專利名稱：一種用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合方法及加壓模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及微流控芯片制造技術，特別提供了一種專門用于制作石英微流控芯片常溫快速封接的芯片鍵合方法及加壓模具。
背景技術：
微全分析系統(Micro Total Analysis Systems，μ-TAS)是一個跨學科的新領域，其最終目的是通過化學設備的微型化與集成化，最大限度地把分析實驗室的功能轉移到便攜的分析設備中(如各類芯片)，實現分析設備的“微型化”，因此微全分析系統也被通俗地稱為“芯片實驗室”(Lab-on-a-chip)，根據芯片結構及工作機理又可分為兩大類微陣列芯片(Microarray chip)，又稱為“生物芯片”，和微流控芯片(Microfluidic chip)，前者發展已相當成熟，在國外以深度產業化；后者主要以分析化學和生物化學為基礎，利用微機電加工技術(MEMS)，在硅、玻璃、石英、塑料表面加工出10-100微米的微通道網絡，將電滲流和電泳流作為驅動力，通過改變驅動電壓，控制流體在微通道網絡中的流動方向和速率，從而實現對目標分析物的采樣、稀釋、加試劑、富集、萃取、混合、反應、分離、檢測等步驟，是當前研究的重點。在眾多基材的微流控芯片中，由于石英具有電滲和光學性能好，具有優良的紫外光透射率，表面性質穩定，易于實現表面改性等特點，所以其應該是微流控芯片最理想的基體材料。特別是在紫外微流控芯片系統中，由于大多數芯片材料均不能透過紫外光，所以芯片材料受到很大的限制，而由于石英具有較好的紫外光透射率，所以它是紫外微流控芯片系統不可或缺的芯片材料。而石英芯片由于其軟化溫度高，普通馬弗爐很難達到那么高的溫度，就算采用高溫馬弗爐，在實驗中發現石英發生陶瓷化，表面不透明，因此很難采用普通玻璃芯片那樣進行高溫封接，所以石英芯片的使用和推廣受到很大的限制。發展快速有效的芯片常溫封接技術是解決石英芯片封接瓶頸問題的最好的選擇。目前的常溫封接技術要么對芯片的拋光度要求非常高，需要達到或接近光交；要么封接時間長，而且需要復雜的壓力設備，這些都無疑極大地增加了石英芯片的制作成本。現有方法無法實現較大面積芯片的封接，因為面積越大采用現有方法則對表面拋光要求越苛刻，這無疑限制了石英芯片的使用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合方法及加壓模具，解決芯片常溫封接的問題。
本發明的技術方案是一種用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合方法，將兩片待封接的石英芯片經稀HF酸處理，通過加壓模具加壓，同時在烘箱中加熱一段時間，實現較大面積芯片的快速封接；具體步驟如下(1)封接前，兩片石英芯片均經稀HF酸處理，稀HF酸質量百分比濃度范圍為0.1-1％，處理時間為2-5分鐘；(2)加壓模具進行整個面加壓或局部點加壓，壓力范圍0.5MPa-2MPa；(3)加熱，溫度范圍50-150℃，加熱時間為1-2小時，冷卻方式為自然冷卻。
所述稀HF酸質量百分比濃度范圍較好為0.2-1.0％壓力范圍較好為0.8-1.5MPa；溫度范圍較好為80-120℃。
用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合加壓模具，所述加壓模具包括上加壓板、下加壓板和升降螺桿，上、下加壓板相對，平行設置，下加壓板上放置兩片待封接的石英芯片，上加壓板底面裝有與石英芯片對應的升降螺桿。
所述升降螺桿數量為4-10個，均布。
與現有技術相比，本發明的有益效果是1、本發明用于石英芯片的常溫封接技術，兩片待封接的石英芯片經稀HF酸處理，通過自制的加壓模具加壓，同時在普通烘箱中加熱一段時間，可實現較大面積石英芯片的快速封接。
