一种微流控芯片的热压键合装置

本发明涉及芯片加工，具体而言，尤其涉及微流控芯片的热压键合装置。

背景技术：

1、微流控芯片是当前微型全分析系统领域发展的重点,它具有快速、高效、低耗等优点,在生物、医学和化学领域受到广泛关注和得到越来越多的应用。微流控芯片的发展和推广离不开加工制作。相较于其他键合工艺，热压键合满足了市场需求的加工难度低、加工周期短和不引入第三方杂质的特点，可大批量复制芯片，为微流控芯片的商业开发提供了可能。近年来，采用pmma等材料通过热压键合法制作微流控芯片受到人们的青睐。研制适合于塑料微流控芯片的加工制作设备就成为芯片装备技术研究的重点。

2、微流控芯片的工业生产离不开工艺的发展，微流控芯片的主要生产工艺是指微通道的制作和芯片的键合。热压键合技术是制作微流控芯片最常用的方法之一，主要对加工好的具有微通道的基板和盖板进行封合，保证在流体实验时，微通道不会漏液。其主要原理是对板材进行加温，并达到材料软化温度，然后用一定压力，将两块基板键合在一起。热压键合技术具有工艺简单，易操作及成本低的特点，使其成为了广泛应用的一种制作微流控芯片的技术。

3、微流控芯片加工技术的研究离不开相关设备的发展。早期，实验室为了探索热压加工工艺以及芯片的成型，由于市场上没有相应的设备，加工设备一般是通过对普通的压力设备或者是温控设备改造而成。但这些设备控制性能较差，工艺参数的控制精度低。近年来，国外很多研究机构和国际化大公司投入开发出热压键合设备。但因其生产以及开发成本高，自动化程度低，也没有得到市场的推广。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，而提供一种机身对称式结构，且下压平行度极高的微流控芯片的热压键合装置。本发明主要设计了双支柱式闭合结构机身，机身受力后不会产生角变形，保证了热压时，芯片各处受力均匀。通过支柱作为导柱，在热压键合设备的加压装置工作时，对其进行导向，保证上下压头的平行度要求，也使得设备结构紧凑，提高芯片键合质量。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种微流控芯片的热压键合装置，包括：

4、上梁、下梁、活动梁、上压头、下压头、下梁、工作台；

5、上述上梁和下梁设置有2根以上相互平行的立柱，上梁和下梁分别固定于立柱的上下两端；

6、上述升降机固定于上梁上方，且升降端向下贯穿伸出于上梁下端面，伸出端部与活动梁上端固定；

7、上述升降机的动力源采用力矩电机；

8、上述活动梁通过上导向装置套装于立柱上，上导向装置与立柱的杆体滑动配合导向；

9、上述上压头固定于上梁下方，上压头下端面设置有芯片模具，上压头左右两侧各设置有一个上压头芯片取片装置；

10、上述工作台通过下导向装置套装于立柱上，下导向装置与立柱的杆体滑动配合导向，且位于活动梁的下方；

11、上述工作台上端面固定有下压头；

12、下压头上端面与上压头下端面的芯片模具配合实现挤压键合动作；

13、上述下压头上端面芯片键合工作区域外部固定有，用于将置于下压头上端面芯片键合工作区域的芯片拨动到指定位置的芯片定位取片装置；

14、工作台与下梁接触位置设置有测力传感器。

15、进一步的，

16、上述下压头上端面芯片键合工作区域为矩形区域；

17、上述芯片定位取片装置包括：

18、旋转电磁铁、台面面板、拨片联接块、拨片、定位片ⅰ和定位片ⅱ；

19、台面面板设有用于下压头上端面芯片键合工作区域伸出的开孔；

20、台面面板罩于下压头上端面芯片键合工作区域外部，且上端面与下压头上端面芯片键合工作区域表面平齐；

21、上述定位片ⅰ和定位片ⅱ均固定在台面面板上，分别位于芯片键合工作的矩形区域的两个相邻的直角边上，即对芯片在这两个相邻的直角边滑动进行限位；

22、上述旋转电磁铁、拨片联接块和拨片组成一组单一拨动方向的芯片拨动部；

23、定位片ⅰ和定位片ⅱ的相对方向均设置有一个上述芯片拨动部，即芯片拨动部的拨动芯片的移动方向与定位片ⅰ和定位片ⅱ限位方向相对，辅助芯片抵靠在定位片ⅰ和定位片ⅱ上实现限位；

