[发明专利]一种微流控芯片的微沟道加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片的微沟道加工设备，属微流控芯片微沟道的加工技术领域。

背景技术

微流控芯片是指通过微加工技术及其他加工方法将一个生物或化学实验室微缩到一块只有几平方厘米大的薄片上。在一块芯片上构建的化学或生物实验室可以将化学和生物领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元进行集成。最终，上述的操作单元可以集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，用可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。

该技术具有检测限低，检测所需样品量少，检测时间短，制作成本低等优点，能够对特定离子、化合物、DNA片段等做出有效检测。该技术可以被广泛地应用于环保、军事、医药、生化等领域。近年来，随着微加工技术，MEMS技术以及电子技术的日益成熟，微流控芯片开始向集成化、微型化方向发展。

目前微流控芯片在国内外比较典型的加工方式主要有光刻阳模热压法、微机械加工法等。其中光刻阳模热压方法成本较高，模具制作周期较长，一种模具只能加工一种形状的微沟道，且模具材质通常为半导体材料，质地较脆，使用寿命较短。而微机械加工的设备较为昂贵且远没有普及，并且其微尺寸刀具采用纯机械的方式在有机材质上进行沟道加工，使得单个微尺寸刀具的寿命较短。此外其他加工方法也存在一些问题，如金属丝热压法，其加工沟道的线性度不够；激光刻蚀法，其加工的沟道侧壁较为粗糙。总之，上述微流控芯片的微沟道制作方法在实际应用过程中受到诸多条件限制。这有悖于微流控芯片通过集成化、微型化实现普及的宗旨，从而限制了其在各个领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在降低芯片加工成本、缩短芯片加工周期、保证微沟道加工质量、推进微流控芯片普及的微流控芯片的微沟道加工设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：支架、划刻深度控制标尺、温度控制器、加热器、微尺寸刀具、微尺寸刀具数控运动机构、多自由度的数控载物台和摇臂，所述支架的下端与多自由度的数控载物台相连接，所述的摇臂设置在支架上，所述的划刻深度控制标尺设置在摇臂上，所述的微尺寸刀具数控运动机构设置在划刻深度控制标尺上，加热器的上端与划刻深度控制标尺的下端相连接，微尺寸刀具的上部设置在加热器内，温度控制器通过导线与加热器相连接。

本发明的设备是将控温加热与微机械加工装置相结合，本发明采用数控编程保证了复杂沟道图形加工的同时也保证了所需的加工精度，本发明的优点如下：1、将控温加热、微尺寸刀具与数控装置结合为一体。2、使得微流控芯片的加工工艺流程得到简化，加工时间缩短。3、刀具寿命长，定位精度高，便于微流控芯片的批量化生产。4、制作的微流控芯片的沟道平整度与线性度良好。5、适用本发明的设备其加工方法简单易行，单个芯片加工成本低，便于推广普及。

附图说明

图1是本发明的控温加热划刻设备结构示意图，

图2是本发明加热器内的结构示意图，

图3是本发明微尺寸刀具的结构示意图，

图4是本发明划刻深度控制标尺的结构示意图，

图5是实施弯角转弯沟道芯片加工示意图。

具体实施方式

本发明较佳的实施方式见图1～图5，包括：支架1、划刻深度控制标尺2、温度控制器3、加热器4、微尺寸刀具5、微尺寸刀具数控运动机构6、多自由度的数控载物台7和摇臂8，所述支架1的下端与多自由度的数控载物台7相连接，所述的摇臂8设置在支架1上，所述的划刻深度控制标尺2设置在摇臂8上，所述的微尺寸刀具数控运动机构6设置在划刻深度控制标尺2上，加热器4的上端与划刻深度控制标尺2的下端相连接，微尺寸刀具5的上部设置在加热器4内，温度控制器3通过导线与加热器4相连接。

所述的微尺寸刀具有多种尺寸规格，可以任意选择。刀具采用精密模具铸造，其微尺寸刀具5的刀头5-1形状为锥形、圆弧形、矩形或梯形，可以通过热划刻得到截面形状为锥形、圆弧形、矩形或梯形的沟道。沟道深度和宽度范围均为10～1000μm，沟道的长度为30～500mm。

使用本发明的设备加工微流控芯片微沟道的方法：

首先用去离子水超声清洗已经切割好的基片，然后将基片在真空条件下低温烘干以待备用。待基片被完全烘干后，将基片置于多自由度的数控载物台上，将基片固定。