CN116078448A - 一种微流控芯片封装装置和封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微流控芯片封装装置，其主要包括配合使用上模板和下模板；所述上模板包括第一容置腔、第一液桥区和第一隔离槽；所述第一容置腔与嵌入的微流控芯片盖板在形状大小上相匹配；所述下模板具有第二容置腔、第二液桥区和第二隔离槽；所述第二容置腔与嵌入的微流控芯片底板在形状大小上相匹配；所述第二容置腔和第一容置腔相吻合，所述第二液桥区和第一液桥区相吻合。进一步，本发明还提供对应的微流控芯片封装方法。本发明利用液桥对准和模板嵌套原理，能实现微流控芯片的一步法对准和键合，且不需要昂贵的设备、操作简单、对准精度高、键合质量好，还可适用于绝大多数微流控芯片材料的键合。

Description

一种微流控芯片封装装置和封装方法

技术领域

本发明属于微流控芯片封装技术领域，具体涉及一种通用的微流控芯片封装装置和封装方法。

背景技术

微流控技术是使用微米及亚微米管道处理或操纵微小流体的技术，其与传统分析检测方法相比，具有速度快、试剂消耗少、通量高和系统集成化程度高等显著优势，已经在单细胞分析、食品检验、毒品检测、纳米粒子合成、高通量药物筛选及体外生理病理模型构建(即器官芯片)等方面已经显示出巨大的潜力。

常用的微流控芯片制作材料有PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、COC(环烯烃共聚物)、PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、玻璃等。虽然微流控芯片的制作工艺和多领域应用都取得了诸多进展，但是微流控芯片的封装技术依然存在诸多问题。微流控芯片的封装主要涉及两个过程：对准和键合。当前微流控芯片的对准方法主要是基于精密机械位置调节装置、视觉反馈系统和光学瞄准系统搭建起来的对准设备，但是该对准方法存在仪器昂贵、操作复杂、重复性差、效率低等问题。此外，当前微流控芯片的对准和键合是两个独立的操作过程，在芯片封装的实施过程中，不仅增加了操作的繁琐程度，还不利于效率提升。因此，开发一种操纵简单、重复性好、精度高、效率高、键合质量好的通用对准键合方法对推动微流控产业快速发展具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种通用的微流控芯片封装装置，可利用液桥对准和模板嵌套原理，一步法实现微流控芯片的对准和键合。进一步，本发明还提供对应的微流控芯片封装方法。本发明能实现微流控芯片的一步法对准和键合，且不需要昂贵的设备、操作简单、对准精度高、键合质量好，还可以根据需要定制不同尺寸的模板，适用于绝大多数微流控芯片材料的键合。

本发明的第一方面在于提供一种微流控芯片封装装置，其主要包括配合使用上模板和下模板；所述上模板的第一表面具有一用于嵌入微流控芯片盖板的第一容置腔以及沿第一容置腔外缘周向布置的第一液桥区，所述第一液桥区与第一容置腔之间还设有周向布置的第一隔离槽；所述第一容置腔与嵌入的微流控芯片盖板在形状大小上相匹配；所述下模板的第一表面具有一用于嵌入微流控芯片底板的第二容置腔以及沿第二容置腔外缘周向布置的第二液桥区，所述第二液桥区与第二容置腔之间设有周向布置的第二隔离槽；所述第二容置腔与嵌入的微流控芯片底板在形状大小上相匹配；所述第二容置腔和第一容置腔相吻合，所述第二液桥区和第一液桥区相吻合。

作为一种可选方案，所述第一容置腔与嵌入的微流控芯片盖板之间形成过盈配合；所述第二容置腔与嵌入的微流控芯片底板之间形成过盈配合。

作为一种可选方案，所述第一隔离槽和第二隔离槽的形状大小相一致。

作为一种可选方案，所述第一隔离槽与第一容置腔之间设有的第一隔离带；和/或，所述第二隔离槽与第二容置腔之间设有的第二隔离带。

作为一种可选方案，所述第一容置腔的深度比嵌入的微流控芯片盖板的厚度小0.01-0.2mm，含端点值；所述第二容置腔的深度比嵌入的微流控芯片底板的厚度小0.01-0.2mm，含端点值。