24、上述旋转电磁铁固定在台面面板上，且旋转端通过拨片联接块与拨片固定；

25、拨片的前端作为接触芯片边缘的拨动作用端。

26、进一步的，

27、上述芯片定位取片装置还包括：

28、取片推板、滚动联接块和直动电磁铁；

29、上述直动电磁铁固定在台面面板上；

30、上述滚动联接块与直动电磁铁的伸缩端固定，且与台面面板之间通过滚子滚动滑动；

31、上述取片推板一端与滚动联接块固定，另一端伸向抵于芯片与定位片ⅰ(两点接触式)和定位片ⅱ(一点接触式)接触限位位置，通过直动电磁铁的伸缩带动取片推板伸缩使其前端对芯片非限位方向的一个瞬时冲击。

32、进一步的，

33、上述上芯片取片装置包括：

34、支座、竖板、管式电磁铁、挡板、限位杆、销轴和取片拨杆；

35、上述支座一侧边固定有竖板，该竖板与上压头固定，支座与竖板相对侧通过销轴铰接有l型的取片拨杆；

36、上述取片拨杆为水平放置，即取片拨杆的短杆部分与支座铰接，取片拨杆的长杆部分经由支座下方伸向芯片模具与芯片接合位置；

37、上述管式电磁铁固定在支座上端面，底部的伸缩端贯穿伸出于支座下端面，且取片拨杆的长杆部分位于支座下方部分挡于管式电磁铁的伸缩端伸缩路径，即管式电磁铁的伸缩端伸出可驱动取片拨杆的长杆部分向下翻转拨动；

38、上述取片拨杆的短杆部分顶部伸出于支座上端面，且凸出部分与管式电磁铁外壁之间设置有自身能够伸缩复位的限位杆，限位杆伸缩端与管式电磁铁外壁之间设置有挡板。

39、上述下导向装置、上导向装置均采用直线轴承。

40、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

41、1、机身结构采用对称式结构，可实现封闭对称式机身，机身受力后不会产生角变形，保证了热压时，芯片各处受力均匀。

42、2、上下压头工作时的平行度极高，有效提高芯片键合质量。

43、3、整体结构紧凑，占用空间小。

44、4、不采用复杂动力结构，可靠性高。

技术特征：

1.一种微流控芯片的热压键合装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片的热压键合装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种微流控芯片的热压键合装置，其特征在于，

4.根据权利要求1或3所述的一种微流控芯片的热压键合装置，其特征在于，

5.根据权利要求1或4所述的一种微流控芯片的热压键合装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述一种微流控芯片的热压键合装置，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种微流控芯片的热压键合装置，包括：上梁、下梁、活动梁、上压头、下压头、下梁、工作台；上梁和下梁设置有2根相互平行的立柱；升降机固定于上梁上方，伸出端部与活动梁上端固定；活动梁通过上导向装置套装于立柱上；上压头固定于上梁下方，上压头下端面设置有芯片模具，上压头两侧各设置有一个上压头芯片取片装置；工作台通过下导向装置套装于立柱上，下导向装置与立柱的杆体滑动配合导向，且位于活动梁的下方；工作台上端面固定有下压头；下压头上端面与上压头下端面的芯片模具配合实现挤压键合动作；机身对称式结构，下压平行度极高的微流控芯片的热压键合装置。

技术研发人员：张凤莲,朱静
受保护的技术使用者：大连交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14