牲层并光刻的方式形成微泵通道133、进水微阀134、出水微阀135的图形化结构；
将微泵通道133、进水微阀134、出水微阀135的材料填充进图形化结构形成的空腔内；
去除剩余的牺牲层，形成微泵内腔；
在所述微泵内腔之上设置导电层136。
可选地，衬底的材质可以但不限于是硅衬底或玻璃衬底中的任意一种。
可选地，牺牲层的材质可以但不限于是聚酰亚胺、聚甲醛聚芳砜、聚甲基丙烯酰亚胺以及聚(丙交酯-共-乙交酯)中的一种或多种的混合。
进水微阀134的材质可以但不限于是单晶硅、多晶硅、金属薄膜、有机聚合物薄膜以及压电薄膜中的一种或多种的混合。
出水微阀135的材质可以但不限于是单晶硅、多晶硅、金属薄膜、有机聚合物薄膜以及压电薄膜中的一种或多种的混合。
导电层136包括在微泵内腔的厚度方向依次设置的第一电极层136a、压电层136b以及第二电极层136c。可选地，第一电极层136a和第二电极层136c的材料可以但不限于是铜、镍、银或铝等导电材料中的至少一种，压电层136b的材料为压电陶瓷。
可以理解地，在微泵130与基底120连接时，先将衬底从微泵130剥离，再将微泵130与基底120连接。
进一步地，为了加大流量，还可以在安装槽112内连接多个微泵130。多个微泵130可以采用并联的方式连接。
通过在金属材质的微流控芯片10主体结构110上设置安装槽112，先在安装槽112内通过注塑工艺制作出与微泵130的材质匹配的塑料基底120，再在塑料基底120上连接微泵130的方法，制作出一种工艺简单、连接稳固的微流控芯片10，可解决传统技术中由于微流控芯片主体结构与微泵材质不匹配，导致难以加工、连接不稳固的技术局限，有利于将微流控技术在散热领域推广应用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括主体结构、基底以及微泵；
所述主体结构中设有微通道结构以及安装槽，所述微通道结构具有第一进液口和第一出液口，所述主体结构的材质为金属；
所述基底通过注塑工艺形成在所述安装槽内，所述基底的材质为塑料；
所述微泵设在所述基底之上，所述微泵具有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连通，所述第二出液口与所述第一进液口连通，所述微泵与所述基底连接处的材质为塑料。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一进液口以及所述第一出液口位于所述安装槽的内壁上。
3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述主体结构的材质为铜、银、铁、镍、镁以及钼中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述安装槽与所述基底接触的内壁部分经由表面纳米化处理。
5.根据权利要求1～4任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述基底为热塑性材料以及热塑性改性材料中的一种或多种的混合。
6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述热塑性材料为聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚氯乙烯中的一种或多种的混合。
7.根据权利要求1～4及6任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述微泵与所述基底连接处的材料为聚二甲硅氧烷、聚对二甲苯、丙烯酸树脂以及聚酰亚胺中的一种或多种的混合。
8.一种微流控芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供或制作具有微通道结构和安装槽的主体结构，所述微通道结构具有第一进液口和第一出液口，所述主体结构的材质为金属；
通过注塑工艺在所述安装槽内加工出基底，所述基底的材质为塑料；
在所述基底之上连接微泵，所述微泵具有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连通，所述第二出液口与所述第一进液口连通，所述微泵与所述基底连接处的材质为塑料。
9.根据权利要求8所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述第一进液口以及所述第一出液口位于所述安装槽的内壁上。
10.根据权利要求8所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述主体结构的材质为铜、银、铁、镍、镁以及钼中的一种或几种的混合。
11.根据权利要求8所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述安装槽与所述基底接触的内壁部分经由表面纳米化处理。
12.根据权利要求8所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述基底为热塑性材料以及热塑性改性材料中的一种或多种的混合。
13.根据权利要求12所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述热塑性材料为聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚氯乙烯中的一种或多种的混合。
14.根据权利要求8所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述微泵与所述基底连接处的材料为聚二甲硅氧烷、聚对二甲苯、丙烯酸树脂以及聚酰亚胺中的一种或多种的混合。
15.根据权利要求8～14任一项所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，所述基底的加工方法包括：通过制作与所述基底相适配的模具，所述模具具有贯穿的排气注射孔，将所述模具放置于所述安装槽内与所述安装槽的内壁相配合形成注塑区，通过所述排气注射孔将所述基底的材料填充满所述注塑区。
16.根据权利要求8～14任一项所述的微流控芯片的制造方法，其特征在于，在连接微泵前，对所述基底的表面与所述微泵连接处进行表面活化处理。
CN202111171367.6A 2021-10-08 2021-10-08 微流控芯片及其制造方法 Active CN113858540B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111171367.6A CN113858540B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 微流控芯片及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111171367.6A CN113858540B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 微流控芯片及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113858540A CN113858540A (zh) 2021-12-31
CN113858540B true CN113858540B (zh) 2023-07-28

