[发明专利]一种构造具有流控及电学功能的器件的方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种构造具有流控及电学功能的器件的方法，包括： 

-将具有流控及电学功能的模块装配到含有流体回路的基片上； 

-将所述模块同基片进行流体连接； 

-将所述模块同基片进行电学连接； 

-将所述模块同基片进行机械连接。 

运用此方法可以构造混合式微流控系统。 

背景技术

在过去的几十年里微流控系统领域有很大的发展。其主要的应用领域有生物化学分析和环境测量。对于不同系统所要求的特定应用，产量规模及复杂程度，设计及制造微流控芯片的方法也有所不同。对于要求小批量生产，复杂程度高的情况，可利用各种标准元件，由例如金属、玻璃或塑料管、软管及电子连线等方法连接而构成系统。这种产品的生产所需人工工作强度大，系统死体积大，但很多情况下这是最经济、技术上最可行的方法。如果需要大批量生产，则使用为其量身定做的解决方法在经济上更可行。所述量身定做的方法最理想为包括一个单片机系统和一套集成的自动化的生产流程。优化的设计会使系统内部死体积减小。用此方法虽然研发成本会相对较高，但针对于特定的应用，其生产流程可达到最优化。 

对于要求中等规模产量，相对复杂的系统，可以采取混合式方法，其根据特定的设计，利用常用的工艺流程，将标准元件装配连接起来来制造所需系统。这种方法的优点是可以利用标准元件和已知的工艺技术，无需或只需较小的改动。几种关于此混合式方法的提议可以在 专利US5,640,995，US2004/0087043和WO2004/022233中找到。然而这些文献中所提及的工艺技术并非有很强的通用兼容性，另外这些方法不能实现充分的自动化生产，以至其制造过程还需一定的人工工作量。再有，所涉及有含有装配元件步骤的方法，其较难达到精确装配元件的要求。典型的问题还有泄露、所用的胶体物一类对通道的阻塞、所用液体对器件材料的侵蚀及器件材料对流通液体及气体的沾污。 

在构造混合式微流控系统中，需要进行流体，电学，机械连接。这些连接的生产要求和功能要求很难相互协调。已知的解决方法为在设计上和材料工艺的选择上做协调。理想的情况是自由地选择材料和工艺以及对于各个类型的连接做各自的优化。专利US6,540,961描述了一个用于(分子生物)分析及诊断的流体感应元，其结构包括一个含有流体及电子元件的第一支撑基片102(柔性电路/印刷电路板/半导体材料)和第二基片/倒装芯片112，两基片由密封剂130做机械连接，由导电凸点128做电学连接。其中，密封剂除了起机械连接的作用，还起密封的作用。由于这两种功能无法分开作用，而导致无法单独调节优化流体连接或机械连接。在专利EP1415710的具体实施例中描述了一个用于生物化学分析，包括单个或多个(DNA，RNA，蛋白质)序列的装置。其中，一个集成(微流控阵列)器件310包括一个或多个阵列元件312和一个或多个微流控元件314，阵列元件与微流控元件间有相互的机械连接及流体连接，但无电学连接。一个阵列元件包括一个或多个(可灵活变化)阵列基片332[0066]。阵列元件以夹，卡或支架之类或粘固，超声焊接等方式与微流控元件进行机械连接，元件之间的密封可由密封垫片或密封剂[0071]来实现。然而用此方法不能实现电学连接。一个微流控元件可含有电学部件，例如电学元件或集成电路512[0091]。此处电学元件和微流控元件通过倒装芯片连接技术彼此连接[0094]，其为电学连接而非流体连接。也可将电学元件配置于起微流控作用的例如通道或腔体[102]之上，但如何密封却没有提及。上述文献未有描述可进行机械，流体及电学连接的同时可以独自对各个连接进行调节，而不依赖影响其他连接的方法。 

综上所述，目前所需的构造混合式微流控系统的技术，要求其使用尽量普遍常用的标准元件及能进行大程度自动化生产，且对于流体连接，电学连接，机械连接中的单个及各个连接可以尽量地自由地选择材料及工艺。本发明的目的在于满足此需要。 

发明内容

以此为目的本发明提供一种构造具有流控及电学功能的器件的方法，包括： 

-将具有流控及电学功能的模块装配到含有流体回路的基片上； 

-将所述模块同基片进行流体连接； 

-将所述模块同基片进行电学连接；和 

-将所述模块同基片进行机械连接， 

其特征在于： 

-采用芯片倒装技术来将所述模块(2)装配到基片(3)上；以及 

-采用密封垫片来进行流体密封。