作为一种可选方案，所述上模板外缘一圈还设有第一锯齿结构；所述下模板外缘一圈还设有第二锯齿结构；所述第一锯齿结构和第二锯齿结构相吻合。

作为一种可选方案，所述第一锯齿结构的截面为圆弧形、矩形、梯形、三角形中的任意一种，且等间隔分布。

作为一种可选方案，所述上模板还包括设置在第一液桥区内且贯通上模板的取液口。

作为一种可选方案，所述上模板与其第一表面相对的第二表面还设有与第一容置腔相连通的第一操作窗口；所述下模板与其第一表面相对的第二表面还设有与第二容置腔相连通的第二操作窗口。

作为一种可选方案，所述上模板和下模板的材质为铝合金、亚克力、聚碳酸酯、聚丙烯中的任意一种。

作为一种可选方案，所述第一液桥区和第二液桥区具有亲水性，所述第一隔离槽和第二隔离槽具有疏水性。

本发明的第二方面在于公开一种微流控芯片封装方法，其基于第一方面及其任意一种可选方案所述的微流控芯片封装装置，主要包括以下步骤：将待键合的微流控芯片盖板和微流控芯片底板分别嵌入上模板的第一容置腔和下模板的第二容置腔内；对所述微流控芯片盖板待键合的表面和/或微流控芯片底板待键合的表面进行预处理；在所述下模板的第二液桥区和/或上模板的第一液桥区滴加液体；将所述上模板和下模板对齐合上，以在所述第一液桥区和第二液桥区之间形成液桥，所述微流控芯片盖板和微流控芯片之间形成接触；固定上模板，通过所述液桥沿垂直方向上的分力使下模板克服自身及嵌入的微流控芯片底板的重力吸附在上模板底部，通过所述液桥沿水平方向上的分力使下模板和上模板按轮廓自动对齐，进而使微流控芯片盖板和微流控芯片底板实现对准；待微流控芯片盖板和微流控芯片底板键合完成后，所述微流控芯片底板与微流控芯片盖板紧密结合形成一个整体；分别剥离所述上模板和下模板，完成微流控芯片的封装。

作为一种可选方案，所述预处理包括涂敷溶剂、涂敷粘结剂或等离子体处理。

作为一种可选方案，涂敷的溶剂或粘结剂的厚度小于10um。

作为一种可选方案，所述液体为水、乙醇或环己烷。

作为一种可选方案，该方法还包括：在形成液桥后，吸除液桥区内多余液体，使得液桥在下模板与上模板之间产生负压，以使芯片底板与芯片盖板形成共形接触。

作为一种可选方案，该方法还包括：若所述上模板和下模板为疏水性材料，对所述第一液桥区和第二液桥区进行亲水处理。

作为一种可选方案，该方法还包括：若所述上模板和下模板为亲水性材料，对所述第一隔离槽和第二隔离槽进行疏水处理。

作为一种可选方案，该方法还包括：在微流控芯片底板与微流控芯片盖板的键合过程中，进行辅助操作；所述辅助操作包括升高环境温度、微波处理、紫外光处理中的至少一种。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提出一种微流控芯片的通用对准键合技术，通过将待键合芯片的盖板和底板分别嵌套在上、下模板的容置腔中，利用液桥作用使上下模板按轮廓对齐，进而使得待键合芯片的自动对准；并能同时结合现有的键合技术，实现芯片盖板和底板的对准和键合一步完成，即一步法对准键合。并且，本发明无需引入额外的对准设备，操作简单、对准精度高、键合效率高、键合质量好，也大大降低了微流控芯片的封装成本。

