[发明专利]一种基于PB试验和正交试验的微流控芯片注塑工艺参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于PB试验和正交试验的微流控芯片注塑工艺参数优化方法，该方法包括：(1)选取芯片顶出时的体积收缩率为优化目标；(2)选取影响芯片收缩变形的因子；(3)确定PB试验方案；(4)对(3)中方案进行模拟分析；(5)对(4)中的结果进行数据处理得出影响芯片收缩变形的显著性因素；(6)对(5)中的显著性因子设计带有交互作用的正交试验方案表；(7)对(6)中方案进行模拟分析；(8)确定分析优化目标得到其均值主效应图；(9)分析(8)中的试验结果；(10)和优化之前的结果进行对比，得出最优工艺参数组合。本发明有效减少试验次数并可分析各因子交互作用的影响，可高效地优化工艺参数，提高芯片质量。

技术领域

本发明涉及微流控芯片注塑加工制造领域，尤其涉及一种基于PB试验和正交试验的微流控芯片注塑工艺参数优化方法。

背景技术

近年来，随着科技的发展，芯片实验室技术作为基因组学和蛋白质组学研究的一种新的技术平台受到了广泛的重视和应用。微流控芯片因其结构简单、费用低等特点，大批量制造时，能够降低成本，可带来巨大的社会效益。微流控芯片的发展优势和广泛应用将带动生物检测、化学分析、临床医学、生命科学、药剂合成等研究领域的重大变革，微流控芯片在未来必将形成产业化的发展。

微流控芯片具有样品用量少、检测速度快、高通量、成本低、灵敏度高等众多优势，它承载了传统仪器和生化实验室的各项功能，微流控芯片技术规模继承的特点使得其对个体生物信息进行高速，并行采集和分析成为可能，是现代生物科学的一个重要信息采集和处理平台，为生命领域研究提供技术支撑和操作平台。目前微流控芯片技术已经在生物基因工程、疾病诊断和药物研究、细胞分析、生物分子间相互作用等领域取得了显著的成果。

目前，聚合物微流控芯片制作的主要方法有热压成型法、UV-LIGA、和注射成型法等。热压成型周期较长，生产效率低批量生产无法满足市场需求，UV-LIGA技术主要用来加工石英和玻璃等材质的微流控芯片，虽然硅/玻璃具有良好的物理化学性能，但其加工步骤繁琐、对加工设备要求高等缺点。与热压法相比，注塑法成型效率较高更适合大批量生产。然而在注射成型过程中，由于微流控芯片的微观和宏观效应同时存在，芯片会出现多种成型缺陷，(如收缩变形、出现缩痕、翘曲变形、微通道复制不完全等)这些问题的存在给芯片的键合及微滴生成带来障碍。本发明针对微流控注塑成型中的收缩变形进行优化仿真分析，减小其成型过程中的变形量，为后续芯片的热压键合做好准备。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于PB试验和正交试验的微流控芯片注塑工艺参数优化方法，该方法主要先通过PB试验对众多因子进行筛选，确定对优化目标有显著性的影响因子，然后以显著性因子作为试验因素，设计带有交互作用的正交试验方案，在减少试验次数的同时，分析各因子及因子间交互作用对优化目标的影响程度，并得出最优工艺参数组合，实现微流控芯片注塑工艺参数优化。

本发明提供了一种基于PB试验和正交试验的微流控芯片注塑工艺参数优化方法,其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：选取微流控芯片顶出时的体积收缩率为优化目标；

步骤2：选取对微流控芯片收缩变形有影响的工艺因素作为PB试验的因子；

步骤3：确定步骤2中试验因子的水平，每个因素选取两个水平；

步骤4：根据步骤3中的因子水平，运行Minitab软件设计PB试验方案表；

步骤5：按照PB试验设计方案对微流控芯片进行模拟分析并对分析结果进行数据分析处理得出对微流控芯片收缩变形有显著性影响的因子；

步骤6：忽略次要因素的影响，将显著性因子作为正交试验因子并考虑各因子之间的交互作用设计合适的正交表；

步骤7：根据正交表执行仿真分析并得到仿真结果，对正交试验结果进行极差分析得出各因素影响主次顺序并得出最优工艺参数组合；