微流控芯片由于其本身特點帶來的高通量、高集成度、低消耗、低污染等優(yōu)勢,在生物醫(yī)療、分子診斷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景和商業(yè)價值。微流控芯片的生產(chǎn)工藝主要分為微流控芯片基片的圖形制造和微流控芯片基片與蓋片之間的鍵合。相對于為技術(shù)更為成熟的微流控芯片的圖形制作,微流控芯片的鍵合的低效率成為了長期以來限制微流控芯片規(guī)模化生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。本課題中我們對比了大量的鍵合方法,認為高效低成本、不引入其他物質(zhì)的超聲鍵合方式相對而言更利于實現(xiàn)微流控芯片的規(guī)�；a(chǎn)和大規(guī)模制作。本文從解決微流控芯片大規(guī)模生產(chǎn)的問題出發(fā),基于微納加工的方法的靈活性,對微流控芯片超聲鍵合中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)導能筋進行了拓展設(shè)計,將其優(yōu)化成一種自保護、自對準、受力更合理的微導能陣列。利用了高深度干法刻蝕下特定光刻參數(shù)容易出現(xiàn)的掩膜缺失的特點,拓展了傳統(tǒng)導能筋的矩形、三角形和半圓形設(shè)計范圍,創(chuàng)新地提出了等腰梯形的導能筋的概念,這種導能筋可以有效避免三角形導能筋鍵合效率低下的缺點,同時又較半圓形導能筋有更高的制作效率。結(jié)合自主設(shè)計的微導能陣列,本文探索了超聲鍵合參數(shù)的影響,對鍵合振幅、鍵合壓力、鍵合能量輸入三種參數(shù)對鍵合強度、密封性... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

微流控芯片聚合物材料分析

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文鍵合所示將制備好微流控管道結(jié)構(gòu)的基片與蓋片圖案對旋動絲桿將熱壓板蓋板下移到與芯片蓋片剛剛接觸加熱。加熱到設(shè)定值后施加一定的壓力。保持溫度除壓力，微流控芯片鍵合完成，可以取出。因為這要基片與蓋片的整體充分加熱。不僅是鍵合界面，管道等微結(jié)構(gòu)都在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的溫越充分，鍵合強度一般也越高。所以鍵合的拉伸強程度成反比。與其他鍵合方式相比，這種直接熱鍵變形較大，花費時間較長，不適合于大批量生產(chǎn)�？蛇m用于幾乎所有熱塑性材料；工藝簡單，可，易，不引入外來物質(zhì)，因此不會有生物/化學相容性

圖 1-5 多層芯片鍵合實物圖和設(shè)備[31]1.3.2 超聲鍵合過程分析面臨的問題超聲鍵合具有很多的優(yōu)點，由超聲塑料鍵合的機理可知，超聲鍵合不會引入其他物質(zhì)，因此鍵合表面具有良好的生物適應(yīng)性和化學兼容性；超聲塑料鍵合由于其獨特的產(chǎn)熱機制，鍵合時間極短，大多在 0.1 秒到幾秒內(nèi)鍵合成功，一般不會超過 10s，具有非常高的生產(chǎn)效率；超聲鍵合屬于局部產(chǎn)熱，局部熔融鍵合時大部分區(qū)域溫度并不高，鍵合前后形變小，形貌好，在微流控芯片鍵合時可以最大限度的保證微管道的形態(tài)；另外，超聲鍵合對儀器損耗低，單次成本低，操作簡單，良品率和一致性好。在實現(xiàn)微流控芯片大規(guī)模生產(chǎn)和批量生產(chǎn)上，超聲塑料鍵合具有非常重要的意義。但是，隨著超聲塑料鍵合的應(yīng)用，很多實際應(yīng)用的問題也逐漸凸顯出來。超聲鍵合通常需要引入導能筋結(jié)構(gòu)。導能筋是鍵合表面的凸出型結(jié)構(gòu)，具有將超聲能量集中的作用，作為鍵合過程中的犧牲層而存在，可以提高鍵合速度，改善鍵合質(zhì)量，保護鍵合表面。然而，由于超聲鍵合時間極短，在高頻振

【參考文獻】：
期刊論文
[1]PC微流控芯片黏接筋與溶劑的協(xié)同輔助鍵合[J]. 范建華,鄧永波,宣明,劉永順,武俊峰,吳一輝.  光學精密工程. 2015(03)
[2]基于局部溶解性激活的聚合物微流控芯片超聲波鍵合[J]. 張宗波,羅怡,王曉東,王立鼎.  納米技術(shù)與精密工程. 2011(04)
[3]塑料微流控芯片的注塑成型[J]. 宋滿倉,劉瑩,祝鐵麗,杜立群,王敏杰,劉沖.  納米技術(shù)與精密工程. 2011(04)
[4]多層芯片堆疊封裝方案的優(yōu)化方法[J]. 鄭建勇,陳一杲,張志勝,史金飛.  半導體技術(shù). 2009(11)
[5]多層芯片應(yīng)用中的封裝挑戰(zhàn)和解決方案(英文)[J]. Bob Chylak,Ivy Wei Qin.  半導體技術(shù). 2003(06)

碩士論文
[1]聚合物微流控器件超聲波鍵合及溫度場研究[D]. 何盛強.大連理工大學 2010
[2]聚合物微流控芯片超聲波鍵合方法研究[D]. 鄭英松.大連理工大學 2009



本文編號：2913349