(2)本发明可根据需求灵活选用现有的溶剂键合、等离子体键合，以及粘结剂键合，具有较好的适用性。

(3)本发明所提供的微流控芯片封装装置对微流控芯片材料具有通用性，可适用于绝大多数微流控芯片材料的封装。

附图说明

图1为微流控芯片封装装置的使用方式示意图；

图2为上模板的一种结构示意图；

图3为上模板的另一种结构示意图；

图4为上模板与芯片盖板的装配截面示意图；

图5为下模板的结构示意图；

图6为微流控芯片封装装置使用状态截面图；

图7为配置有吸盘和针管的微流控芯片封装装置使用状态示意图；

图8为液桥自动对准模型示意图。

附图标注：1-上模板，11-隔离槽，12-液桥区，13-取液口，14-容置腔，15-隔离带，16-锯齿，17-操作窗口；2-芯片盖板，21-芯片微结构；3-芯片底板，31-芯片微结构；4-下模板，41-隔离槽，42-液桥区，44-容置腔，45-隔离带，46-锯齿，47-操作窗口；5-吸盘，51-空心管；6-针管，61-气管。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本发明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做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。

在本发明的描述中，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示方位或位置关系，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。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

结合图1至图6所示，实施例1中公开一种微流控芯片封装装置(以下简称“该装置”)，该装置主要包括配合使用的上模板1和下模板4，具体介绍如下：

如图2所示，上模板1的背面(使用时与下模板4相邻的一面为背面，远离下模板4的一面为正面)中部具有一矩形容置腔14，容置腔14实际上为一矩形凹槽，用于微流控芯片的芯片盖板2嵌入。需要说明的是，微流控芯片通常由配合使用的芯片盖板2和芯片底板3组成，芯片底板3上设有微流通道。本发明对微流控芯片本身的结构不作具体限制。容置腔14的形状大小与待键合的芯片盖板2的形状大小相匹配，其形状可以是圆形、矩形或其它形状。作为一种优选，芯片盖板2的尺寸可以略大于容置腔14，使芯片盖板2嵌入容置腔14时，二者之间形成过盈配合，这样可以使得芯片盖板2刚好被卡住而不会发生移动和掉落。容置腔14的深度比芯片盖板2的厚度小0.01-0.2mm(含端点值)，使得芯片盖板2嵌入容置腔14后，芯片表面略高于上模板1表面，以便使用时能形成合适厚度的液桥。容置腔14的背面具有一操作窗口17，具体可以是圆形通孔、矩形通孔，或者其它形状或结构，操作窗口17与容置腔14相连通，一方面可用于芯片安装和卸载，另一方面还可以减轻模板重量。上模板1的背面还包括周向设置在容置腔14外缘的液桥区12，其宽度一般大于等于2mm，视具体芯片情况而定。通常液桥面积越大，液桥力沿垂直方向的力越大，一般使其大于下模板4和芯片底板3的重力即可。液桥区12和容置腔14之间设有隔离槽11，隔离槽11为一圈连续的沟槽结构，沟槽的深度约为1mm，宽度约为2mm，主要用于避免液桥区12的液体蔓延至容置腔14与芯片接触。

可选的，隔离槽11与容置腔14之间还可以保留一定宽度，由此在隔离槽11与容置腔14之间还形成隔离带15，隔离带15的宽度本发明不做具体限制。通过隔离带15可更好避免液桥区12的液体流入容置腔，起到隔离作用。在这种情况下隔离带15和隔离槽11可共同视为隔离区。

可选的，上模板1的边缘一圈即液桥区12的外侧还设有若干均匀分布的锯齿16，锯齿16的截面为矩形，相邻锯齿16之间间隔3mm，锯齿16的宽度为3mm，主要起到增加模板边长，提高对准精度作用。通常模板周长越长、锯齿数量越多，对准精度越高。本发明对锯齿的形状、数量、尺寸参数和间隔大小等不作具体限制，例如，锯齿的截面形状可以是矩形、圆弧形、梯形、三角形或其他形状。需要说明的是，在该实施例中，锯齿16的表面本身也可以作为液桥区的一部分，增大液桥区的面积。

可选的，液桥区12内部还有设有取液口13，具体可以是圆形通孔结构，主要用于液桥对准后配合针管等部件移除多余的液桥液体。取液口13是用于上下模板对准后调节液桥高度，但如果在加液时控制好液桥厚度，也可以不设置该结构。本发明对取液口13的个数也不做具体限制，可以是一个，也可以多个。例如，在上模板1各条边对应的液桥区12分别设置一个取液口13，以提高取液效率。

如图3所示，在另一实施例中，上模板1外缘的锯齿16的截面为三角形，操作窗口17为圆形通孔，取液口13包括两个，对称设置在两矩形长边对应的液桥区12。

结合图3所示，下模板4主要包括布置在正面(使用时与上模板1相邻的一面为正面，远离上模板1的一面为背面)中部的矩形容置腔44、布置在容置腔44外缘的液桥区42、液桥区42和容置腔44之间的隔离槽41、隔离槽41与容置腔44之间的隔离带45，以及布置在下模板4背面的操作窗口47。

因为下模板4与上模板1配合使用，它们的外轮廓相吻合，内部结构基本保持一致，下模板4中各结构的特点可参照上模板1对应结构的介绍，总体上可以采用对称设计。在其它实施例中，在保证二者的液桥区和容置腔完全吻合的情况下，二者之间的隔离区的结构设置也可不同。例如，上模板1只设置隔离槽11，下模板4同时设置隔离槽41和隔离带45。

需要注意的是，作为一种优选，下模板4中容置腔44同样可与芯片底板3呈盈配合。下模板4中容置腔44的深度同样应比芯片底板3的厚度小0.01-0.2mm(含端点值)，使得芯片底板3嵌入容置腔44后，芯片底板3表面略高于下模板4的表面。

在材料选择上，上模板1和下模板4可以是常见的亚克力通用模板，也可以是其他硬质高分子材料、无机材料或金属材料制作，只要使制得的模板具有一定的硬度和刚性，保证其可重复使用。当然，为了使模板材料应尽可能轻，保证液桥力大于下模板4和芯片底板3的重力之和，使得下模板4和芯片底板3可以在液桥力作用下保持悬空，常用的模板材料可以选择铝合金、亚克力、聚碳酸酯、聚丙烯等。上模板1和下模板4具体可通过CNC数控铣床进行加工制作完成，或者也可以通过3D打印制作完成。

需要说明的是，该装置所包含的上模板1和下模板4对微流控芯片的材料具有通用性，几乎可用于任何材料的微流控芯片，因此，也可称之为通用模板。

进一步，结合图7所示中，在实施例1的基础上，还可以为该装置配置吸盘5和针管6，利用吸盘5实现微流控芯片的抓取和搬运，利用针管6实现水等液体的泵送、抽取。进一步，还可以结合简单的机械辅助系统，实现微流控芯片材料的自对准键合及整个过程的自动化。

其中，吸盘5可装载在与机械臂上，吸盘5上部为一空心管51，空心管与气泵相连，通过气泵的抽气与放气可以实现微流控芯片或微流控芯片封装装置的抓取与放下。吸盘5的尺寸没有明确要求，只要能穿过模板的操作窗口与微流控芯片的盖板和底板吸附即可。结合机械臂的位移可以实现未键合微流控芯片的自动拾取、键合过程中微流控的自动抓取和搬运，以及键合后微流控芯片的自动存放等操作。

其中，针管6的作用主要是与上模板1中取液口13配合使用，进行水等液体的滴加与抽取。针管上端为一移液管61，将其与储液装置相连，可以实现液体的泵送与抽取。针管6直径应小于取液口13的直径，在完成液桥对准后，可以通过针管6吸取液桥区部分液体，使液桥厚度减小到与芯片凸起高度一致，从而使芯片底板3表面的粘结剂与芯片盖板2表面完全接触，通过溶剂键合实现粘结。

基于实施例1所述的微流控芯片封装装置，实施例2公开一种微流控芯片封装方法，该方法主要包括以下步骤：

步骤1：将待键合的芯片盖板2和芯片底板3分别嵌入上模板1的容置腔14和下模板4的容置腔44内。

步骤2：对芯片盖板2和芯片底板3的待键合表面涂敷一层粘结剂。

具体的，可用吸盘5吸取嵌入芯片盖板2的上模板1，嵌入芯片底板3的下模板4水平放置，并在垂直方向上保持两者位置基本对齐；然后在芯片盖板2和芯片底板3的待键合表面均匀涂覆一层粘结剂，例如UV固化胶。

