专利摘要

本实用新型提供一种自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，包括容器、升降贴合机构、加热装置、平移机构及电磁芯片夹，容器的顶部为开口端，容器的中部连接有隔板，隔板将容器分成蒸汽腔及贴合腔，升降贴合机构设置于贴合腔内，升降贴合机构包括可升降的芯片基片载板，加热装置设置于蒸汽腔的底部，平移机构包括可往复平移的活动夹具板，活动夹具板盖设于容器的开口端，将蒸汽腔及贴合腔各自形成密封腔，电磁芯片夹设置于活动夹具板的下表面。本装置能实现完全自动化芯片键合，提高生产效率和芯片质量。

权利要求

1.一种自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，包括容器(1)、升降贴合机构(2)、加热装置(3)、平移机构(4)及电磁芯片夹(5)，容器(1)的顶部为开口端，容器(1)的中部连接有隔板，隔板将容器(1)分成蒸汽腔(11)及贴合腔(12)，升降贴合机构(2)设置于贴合腔(12)内，升降贴合机构(2)包括可升降的芯片基片载板(21)，加热装置(3)设置于蒸汽腔(11)的底部，平移机构(4)包括可往复平移的活动夹具板(41)，活动夹具板(41)盖设于容器(1)的开口端，将蒸汽腔(11)及贴合腔(12)各自形成密封腔，电磁芯片夹(5)设置于活动夹具板(41)的下表面。

2.根据权利要求1所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述升降贴合机构(2)包括贴合缸(22)，贴合缸(22)固定于贴合腔(12)内，芯片基片载板(21)水平安装于贴合缸(22)的升降端。

3.根据权利要求1所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述升降贴合机构(2)包括导柱(23)，芯片基片载板(21)上设有导孔，导柱(23)立设于贴合腔(12)底面，导柱(23)穿设于导孔内。

4.根据权利要求1所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述容器(1)的侧壁设有与贴合腔(12)相通的除泡通气孔(13)。

5.根据权利要求1所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述加热装置(3)采用水浴加热装置。

6.根据权利要求5所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述水浴加热装置包括加热管(31)，蒸汽腔(11)底部形成有加热腔(14)，加热腔(14)内容置有水，加热管(31)安装于加热腔(14)内。

7.根据权利要求6所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述加热腔(14)的侧壁设有进水口和出水口。

8.根据权利要求1所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述平移机构(4)包括架设于容器(1)上方的夹具气缸(42)，夹具气缸(42)的伸缩端与活动夹具板(41)连接。

9.根据权利要求8所述的自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，其特征在于，所述容器(1)的开口端罩设有顶盖(15)，夹具气缸(42)安装于顶盖(15)上。

说明书

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片，特别涉及一种自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置。

背景技术

键合即将两个相同或不同材料的物体紧密连接在一起。目前PMMA材质微流控芯片键合技术主要有：热压键合，胶粘键合，激光键合。

热压键合即先抽真空，然后将芯片基片和盖片加热到玻璃化温度，然后施加压力将两者压在一起保持一定时间。经过处理后基片和盖片会连接在一起。这种键合方式的缺点是连接的强度较弱，在重新加热到一定温度基片和盖片之间会再次分开；键合时间长，键合一片的周期要1-2h；键合条件苛刻，需要加热到100℃左右，若需要预埋生物试剂容易。

粘胶键合即在基片和盖片的结合面上涂上液体胶或覆上压敏胶，然后将两者贴合在一起，完成键合。液体胶键合涂胶容易出现涂胶不均匀，胶堵塞微流控芯片流道，键合产生气泡，生物兼容性差等问题；亚敏胶键合同样会出现气泡问题、生物兼容性差等问题。

激光键合需要在基片和盖片结合面涂吸热剂，盖在一起后将再用激光照射吸热剂，吸热剂的温度传到基片和盖片上，然后发生熔化，待冷却后完成基片和盖片的连接。这种方式键合的芯片缺点在于吸热剂有颜色，会造成芯片颜色加深，影响透光率；激光加热是局部加热，受热不均会造成芯片翘曲。

实用新型内容

鉴于以上所述，本实用新型提供一种自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，该自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置能实现完全自动化芯片键合。

本实用新型涉及的技术解决方案：

一种自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，包括容器、升降贴合机构、加热装置、平移机构及电磁芯片夹，容器的顶部为开口端，容器的中部连接有隔板，隔板将容器分成蒸汽腔及贴合腔，升降贴合机构设置于贴合腔内，升降贴合机构包括可升降的芯片基片载板，加热装置设置于蒸汽腔的底部，平移机构包括可往复平移的活动夹具板，活动夹具板盖设于容器的开口端，将蒸汽腔及贴合腔各自形成密封腔，电磁芯片夹设置于活动夹具板的下表面。

进一步地，所述升降贴合机构包括贴合缸，贴合缸固定于贴合腔内，芯片基片载板水平安装于贴合缸的升降端。

进一步地，所述升降贴合机构包括导柱，芯片基片载板上设有导孔，导柱立设于贴合腔底面，导柱穿设于导孔内。

进一步地，所述容器的侧壁设有与贴合腔相通的除泡通气孔。

进一步地，所述加热装置采用水浴加热装置。

进一步地，所述水浴加热装置包括加热管，蒸汽腔底部形成有加热腔，加热腔内容置有水，加热管安装于加热腔内。

进一步地，所述加热腔的侧壁设有进水口和出水口。

进一步地，所述平移机构包括架设于容器上方的夹具气缸，夹具气缸的伸缩端与活动夹具板连接。

进一步地，所述容器的开口端罩设有顶盖，夹具气缸安装于顶盖上。

本实用新型自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置通过设置容器、升降贴合机构、加热装置、平移机构及电磁芯片夹，将芯片基片定位于芯片基片载板上，将芯片盖片夹持于电磁芯片夹上，活动夹具板带动芯片盖片移动至蒸汽腔上方保持预定时间，在芯片盖片上凝集了均匀液膜后，活动夹具板带动芯片盖片返回至贴合腔上方停止，芯片基片载板带动芯片基片上升与芯片盖片贴合。如此，能实现完全自动化芯片键合，提高生产效率和芯片质量。该自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置键合耗时少、几乎不会影响芯片外形和透光率、生物兼容性好、键合强度大、键合条件温和、不会堵塞微细流道。

