一種基于PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片的鍵合裝置，涉及一種微流控芯片的鍵合裝置，由電磁波發(fā)生裝置、功率控制器、定時器、K型測溫熱電偶與溫度顯示器、防電磁波泄漏的隔熱密閉容器、加熱基板組成，隔熱密閉容器內部設置有電磁波發(fā)生裝置和加熱基板，加熱基板位于隔熱密閉容器底部的載物臺上，加熱基板與位于隔熱密閉容器外部的K型測溫熱電偶與溫度顯示器連接，電磁波發(fā)生裝置為容器內置的磁控管微波發(fā)生裝置，磁控管與位于隔熱密閉容器外部的功率控制器和定時器通過導線相連接。本發(fā)明專利技術的微流控芯片微溝道鍵合裝置工藝成本低，效率高，操作便捷，易于在微流控芯片的鍵合領域推廣應用。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種微流控芯片的鍵合裝置，具體涉及一種基于PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱有機玻璃)及其它有機聚合物材質的微流控芯片的電磁波鍵合裝置。
技術介紹
微流控芯片是指通過微加工技術及其它加工方法將一個生物或化學實驗室微縮到一塊只有幾平方厘米大的薄片上。在一塊芯片上構建的化學或生物實驗室可以將化學和生物領域中所涉及的樣品制備、反應、分離、檢測，細胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元進行集成。最終，上述的操作單元可以集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網絡，用可控流體貫穿整個系統(tǒng)，用以實現(xiàn)常規(guī)化學或生物實驗室的各種功能。該技術具有檢測所需樣品量少、檢測時間短、制作成本低等優(yōu)點，并能夠對特定離子、化合物、DNA片段等做出有效檢測。該技術可以被廣泛地應用于環(huán)保、軍事、醫(yī)藥、生化等領域。近年來，隨著微加工技術、MEMS技術以及電子技術的日益成熟，微流控芯片開始向集成化、微型化方向發(fā)展。目前聚合物材質的微流控芯片在國內外比較典型鍵合方式主要有熱壓法、超聲波鍵合法等。熱壓法的精密熱壓設備成本較高，預熱和鍵合的時間都比較長，并且在鍵合過程中需要施加一定的壓力，容易造成微溝道橫截面形狀的改變。在進行熱壓鍵合之后，微流控芯片上的有機物會附著在熱壓機加熱塊或者墊片上，不易清洗。超聲波鍵合法在使用的時候需要在芯片上制作導能筋，這增加了芯片制作的工序和復雜度。當超聲波發(fā)生器本身的功率不足以融化導能筋的時候，還需要對芯片進行升溫預熱。同時，和熱壓法一樣，超聲鍵合法通常也需要在微流控芯片的上下表面施加一定的壓力，如果控制不當，同樣會增加溝道型變量。此外，其它的鍵合方法也存在一些問題，如膠粘法，在粘合過程中容易堵塞微溝道，并且膠的固化時間也比較長。總之，上述聚合物微流控芯片的鍵合方法在實際應用過程中存在各種實際問題。這有悖于微流控芯片通過集成化、微型化實現(xiàn)普及的宗旨，從而限制其在各個領域的應用。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是提供一種基于PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片的鍵合裝置，它可以在降低芯片鍵合設備成本、縮短芯片鍵合時間與工藝流程、保證芯片鍵合強度的基礎上推進微流控芯片的普及。本專利技術的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的 本專利技術的基于PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片的鍵合裝置由電磁波發(fā)生裝置(磁控管)、功率控制器、定時器、K型測溫熱電偶(即溫度傳感器)與溫度顯示器(用于顯示K型熱電偶所采集的溫度)、防電磁波泄漏的隔熱密閉容器、加熱基板組成，隔熱密閉容器內部設置有電磁波發(fā)生裝置和加熱基板，加熱基板位于隔熱密閉容器底部的載物臺上，加熱基板與位于隔熱密閉容器外部的K型測溫熱電偶與溫度顯示器連接，電磁波發(fā)生裝置為容器內置的磁控管微波發(fā)生裝置，磁控管與位于隔熱密閉容器外部的功率控制器和定時器相連接。本專利技術的聚合物微流控芯片鍵合裝置采用電磁波輻射貼在微流控芯片上下表面的兩個加熱基板，加熱基板受到電磁波輻射迅速產生大量熱，熱量從加熱基板上傳導到微流控芯片上下兩個基片的鍵合界面處，使其在熔融狀態(tài)下鍵合在一起。整個鍵合過程在密閉容器中完成。鍵合裝置使用了功率控制裝置和定時器，以便于調節(jié)工藝參數(shù)，保證鍵合時所需的溫度和鍵合強度。芯片的選材為有機玻璃以及其它有機聚合物，加熱基板的面積< 200X200mm2，在隔離電磁波與熱的密閉容器中采用功率可以調節(jié)并且具有定時功能的電磁波發(fā)生器對基板進行加熱，功率調節(jié)范圍為0-2500W，時間設定范圍為0-3600S。其中，基板摻入吸波材料的質量能夠以O. Img為單位精確控制，基板與芯片上下兩個表面緊貼將釋放的熱量傳遞到熱鍵合的界面處。