其中，待键合表面是指需要在芯片底板3与盖板2之间实现完全密封的区域，实际区域视具体芯片结构而定。这里可以只在芯片盖板2或芯片底板3任意一块待键合表面涂敷粘结剂，也可以都涂敷粘结剂。

需要注意的是，在芯片待键合表面涂敷一层粘结剂的预处理即代表了后续要采用粘结剂键合。本实施例中使用UV固化胶作为粘结剂时，还需要采用紫外辅助键合，即通过紫外光照射辅助完成键合。

在其它实施例中，预处理方式还可以是涂敷溶剂或进行等离子体处理，对应的的即采用等离子体键合或溶剂键合。例如，采用等离子体键合时，对待键合芯片表面用等离子体处理，引入新的官能团，一旦接触即可键合。

需要注意的是，采用溶剂或粘结剂键合时，涂敷的溶剂或粘结剂厚度尽可能小于10um，这样在键合后可以完全去除或不会在芯片通道内产生残留，不会破坏芯片结构，也不会出现产生气泡、裂纹等影响芯片实际使用的状况。而溶剂或粘结剂的选择通常与待键合的微流控芯片的材料相关，具体选择的粘结剂种类视封装要求而定，只要可以将微流控芯片密封即可。以微流控芯片材料以PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为例，若采用溶剂键合方式，具体可以选用甲苯、乙酸、异丙醇等溶剂涂敷在芯片盖板2或芯片底板3表面。

步骤3：在下模板4的液桥区42滴加液体，将上模板1和下模板4对齐合上，以便在上模板1和下模板4之间形成液桥，通过液桥力的作用使上模板1和下模板4自动对齐，进而使芯片盖板2和芯片底板3也实现对准。

具体的，先在下模板4的液桥区42滴加一定量液体，使液体完全润湿液桥区42；然后降下上模板1并与下模板4对齐合上，此时液桥区42上的液体与上模板的液桥区12接触并在上、下模板之间形成液桥，在液桥力作用下芯片底板3与芯片盖板2待键合面也基本重叠在一起；再通过吸盘5将上模板1和芯片盖板2垂直提起，此时，液桥力沿垂直方向上的分力可使下模板4克服自身及芯片底板3的重力作用，保持悬空并吸附在上模板1底部，液桥力沿水平方向的分力可以使下模板4与上模板1按轮廓自动对齐，进而实现芯片底板2与芯片盖板3的对准；最后再将针管6插入上模板1上的取液口13，吸去液桥区内多余液体，使得液桥在上下模板之间产生负压，使芯片底板2与芯片盖板3能很快形成共形接触。

参见图8所示，当液桥完全浸润上、下模板的液桥区时，液体的三相界面在上、下模板边缘处，此时液体的表面张力FL、FR沿三相界面的切线方向。若上、下模板未对准，下模板4在左右两侧的液体接触角θL、θR不相等，因液体的表面张力处处相等，则其沿水平方向的合力就不平衡；当上、下模板对准时，下模板4在左右两侧的液体接触角相等，沿水平方向的合力为零，此时处于平衡位置。液桥的固液气三相接触线与模板的外轮廓保持一致，只有在上、下模板的外轮廓完全对齐的条件下，液桥力在水平方向上的分力才能保持平衡。因此，当上模板1保持固定时，下模板4会自发地移动到平衡位置。

在液桥区滴加的液体优选水，考虑到水的表面张力大，可以产生更大的液桥力。可选的，对于疏水性的模板材料，可以先对液桥区42和液桥区12进行亲水处理(如：涂上聚乙二醇溶液)，保证液体能完全浸润液桥区42。当然，也可以选择其他液体作为液桥，例如，乙醇、环己烷，只要能对模板材料有润湿性，实现自动对准即可。而对于亲水性的模板材料，对隔离区中的隔离槽42和隔离槽12可以先做疏水处理(如：涂上氟化物)，这样使得液桥区的水不会进入到隔离槽，从而影响对准效果。