Family

ID=79001910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111171367.6A Active CN113858540B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 微流控芯片及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113858540B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006081558A2 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Duke University Apparatuses and methods for manipulating droplets on a printed circuit board
GB0700653D0 (en) * 2007-01-12 2007-02-21 Univ Brunel Microfluidic device
CA2696372A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Arcxis Biotechnologies, Inc. Polymer microfluidic biochip fabrication
CN101659105A (zh) * 2009-10-01 2010-03-03 大连理工大学 一种微流控芯片注塑成型模具
DE102008042196A1 (de) * 2008-09-18 2010-03-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines mikrofluidischen Bauelementes sowie mikrofluidisches Bauelement
DE102010002915A1 (de) * 2010-03-16 2011-09-22 Senslab-Gesellschaft Zur Entwicklung Und Herstellung Bioelektrochemischer Sensoren Mbh Mikrofluidischer Sensor
CN103252262A (zh) * 2013-04-15 2013-08-21 中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所 一种聚甲基丙烯酸甲酯材料微流控芯片加工技术方法
CN103861668A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于气动微泵和微混合器的微流控芯片
WO2015022172A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Sony Dadc Austria Ag Microfluidic device
WO2016019701A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Sanwa Biotech Ltd On-site diagnostic system and the method thereof
CN112295618A (zh) * 2020-09-21 2021-02-02 北京普若博升生物科技有限公司 多流道微流控芯片结构

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7557051B2 (en) * 2004-03-17 2009-07-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University 3-D interconnected multi-layer microstructure of thermoplastic materials
US20170341075A1 (en) * 2016-05-27 2017-11-30 Idex Health & Science Llc Methods and Apparatus for Coated Flowcells

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006081558A2 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Duke University Apparatuses and methods for manipulating droplets on a printed circuit board
GB0700653D0 (en) * 2007-01-12 2007-02-21 Univ Brunel Microfluidic device
CA2696372A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Arcxis Biotechnologies, Inc. Polymer microfluidic biochip fabrication
EP2185285A2 (en) * 2007-08-14 2010-05-19 Arcxis Biotechnologies, Inc. Polymer microfluidic biochip fabrication
DE102008042196A1 (de) * 2008-09-18 2010-03-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines mikrofluidischen Bauelementes sowie mikrofluidisches Bauelement
CN101659105A (zh) * 2009-10-01 2010-03-03 大连理工大学 一种微流控芯片注塑成型模具
DE102010002915A1 (de) * 2010-03-16 2011-09-22 Senslab-Gesellschaft Zur Entwicklung Und Herstellung Bioelektrochemischer Sensoren Mbh Mikrofluidischer Sensor
CN103861668A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于气动微泵和微混合器的微流控芯片
CN103252262A (zh) * 2013-04-15 2013-08-21 中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所 一种聚甲基丙烯酸甲酯材料微流控芯片加工技术方法
WO2015022172A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Sony Dadc Austria Ag Microfluidic device
WO2016019701A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Sanwa Biotech Ltd On-site diagnostic system and the method thereof
CN112295618A (zh) * 2020-09-21 2021-02-02 北京普若博升生物科技有限公司 多流道微流控芯片结构

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chapter 20 Analysis of glycoproteins and their glycopeptide and glycan fragments by electrophoresis and capillary electrophoresis;Nguyet Thuy Tran等;Journal of Chromatography Library;第第66卷卷;第691-785页 *
基于电解反应的便携式微流体泵送装置设计及其性能研究;闫姿姿;李姗姗;李铭浩;张明航;李铁军;戴士杰;;河北工业大学学报(第03期);第9-15页 *
聚合物微流控芯片的注射成型;楚纯朋;蒋炳炎;周陆腾;聂胜钊;;高分子材料科学与工程(第06期);第113-116页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113858540A (zh) 2021-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. Multi-layer plastic/glass microfluidic systems containing electrical and mechanical functionality
JP4707660B2 (ja) 電動開放式マイクロ流体用バルブ
KR100540143B1 (ko) 미소 유체 제어소자 및 미소 유체의 제어 방법
US5725363A (en) Micromembrane pump
US7357898B2 (en) Microfluidics packages and methods of using same
KR101675028B1 (ko) 전자 냉각을 위한 cmos 호환 가능 마이크로채널 히트 싱크 및 그의 제조
US20020160561A1 (en) Manufacture of integrated fluidic devices
JP3531027B2 (ja) マイクロポンプおよびポンプシステム
CN113858540B (zh) 微流控芯片及其制造方法
KR100884893B1 (ko) 마이크로 펌프
US20080213134A1 (en) Device for Supplying Fluids, Method for Producing this Device, and Pipette Comprising Such a Device
US8911636B2 (en) Micro-device on glass
US20080073019A1 (en) Microfluidics Chips and Methods of Using Same
KR20050021323A (ko) 다이 캐리어, 유체 마이크로 전자기계 시스템 장치, 및충전 방법
KR100452946B1 (ko) 저전력형 미세 열순환 소자 및 그 제조 방법
CN100404121C (zh) 微型反应器
WO2008030088A2 (en) Assembly of at least one microfluidic device and a mounting piece, mounting piece and methods for manufacture and use of such an assembly
US8518481B2 (en) Interconnect for MEMS device including a viscoelastic septum
WO2015090339A1 (en) Fluidic microsystem and method of manufacturing thereof
Babikian et al. Surface Mount Electroosmotic Pump for Integrated Microfluidic Printed Circuit Boards
JP2007256261A (ja) 内部表面及び外部表面上に隣接導電性層を有する流体デバイス
US20100327211A1 (en) Method for the production of micro/nanofluidic devices for flow control and resulting device
Toh et al. Modular membrane valves for universal integration within thermoplastic devices
JP2003170411A (ja) セラミックス成形体およびその製造方法
KR20200056896A (ko) 압전 블로어 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant