[发明专利]一种数字微流控芯片系统的制造和计算方法

权利要求书

1.一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，使用拼接DMF芯片(4)连接继电器(2)，继电器(2)分别连接直流电源(1)和计算机(3)。

2.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，拼接DMF芯片是多种类型芯片的组合，或同一类型芯片的不同功能的组合。

3.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，芯片之间的拼接方式是连续的介电层连接，或不同的介电层连接；芯片之间的间距相同或不同。

4.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，沿液滴移动方向，液滴从低侧芯片移动到高侧芯片；或者两侧芯片高度相等，液滴水平流动。

5.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，直流电源电压不变，电极未对准小于等于500μm。

6.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，PCB基芯片分别和柔性芯片、玻璃基芯片通过载体基板连接在一起组成拼接DMF芯片(4)；PCB芯片，柔性芯片和玻璃芯片分别连接继电器接口；通过电脑上的编程软件将编好的程序烧录进继电器中；打开电源通过程序控制继电器每个输出口的电压变化从而控制每个电极上的电压；在芯片上滴加待DI water液滴；通过控制按键让液滴按编程的信号输出首先在PCB芯片上液滴在储液池分离产生出小体积液滴然后向三个方向移动，到达PCB基芯片边上电极后，跨过拼接缝隙达到从玻璃基芯片和纸基或者FPC基柔性芯片。

7.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的制造方法，其特征在于，DMF芯片的制造包括衬底、电极阵列、介电层和疏水层的制造，使用ITO玻璃作为DMF芯片的基板材料，并使用光刻工艺制作电极阵列，在此过程中，主要包括以下步骤：玻璃清洁，加热，旋转，前烘烤，曝光，显影，后烘烤和蚀刻，将电极形状设计为尺寸为2×2mm²的方形电极，将两个电极之间的间隙设计为0.2mm，两侧是接地电极，中间是驱动电极；使用了连续薄的SLIPS改性PTFE膜，该膜由纳米纤维网络组成，厚约23μm，平均孔径约200nm，介电常数约2.1；SLIPS改性PTFE膜的制造步骤如下：首先，我们根据电极阵列的尺寸切割PTFE膜；然后，将膜在0.03％PFOTS乙醇溶液中浸泡1小时，然后将其取出并粘贴在拼接的DMF芯片上；其次，将DMF芯片放在超净工作台上，乙醇完全蒸发；乙醇蒸发后，将5cst硅油注入改性的PTFE膜中以形成SLIPS；将10μL硅油注入1×1mm²的改性PTFE膜中，将膜水平放置10分钟，通过毛细作用散布硅油；将该膜垂直放置2小时，然后将其水平放置30分钟，整个过程在超净工作台上进行；使用晶圆切割机来切割具有确定路径的ITO玻璃芯片；使用长尾夹，双面胶带和玻璃基板制作DMF芯片，分别使用厚度分别为50、100和500μm的垫片来表征拼接宽度，拼接高度差和电极未对准差。

8.根据权利要求1所述的一种数字微流控芯片系统的驱动力计算方法，其特征在于，

其中，其中θ₀和θ_V分别表示施加电压之前和之后的接触角，ε₀和ε_r分别是真空中的介电常数和介电层的有效介电常数，V是驱动电压，d是介电层的厚度，γ_1g是液-气界面张力的表面；

液滴的半径为R，电极侧为L，电极的间距为h，拼接间隙的宽度为w，F_x为驱动力，L_eff为有效接触线，γ是界面张力，X是电极未对准的值，N是没有对准时的有效接触线，M是没有电极错位时未被液滴覆盖的电极侧长度的一半，S是电极未对准刚好没有有效接触线的长度，θ是根据计算需要引入的角度。