步骤4：静置一段时间，待芯片盖板2和芯片底板3键合完成后，也即表面的粘结剂充分作用达到目标强度后，芯片底板3与芯片盖板2紧密结合形成一个整体。

在其它实施例中，以PMMA微流控芯片为例，可采用甲苯为溶剂粘合PMMA材料。在甲苯作用下，PMMA材料表面高分子部分溶解/溶胀，高分子链段在溶剂中发生热运动，上下芯片表面的高分子链段发生相互缠结，从而实现紧密结合。

作为一种优选，还结合升高环境温度、通过外加交变微波场进行微波处理、外加紫外光照射等辅助方式，缩短作用时间(例如，溶剂与芯片材料的作用时间、粘结剂自身作用时间)，提高键合效率，提升键合强度。

步骤5：从完成键合的微流控芯片上剥离上模板1和下模板4，对键合后的微流控芯片整体进行清洗干燥，至此，完成微流控芯片的封装。

为进一步理解本发明，本发明再给出一个具体使用示例，用CNC数控铣床加工形成如图2所示结构的亚克力通用模板，其中，上模板1的尺寸为57mm(长)×47mm(宽)×3mm(厚)，锯齿长宽为3mm×3mm；容置腔14为35mm(长)×25mm(宽)×1.9mm(深)；操作窗口17为33mm(长)×23mm(宽)；隔离带15宽2mm；隔离槽11宽2mm，深1mm；液桥区12除锯齿宽4mm；取液口13直径2mm，深3mm，贯通整个上模板1。下模板4没有取液口，其余部分与上模板1保持一致。加工得到的PMMA微流控芯片的尺寸为35mm(长)×25mm(宽)×2mm(厚)。

基于实施例2所述的方法，这里采用的溶剂为甲苯溶液或乙酸溶液，液桥区滴加的液体为去离子水。上模板1和下模板4通过液桥作用力吸附在一起，水平悬挂，下模板4与上模板1按轮廓自动对齐，芯片底板3与芯片盖板2自动对准。静置过程中，用针管6插入取液口13吸取液桥中多余水分，使得芯片盖板2和芯片底板3的待键合表面得以充分接触；同时通过紫外灯对PMMA微流控芯片加上波长为234nm的紫外光照射30s。静置30min后，PMMA微流控芯片在粘结剂作用下完全键合，封装完成。最后用吸盘5卸气将PMMA微流控芯片取下放置到传送带中进行后续清洁处理。

在另一个具体使用示例，用CNC数控铣床加工形成如图3所示结构的铝合金通用模板，其中，上模板1的尺寸为45mm(长)×35mm(宽)×2mm(厚)；三角锯齿1长宽为6×3mm；容置腔14为25mm(长)×15(宽)×0.9mm(深)；操作窗口17为一直径6mm圆孔，深2mm；隔离带15宽1mm；隔离槽11宽2mm，深1mm；液桥区12除锯齿部分宽3mm；取液口13直径2mm，深2mm，贯通整个上模板1。下模板4没有取液口，其余部分与上模板1保持一致。加工得到的COC微流控芯片的尺寸为25mm(长)×15mm(宽)×1mm(厚)。

基于实施例2所述的方法，这里采用的溶剂为环己烷溶液，液桥区滴加的液体为去离子水。上模板1和下模板4通过液桥作用力吸附在一起，水平悬挂下模板4与上模板1按轮廓自动对齐，芯片底板3与芯片盖板2自动对准。静置过程中，用针管6插入取液口13吸取液桥中多余水分，使得芯片盖板2和芯片底板3的待键合表面得以充分接触。静置5h后，COC微流控芯片在环己烷作用下完全键合，最后将COC微流控芯片取下后封装完成。

最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (19)

1.一种微流控芯片封装装置，其特征在于，包括配合使用上模板和下模板；

所述上模板的第一表面具有一用于嵌入微流控芯片盖板的第一容置腔以及沿第一容置腔外缘周向布置的第一液桥区，所述第一液桥区与第一容置腔之间还设有周向布置的第一隔离槽；所述第一容置腔与嵌入的微流控芯片盖板在形状大小上相匹配；

