[发明专利]一种微流控芯片贴片结构及贴片工艺

说明书

本发明公开了一种微流控芯片贴片结构及贴片工艺，属于微流控芯片技术领域。本发明的微流控芯片贴片结构，包括基片和盖片，基片内表面设有通道槽，通道槽与盖片的内表面围合形成微流控芯片的流体通道，基片上位于通道槽外侧具有高度低于基片内表面的打胶平面，在基片内侧形成突出于通道槽和打胶平面的通道轮廓，打胶平面与盖片的内表面围合形成四周开放的注胶间隙，注胶间隙内注有固化胶水将基片和盖片贴片复合于一体。本发明利用打胶平面与盖片内表面围合形成的注胶间隙打胶复合，实现微流控芯片密封贴片，且固化胶水不会渗入流体通道而造成阻塞，并且制作工艺简单，制作难度小，降低了微流控芯片的制作成本和次品率，提高了制作效率。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片，更具体地说，涉及一种微流控芯片贴片结构及贴片工艺。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

微流控芯片的特点就是在微观尺寸下对微流体进行操作和控制，而作为操作和控制的对象的流体量又及其微小，导致微流体的流动特性与宏观有很大的不同。具体从结构上来说，微流控芯片内部具有微细的通道，通常采用两片薄片键合制得。键合将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。而两片薄片键合过程中，对于薄片的材质有较高要求，且对薄片表面的洁净程度要求很高，材质和洁净度直接影响键合强度和微流控芯片的密封性。为了保证薄片表面的洁净度，通常通过乙醇、丙酮、去离子水超声工艺以及等离子清洗等方式反复进行，工艺繁琐且造成资源浪费。

对于微流控芯片的制作，目前现有技术大多采用化学试剂辅助键合或者高温热压直接键合的方式进行。一方面，化学试剂本身是除芯片和处理目标以外的第三种物质，在很多生物应用领域的相容性不佳；化学试剂甚至会带来微流控芯片内部的污染，该污染使得制备的芯片在很多生物应用中是无法使用的，从而大大降低获得芯片的适用性，并且对于微流控芯片的材质有要求，不同材质的芯片键合需要匹配不同的化学试剂进行，操作复杂且过程繁琐，使得工艺过程效率低，增加了整个芯片制备的成本。另一方面，高温热键合方式通常针对塑料材质的微流控芯片，该方式会导致微流控芯片微通道的热变形从而造成通道堵塞，另外普通的热键合方式键合强度不佳，芯片在使用过程中易发生开裂现象。

中国专利申请号201710888052.0，申请公布日为2018年3月9日，发明创造名称为：一种微流控芯片键合方法及微流控芯片，该申请案涉及一种微流控芯片键合方法及微流控芯片。方法包括：提供一种微流控芯片基片，基片上表面设有微通道结构；在基片上表面微通道结构周围边缘处设置超声键合导能筋或者在盖片上对应基片表面微通道结构位置周围设置超声键合导能筋；在基片或盖片上粘着表面粘贴双面胶，将盖片与基片粘合；对基片和盖片进行超声键合，使之发生第一步键合；对芯片实施压力固定或热压，使双面胶粘贴的基片和盖片牢固键合。该申请案在一定程度上保证了微流控芯片键合的稳定性，避免了影响微流控芯片本身的物理化学性质。但其制作工艺依然存在以下不足：

1)该微流控芯片的主要键合作用依靠双面胶来粘结基片和盖片，一方面，双面胶的某些性能较差，例如耐温性能差，对于一些用于高温处理的微流控芯片的适用性较差，在受到高温影响后，微流控芯片的结合强度会降低；另一方面，由于双面胶预先粘贴在基片或盖片上，对于基片和盖片复合定位精度要求较高，一旦基片和盖片通过双面胶粘合后即难以进行调整；此外，由于微流控芯片上的微流道尺寸较小且通道结构设计较为复杂，因此在基片或盖片上控制双面胶的粘合位置较为困难，尤其靠近微流道的部分通常难以粘贴双面胶，在第一步超声键合导能筋位置的密封出现失效时，双面胶难以达到对微流控芯片的密封要求而易出现漏液。