附图说明

图1为本实用新型自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型保护范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置，包括容器1、升降贴合机构2、加热装置3、平移机构4及电磁芯片夹5，容器1 的顶部为开口端，容器1的中部连接有隔板，隔板将容器1分成蒸汽腔11及贴合腔12，升降贴合机构2设置于贴合腔12内，升降贴合机构2包括可升降的芯片基片载板21，加热装置3设置于蒸汽腔11的底部，以供加热置于蒸汽腔11 内的溶剂，平移机构4包括可往复平移的活动夹具板41，活动夹具板41盖设于容器1的开口端，将蒸汽腔11及贴合腔12各自形成密封腔，电磁芯片夹5设置于活动夹具板41的下表面，用于夹持芯片盖片。

本实用新型自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置通过设置容器1、升降贴合机构2、加热装置3、平移机构4及电磁芯片夹5，将芯片基片定位于芯片基片载板21上，将芯片盖片夹持于电磁芯片夹5上，活动夹具板41带动芯片盖片移动至蒸汽腔11上方保持预定时间，在芯片盖片上凝集了均匀液膜后，活动夹具板41带动芯片盖片返回至贴合腔12上方停止，芯片基片载板21带动芯片基片上升与芯片盖片贴合。如此，能实现完全自动化芯片键合，提高生产效率和芯片质量。该自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置键合耗时少、几乎不会影响芯片外形和透光率、生物兼容性好、键合强度大、键合条件温和、不会堵塞微细流道。

升降贴合机构2包括贴合缸22，贴合缸22固定于贴合腔12内，芯片基片载板21水平安装于贴合缸22的升降端。

为了提高芯片基片载板21升降的平稳性，升降贴合机构2包括导柱23，芯片基片载板21上设有导孔，导柱23立设于贴合腔12底面，导柱23穿设于导孔内。

容器1的侧壁设有与贴合腔12相通的除泡通气孔13，以供外接高压充气装置，使得贴合腔12内达到预定气压以去除芯片气泡。

加热装置3采用水浴加热装置，以提高加热的均匀度。水浴加热装置包括加热管31，蒸汽腔11底部形成有加热腔14，加热腔14内容置有水，加热管31 安装于加热腔14内，以供加热加热腔14内的水。

可以理解，加热腔14的侧壁设有进水口和出水口，以供加入或排出水。

平移机构4包括架设于容器1上方的夹具气缸42，夹具气缸42的伸缩端与活动夹具板41连接，以驱动活动夹具板41水平往复移动。

容器1的开口端罩设有顶盖15，夹具气缸42安装于顶盖15上。

本实用新型自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置还包括控制模块，用于控制升降贴合机构2、加热装置3、平移机构4及电磁芯片夹5的动作。

本工艺所包含的流程主要有：溶剂配备、溶剂加热、溶剂冷凝、对准贴合、除泡。

1、溶剂配备

溶剂为二氯甲烷、丙酮、异丙醇中一个或两个到三个按一定配比配制的有机溶液。

2、芯片退火

芯片基片和盖片在50-70℃退火1-3h。

3、溶剂加热

先将配备的溶剂加到指定容器，再将指定容器置于40-90℃的水浴加热锅。溶剂加热的情况下会挥发甚至沸腾。

4、溶剂冷凝

将芯片盖片用夹具夹稳，将芯片盖片置于溶剂液面上方50-100mm的位置。芯片盖片的温度较低，溶剂会在芯片盖片表面冷凝，在10s-60s后，芯片盖片表面形成一层均匀的溶剂液膜，溶剂会溶解PMMA，形成有黏性的薄膜。

5、对准贴合

将芯片基片和盖片的位置对准，施加50-200kPa压力，芯片在压力作用下芯片贴合。

6、芯片除泡

贴合好的芯片可能会存在一些气泡，此时需要在预定容器内放入芯片，然后泵入气体加压，由于气泡主要成分是溶剂，在压缩气体的压力作用以后，将气泡被芯片材料吸收，气泡去除。

本实用新型自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置的工作过程：

一、将芯片盖片放到活动夹具板41，电磁芯片夹5动作将芯片盖片夹紧，芯片基片对准位置放置在芯片基片载板21上。

二、将溶剂加入蒸汽腔11，将水加入加热腔14，加热管31先将水加热至 40-90℃，并保持水温。

三、到达设置温度后，保持10-20min，溶剂充分受热后，夹具气缸42伸出，带动活动夹具板41及板上的芯片盖片向蒸汽腔11移动。

四、保持10s-2min后，芯片盖片温度低于蒸汽温度，凝集了均匀液膜，此时夹具气缸42回缩，活动夹具板41及芯片盖片回到贴合腔12。

五、芯片基片载板21上放置了对准的位置的芯片基片，贴合缸22立即动作，芯片基片载板21向上运动，芯片盖片和基片贴合，当到达设置压力后贴合缸停止动作。

六、此时除泡通气孔13通入高压气体，直到贴合腔12气压达到1MPa以上。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

自动PMMA微流控芯片溶剂键合装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。