一种微流控芯片及其制备方法_2

文档序号:9759706阅读:来源:国知局
流道、辅助键合微毛细槽流道的深度值相同。
[0036]本发明至少包括以下有益效果:
[0037](I)本发明采用在微流控芯片两键合表面制作出一种特殊的辅助键合微结构,该微结构形成一系列闭合的回路,在键合时,只有在这种特殊的辅助键合微结构内充满键合溶液;在所有辅助键合微结构处,相邻两块微流控芯片基板都被牢固的键合在一起;而其他位置则不会与键合溶液接触,进而保持原始形貌;由于此键合方法可以采用粘接胶水和键合溶剂等作为键合溶液,因此可以实现高键合强度;
[0038](2)本发明的采用的辅助键合毛细结构,可以促使键合溶液按目标流向充满流道,可完全排除辅助键合流道的气体,使键合溶液全部充满辅助键合流道,可以实现整个基板的全面高强度键合;
[0039](3)本发明采用在微流控芯片两键合表面制作出一种特殊的辅助键合微结构,故本发明的键合溶剂可以选自胶粘剂或者强有机溶剂或弱有机溶剂的一种,在满足高键合强度、保持保证芯片的沟道具有原始光洁度和形貌的同时,还增大了键合溶液的可选择性,使得微流体芯片的生产过程具有经济和简易等特性;
[0040](4)本发明提供的工艺方案,可以在室温下对键合元件进行键合,不仅能保证键合元件不会因高温而发生形变,还能降低成本,提高经济效益;
[0041](5)本专利提供的工艺方案,可以保证芯片的沟道具有原始光洁度和形貌,并且原理清晰,过程简单,非常适合于批量生产;这对于改进微流控芯片的制备方法,提高微流控芯片质量具有积极意义;进而,对于提高生物医学检测领域的检测精度、效率和可靠性,改善现在医疗检测水平具有积极意义。
[0042]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0043]图1为本发明的一个【具体实施方式】的简单的微流控芯片图;
[0044]图2为本发明的具备辅助键合结构的简单微流控芯片图;
[0045]图3为本发明所述的简单微流控芯片图的辅助键合毛细结构图;
[0046]图4为本发明所述的简单微流控芯片图的键合过程键合溶液流向示意图;
[0047]图5为本发明所述的简单微流控芯片图的辅助键合毛细结构图的另一种实施方式;
[0048]图6为本发明为增加键合强度而额外增加辅助键合结构的芯片示意图;
[0049]图7为本发明因流道复杂而具备多个辅助键合结构的芯片示意图;
[0050]图8为本发明的一个【具体实施方式】的一种十字门进样的微流控芯片示意图;
[0051]图9为本发明的一个【具体实施方式】的一种十字门进样的微流控芯片键合加压图;
[0052]图10为本发明的一个【具体实施方式】的十字门进样芯片键合过程中溶液流向示意图。
【具体实施方式】
[0053]下面结合图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0054]应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0055]本文所使用词语“微结构”通常是指具有多个壁的微流体基本元件上的结构特性,所述壁至少在一个方向上的尺寸约0.1微米至约1000微米范围内,这些特性可为但不限与微通道,微流体路径,微储槽,微阀或微过滤器。
[0056]图1为一简单的微流控芯片,其仅包含一个进口103、一个出口 107以及一段微流体路径——流道106。为了实现该芯片的键合,在键合元件10和11上制作用于辅助键合组合结构,见图2,在第一键合元件10上制作键合溶液注入孔101、排气孔102,在第二键合元件11上制作了辅助键合流道104、辅助键合毛细结构105。
[0057]图3详细讲述了辅助键合毛细结构105的基本组成单元一辅助键合微毛细流道1051,辅助键合微毛细流道1051宽度值可以为ΙΟμπι?500μπι,长度可以为Imm?5mm等。辅助键合毛细结构105包含多组辅助键合微毛细流道1051,数量可以为5?20个。由于辅助键合微毛细流道1051的微小径向尺寸,使得键合溶液在其内具有极强的毛细作用力,使键合溶液可以快速充满每一个辅助键合微毛细流道1051。
[0058]另一方面,微小的截面尺寸使得辅助键合微毛细流道1051具有较大的流阻,相对于辅助键合流道104而言,这个流阻可以高几个数量级。这样的微毛细结构设计可以保证,在注入键合溶液过程中,键合溶液首先充满辅助键合毛细结构105,然后沿辅助键合流道104流动直至排气口处,并与辅助键合微毛细流道1051出口处的键合溶液相连形成闭环。
[0059]图4进一步阐述了键合溶液的注入过程。在从键合溶液注入孔1I注入键合溶液时,键合溶液首先接触键合溶液注入孔101附近的辅助键合毛细结构105的1052端,并在毛细力的作用下迅速充满辅助键合毛细结构105,直至流到1053端。此时由于辅助键合微毛细流道1051结构的结束和出口的增大,毛细力迅速减小并消失,使得键合溶液到达1053端后便停止。并且由于辅助键合毛细结构105的流阻远大于辅助键合流道104的流阻,使得后续的注入时,键合溶液沿箭头方向充满整个辅助键合流道104,并到达辅助键合毛细结构105的1053端后与辅助键合微毛细流道1051中的键合溶液相连并流至排气孔102此时即可停止键合溶液的注入。键合元件1和键合元件11通过整个键合溶液回路有机的键合在一起。
[0060]为了保证键合的强度和密封性,辅助键合流道104与流道106之间的间距取0.5mm?2mm左右比较合适。辅助键合流道104的宽度直接与键合强度相关,其值应大于500μπι。[0061 ]作为本实施方式的另一个技术方案,辅助键合流道、辅助键合毛细结构、键合溶液注入孔和排气孔可以在一个键合元件上,如图5所示,一简单的微流控芯片,其仅包含一个进口 303、一个出口 307以及一段微流体路径-----流道306。为了实现该芯片的键合,在键合元件31制作辅助键合组合结构,即键合溶液注入孔301、排气孔302、辅助键合流道304、辅助键合毛细结构30,以及微流体路径-----流道306,在键合元件30上制作进口 303、出口 307。
通过从键合溶液注入孔301注入键合溶液,键合元件30和键合元件31通过整个键合溶液回路有机的键合在一起。
[0062]本发明的方案并不局限于两个键合元件的键合。例如,当键合元件为(N)个时,所具有的键合结合面为(N-1),如果在每对键合结合面的其中一面上制作辅助键合流道与辅助键合毛细结构,并且将键合溶液注入孔和排气孔由此键合结合面向一个方向贯通该方向上的所有键合元件,此时即可通过键合溶液注入孔和排气孔对该键合结合面进行注入键合溶液的操作,并完成键合。
[0063]本发明方案每个键合结合表面并不局限于一组辅助键合流道、辅助键合毛细结构、键合溶液注入孔和排气孔,在某些情况下,为了实现更高强度的键合,可以采用几组这样的组合,见图6,此键合芯片具有3组辅助键合流道、辅助键合毛细结构、键合溶液注入孔和排气孔。
[0064]在另一种情况下,由于实现微流控芯片功能的流道比较复杂,为了保证密封性而必须采取几组辅助键合流道、辅助键合毛细结
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