加熱基板中摻入的可以吸收微波釋放熱量的材料的含量是可以準確控制的，在電 磁波照射下的升溫速率可以得到有效調節(jié)，從而保證微溝道在鍵合時的形變量比較小。K型測溫熱電偶與溫度顯示器可以檢測及顯示在鍵合過程中溫度的異常波動。根據(jù)所示溫度修正工藝條件，從而保證鍵合的效果。鍵合工藝的重復性和實際鍵合效果均較好。相比國內外其它鍵合裝置，這種新型的微流控芯片微溝道鍵合裝置工藝成本低，效率高，操作便捷，易于在微流控芯片的鍵合領域推廣應用。本專利技術采用電磁波加熱的方式，在鍵合的時候不需要施加外部壓力，其具有如下優(yōu)點 1、利用新工藝方法，將吸波材料受微波射生熱原理用于鍵合； 2、縮短了PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片的熱鍵合工藝流程，使得聚合物微流控芯片的熱鍵合工藝得到簡化，時間縮短； 3、將微波功率調整與時間設定相結合，鍵合強度穩(wěn)定可控，保證了PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片的熱鍵和強度； 4、加熱基片中吸波材料的摻雜量準確可控，PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片熱鍵合后的微溝道形變量小； 5、鍵合方法簡單易行，鍵合設備成本低，便于推廣普及； 6、裝置的造價相對降低； 7、可以用于大尺寸的微流控芯片的鍵合。附圖說明圖I為本專利技術電磁波鍵合裝置的結構示意圖。圖2為用于燒結加熱基板的管式爐示意圖。圖3為本專利技術加熱基板模具示意圖。圖4為摻雜吸波材料燒結后的基板樣品與模具實物圖。 具體實施方式下面結合附圖詳細闡述本專利技術的技術方案，但并不限定本專利技術的保護范圍。首先，根據(jù)所鍵合的芯片尺寸，用耐高溫材料制作一個加熱基板模具。然后，將低溫玻璃漿料與吸波放熱材料均勻混合后，置入模具(圖3)中，在200-700°C的條件下燒結3-15min，燒結設備如圖2所示。待冷卻后脫模取出即制成加熱基板。所述吸波材料可以是碳納米管等吸波材料，摻入的吸波材料的量可以精確控制到O. lmg，微溝道在鍵合后的形變量小于2%，鍵合強度大于lN/cm2。加熱基板燒結制作完畢，如圖4所示。如圖I所示，本專利技術的電磁波鍵合裝置由電磁波發(fā)生裝置2、功率控制器3、定時器4、K型測溫熱電偶與溫度顯示器5、防電磁波泄漏的隔熱密閉容器I、加熱基板6組成。所述防電磁波泄漏的隔熱密閉容器I是利用微波屏蔽材料和隔熱材料制作而成的微波加熱裝置的外殼，該密閉容器能夠有效隔絕電磁輻射，防止對操作者的傷害；同時，容器在密閉狀態(tài)下能夠一定程度上防止熱量的散失。隔熱密閉容器I內部設置有電磁波發(fā)生裝置2和加熱基板6，溫度傳感器(即K型熱電偶)與加熱基片6相連接，溫度顯示可以精確到O. I度，能夠實時顯示溫度的波動，當溫度出現(xiàn)異常波動時，可以對鍵合過程實施人為的干預或·者終止。隔熱密閉容器I底部內置梯形的載物臺8，載物臺8用以承載加熱基板6和被加熱的微流控芯片7。其中，微波可以通過的耐高溫載物臺8。電磁波發(fā)生裝置2為內置磁控管的微波發(fā)生裝置(圖1)，位于容器的右上方，磁控管與位于隔熱密閉容器外部的功率控制器3和定時器4相連接，以便于控制微波輻射的強度和時間。該裝置所使用的一切部件均為現(xiàn)有技術。該裝置利用埋于吸波加熱基板6的K型熱電偶進行測溫，得到的電信號通過溫度顯示器顯示，由此得到微波鍵合的工藝溫度。實際使用過程中可以通過顯示的鍵合升溫速率對微波輻射時間、輻射功率進行調整以達到工藝的優(yōu)化。將加熱基板6與微流控芯片7貼緊，水平放置在隔熱密閉容器I中，將電磁波發(fā)生裝置2的功率調節(jié)到所需的數(shù)值，并設定適當?shù)逆I合時間，啟動鍵合裝置。摻入吸波材料的加熱基板6在微波的輻射下迅速釋放出大量的熱量，熱量傳導到微流控芯片7的兩個基片的界面處，界面處在短時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于PMMA及其它聚合物材質的微流控芯片的鍵合裝置，其特征在于所述鍵合裝置由電磁波發(fā)生裝置（2）、功率控制器（3）、定時器（4）、K型測溫熱電偶與溫度顯示器（5）、防電磁波泄漏的隔熱密閉容器（1）、加熱基板（6）組成，隔熱密閉容器（1）內部設置有電磁波發(fā)生裝置（2）和加熱基板，加熱基板（6）位于隔熱密閉容器（1）底部的載物臺（8）上，加熱基板（6）與位于隔熱密閉容器（1）外部的K型測溫熱電偶與溫度顯示器（5）連接，電磁波發(fā)生裝置（2）與位于隔熱密閉容器（1）外部的功率控制器（3）和定時器（4）相連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：田麗，劉曉為，韓小為，王蔚，張賀，
申請(專利權)人：哈爾濱工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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