所述下模板的第一表面具有一用于嵌入微流控芯片底板的第二容置腔以及沿第二容置腔外缘周向布置的第二液桥区，所述第二液桥区与第二容置腔之间设有周向布置的第二隔离槽；所述第二容置腔与嵌入的微流控芯片底板在形状大小上相匹配；所述第二容置腔和第一容置腔相吻合，所述第二液桥区和第一液桥区相吻合。

2.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述第一容置腔与嵌入的微流控芯片盖板之间形成过盈配合；所述第二容置腔与嵌入的微流控芯片底板之间形成过盈配合。

3.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述第一隔离槽和第二隔离槽的形状大小相一致。

4.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述第一隔离槽与第一容置腔之间设有的第一隔离带；和/或，所述第二隔离槽与第二容置腔之间设有的第二隔离带。

5.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述第一容置腔的深度比嵌入的微流控芯片盖板的厚度小0.01-0.2mm，含端点值；所述第二容置腔的深度比嵌入的微流控芯片底板的厚度小0.01-0.2mm，含端点值。

6.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述上模板外缘一圈还设有第一锯齿结构；所述下模板外缘一圈还设有第二锯齿结构；所述第一锯齿结构和第二锯齿结构相吻合。

7.如权利要求6所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述第一锯齿结构的截面为圆弧形、矩形、梯形、三角形中的任意一种，且等间隔分布。

8.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述上模板还包括设置在第一液桥区内且贯通上模板的取液口。

9.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述上模板与其第一表面相对的第二表面还设有与第一容置腔相连通的第一操作窗口；所述下模板与其第一表面相对的第二表面还设有与第二容置腔相连通的第二操作窗口。

10.如权利要求1所述的微流控芯片封装装置，其特征在于，所述上模板和下模板的材质为铝合金、亚克力、聚碳酸酯、聚丙烯中的任意一种。

11.如权利要求1至10任意一项所述的微流控芯片自动化封装系统，其特征在于，所述第一液桥区和第二液桥区具有亲水性，所述第一隔离槽和第二隔离槽具有疏水性。

12.一种微流控芯片封装方法，其特征在于，基于权利要求1至11任意一项所述的微流控芯片封装装置，包括以下步骤：

将待键合的微流控芯片盖板和微流控芯片底板分别嵌入上模板的第一容置腔和下模板的第二容置腔内；

对所述微流控芯片盖板待键合的表面和/或微流控芯片底板待键合的表面进行预处理；

在所述下模板的第二液桥区和/或上模板的第一液桥区滴加液体；

将所述上模板和下模板对齐合上，以在所述第一液桥区和第二液桥区之间形成液桥，所述微流控芯片盖板和微流控芯片之间形成接触；

固定上模板，通过所述液桥沿垂直方向上的分力使下模板克服自身及嵌入的微流控芯片底板的重力吸附在上模板底部，通过所述液桥沿水平方向上的分力使下模板和上模板按轮廓自动对齐，进而使微流控芯片盖板和微流控芯片底板实现对准；

待微流控芯片盖板和微流控芯片底板键合完成后，所述微流控芯片底板与微流控芯片盖板紧密结合形成一个整体；

分别剥离所述上模板和下模板，完成微流控芯片的封装。

13.如权利要求12所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，所述预处理包括涂敷溶剂、涂敷粘结剂或等离子体处理。

14.如权利要求13所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，涂敷的溶剂或粘结剂的厚度小于10um。

15.如权利要求12所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，所述液体为水、乙醇或环己烷。

16.如权利要求12所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，还包括：在形成液桥后，吸除液桥区内多余液体，使得液桥在下模板与上模板之间产生负压，以使芯片底板与芯片盖板形成共形接触。

17.如权利要求12所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，还包括：若所述上模板和下模板为疏水性材料，对所述第一液桥区和第二液桥区进行亲水处理。

18.如权利要求12所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，还包括：若所述上模板和下模板为亲水性材料，对所述第一隔离槽和第二隔离槽进行疏水处理。

19.如权利要求12至18任意一项所述的微流控芯片封装方法，其特征在于，还包括：在微流控芯片底板与微流控芯片盖板的键合过程中，进行辅助操作；所述辅助操作包括升高环境温度、微波处理、紫外光处理中的至少一种。

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