發(fā)布時間：2017-09-21 03:29

  本文關(guān)鍵詞：即時檢測芯片超聲鍵合技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 即時檢測芯片 超聲波鍵合 熔接結(jié)構(gòu) 鍵合工藝

【摘要】：即時檢測(POCT)芯片是基于即時檢測技術(shù)和微機電加工技術(shù)而發(fā)展起來的一種快速臨床檢測芯片,目前已廣泛應(yīng)用于血糖、心肌損傷檢測等方面。即時檢測芯片要求具有較高的鍵合精度、較高的鍵合強度、良好的生物兼容性和較高的生產(chǎn)效率。本文為了滿足即時檢測芯片的要求,基于超聲波鍵合技術(shù)做了以下幾個方面的研究工作：(1)設(shè)計了2種用于芯片熔接的接頭結(jié)構(gòu),確定了導(dǎo)能筋的布置,并利用微機電加工方法制作了實驗芯片。兩種熔接結(jié)構(gòu)分別為：分離式接頭結(jié)構(gòu)和阻熔導(dǎo)能接頭結(jié)構(gòu),兩種結(jié)構(gòu)將微通道、導(dǎo)能筋、熔池和止焊臺集成在一起,在超聲波鍵合過程中,通過止焊臺的止焊阻熔作用保證芯片的鍵合精度。設(shè)計了結(jié)構(gòu)化的導(dǎo)能筋布置形式,將儲液區(qū)、混合區(qū)、延時區(qū)、檢測區(qū)和廢液池集成于一體。使用干法刻蝕技術(shù)制作了精密硅模具,并利用熱壓方法制作了實驗芯片。(2)建立了基于柔性調(diào)平的POCT芯片封合方法,設(shè)計了柔性調(diào)平夾具,并提出了一種芯片表面防劃傷方法。柔性調(diào)平夾具由夾具主體、彈性體和底座組成,夾具主體實現(xiàn)芯片的定位和夾緊,彈性體使用硅橡膠固化而成,利用彈性體自身的彈性形變實現(xiàn)待鍵合芯片表面的壓力均勻,底板實現(xiàn)夾具與鍵合設(shè)備的有效固定。為了使夾具具有良好的調(diào)平性能,本文提出了壓力分組調(diào)平方法,確定了每個壓力分組彈性體的結(jié)構(gòu)參數(shù),并進行了相關(guān)驗證實驗。實驗結(jié)果表明：柔性調(diào)平夾具能夠有效地改善芯片表面壓力不均勻的情況,簡化調(diào)平操作。為了防止芯片表面被細小微粒劃傷,提出了間質(zhì)軟膜保護法,并開展了相關(guān)驗證實驗。實驗結(jié)果表明：該方法能夠減少芯片表面的劃傷。(3)優(yōu)化了即時檢測芯片的接頭結(jié)構(gòu),探索了即時檢測芯片的鍵合工藝參數(shù)。對分離式接頭結(jié)構(gòu)和阻熔導(dǎo)能接頭結(jié)構(gòu)的熔接特性進行了研究,實驗結(jié)果表明：分離式接頭結(jié)構(gòu)容易使微流體形成氣泡,影響即時檢測芯片的檢測。因此,選用了阻熔導(dǎo)能接頭結(jié)構(gòu)作為芯片的熔接結(jié)構(gòu)。將鍵合后微通道的高度作為鍵合工藝參數(shù)探索的首要指標,初步確定了鍵合工藝參數(shù),并開展了鍵合強度實驗、氣密性實驗、密閉性實驗和全血驅(qū)動試驗。實驗結(jié)果表明：所設(shè)計的導(dǎo)能筋布置形式合理可靠,利于芯片各功能的集成；阻熔導(dǎo)能接頭結(jié)構(gòu)能夠較精確地控制鍵合后微通道的高度,鍵合精度達到2μm；全血驅(qū)動時間極差在20s以內(nèi)；所確定的鍵合工藝參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高強度的鍵合,鍵合強度大于2.5 MPa；導(dǎo)能筋熔接均勻,芯片密閉性良好,氣密性大于7個大氣壓。
【關(guān)鍵詞】：即時檢測芯片 超聲波鍵合 熔接結(jié)構(gòu) 鍵合工藝
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN492
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 即時檢測芯片概述10-14
• 1.1.1 即時檢測技術(shù)10-12
• 1.1.2 即時檢測芯片常用制造方法12-14
• 1.2 超聲波鍵合技術(shù)14-16
• 1.2.1 超聲波鍵合機理15
• 1.2.2 超聲波鍵合系統(tǒng)15-16
• 1.3 聚合物芯片超聲波鍵合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 2 熔接結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實驗芯片的制作21-32
• 2.1 熔接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計21-24
• 2.2 導(dǎo)能筋的布置設(shè)計24-25
• 2.3 實驗芯片的制作25-31
• 2.3.1 硅模具的制作25-28
• 2.3.2 即時檢測芯片的熱壓成型28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 柔性調(diào)平夾具設(shè)計與芯片表面防劃傷方法32-49
• 3.1 柔性調(diào)平夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計32-36
• 3.1.1 夾具主體的結(jié)構(gòu)設(shè)計32-35
• 3.1.2 柔性調(diào)平結(jié)構(gòu)設(shè)計35-36
• 3.2 彈性體調(diào)平性能分析與優(yōu)化36-47
• 3.2.1 彈性體材料的選取與壓縮性能研究36-39
• 3.2.2 柔性調(diào)平夾具力學(xué)模型分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計39-43
• 3.2.3 壓力分布均勻性評價指標與柔性調(diào)平實驗43-47
• 3.3 芯片表面防劃傷方法47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 即時檢測芯片超聲波鍵合工藝與性能測試49-62
• 4.1 超聲波鍵合設(shè)備和鍵合控制參數(shù)介紹49-51
• 4.2 熔接接頭結(jié)構(gòu)的熔接性能研究51-53
• 4.2.1 熔接結(jié)構(gòu)中微通道高度的熔陷特性研究51-52
• 4.2.2 兩種接頭結(jié)構(gòu)熔接性能對比52-53
• 4.3 即時檢測芯片超聲波鍵合工藝參數(shù)探索53-56
• 4.3.1 鍵合工藝參數(shù)衡量指標分析53-54
• 4.3.2 鍵合工藝參數(shù)的初步確定54-56
• 4.4 即時檢測芯片鍵合強度測試56-58
• 4.4.1 試驗設(shè)備與準備工作56-57
• 4.4.2 鍵合強度測試結(jié)果57-58
• 4.5 氣密性與漏液測試58-59
• 4.5.1 氣密性測試58-59
• 4.5.2 芯片漏液測試59
• 4.6 鍵合工藝參數(shù)的確定59-60
• 4.7 全血驅(qū)動時間穩(wěn)定性測試60-61
• 4.8 本章小結(jié)61-62
• 5 全文總結(jié)及工作展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62-63
• 5.2 下一步工作展望63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻】

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本文編號：892132