2、本發明中加壓模具采用多點均勻加壓，不僅可實現整個平面加壓，同時能實現局部點加壓，所以芯片無需特別拋光，降低了制作成本，簡單實用，特別適合普通實驗室制作使用。
圖1常溫封接石英微流控芯片示意圖。
圖2為刻有通道和網格的石英芯片示意圖。
圖中，1石英芯片；2石英芯片；3升降螺桿；4上加壓板；5下加壓板；6螺母；7通道；8網格。
具體實施例方式
石英微流控芯片通常是由一片帶通道的石英芯片和一片石英平板玻璃封接而成。如圖1-2所示，本發明采用兩片待鍵合的石英芯片1、2，其中一片除刻有通道7外，還在通道外側刻有網格8，通過網格8將通道7與大氣相通，有助于排出夾于石英芯片間的氣體，從而顯著提高封接質量和成品率，為保證封接的牢固和可行性，封接面(除使用通道和網格)應占全部面積的60-98％，最佳比例為85-95％；另一片為蓋片，清洗干凈，經稀HF酸處理后，兩片結合并于自行設計的多點均勻加壓模具中加壓，同時置于烘箱中恒溫一段時間。所述加壓模具包括上加壓板4、下加壓板5和升降螺桿3，上、下加壓板4、5相對平行設置，通過螺母6連接，下加壓板5上放置兩片待封接的石英芯片1、2，上加壓板4底面裝有與石英芯片2對應的升降螺桿3，通過旋轉升降螺桿實現多點對石英芯片整個平面均勻加壓，同時能實現局部點加壓。芯片無須特別拋光(光交)，封接設備簡單，封接時間短，成功率高。
實施例1將兩片待封接的石英芯片經稀HF酸處理，通過加壓模具加壓，同時在烘箱中加熱一段時間，實現較大面積芯片的快速封接；具體步驟如下(1)封接前，兩片石英芯片均經稀HF酸處理，稀HF酸質量百分比濃度為0.1％，處理時間為5分鐘；(2)加壓模具加壓，加壓模具不僅可實現整個面加壓，同時可實現局部點加壓，壓力1MPa；(3)加熱，溫度100℃，加熱時間為1.5小時，冷卻方式為自然冷卻，實現了較大面積石英芯片的快速封接。
實施例2與實施例1不同之處在于(1)稀HF酸質量百分比濃度為0.3％，處理時間為5分鐘；(2)加壓模具加壓，壓力0.5MPa；(3)加熱，溫度150℃，加熱時間為1小時，冷卻方式為自然冷卻，實現了較大面積石英芯片的快速封接。
實施例3與實施例1不同之處在于(1)稀HF酸質量百分比濃度為0.5％，處理時間為4分鐘；(2)加壓模具加壓，壓力2MPa；(3)加熱，溫度50℃，加熱時間為2小時，冷卻方式為自然冷卻，實現了較大面積石英芯片的快速封接。
實施例4與實施例1不同之處在于(1)稀HF酸質量百分比濃度為0.8％，處理時間為3分鐘；(2)加壓模具加壓，壓力0.8MPa；(3)加熱，溫度80℃，加熱時間為1.5小時，冷卻方式為自然冷卻，實現了較大面積石英芯片的快速封接。
實施例5與實施例1不同之處在于(1)稀HF酸質量百分比濃度1％，處理時間為2分鐘；(2)加壓模具加壓，壓力1.5MPa；(3)加熱，溫度120℃，加熱時間為1.5小時，冷卻方式為自然冷卻，實現了較大面積石英芯片的快速封接。
權利要求
1.一種用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合方法，其特征在于將兩片待封接的石英芯片經稀HF酸處理，通過加壓模具加壓，同時在烘箱中加熱一段時間，實現較大面積芯片的快速封接；具體步驟如下(1)封接前，兩片石英芯片均經稀HF酸處理，稀HF酸質量百分比濃度范圍為0.1-1％，處理時間為2-5分鐘；(2)加壓模具進行整個面加壓或局部點加壓，壓力范圍0.5MPa-2MPa；(3)加熱，溫度范圍50-150℃，加熱時間為1-2小時，冷卻方式為自然冷卻。
2.按照權利要求1所述的用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合方法，其特征在于稀HF酸質量百分比濃度范圍為0.2-1.0％；壓力范圍為0.8-1.5MPa；溫度范圍為80-120℃。
3.按照權利要求1所述的用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合加壓模具，其特征在于所述加壓模具包括上加壓板(4)、下加壓板(5)和升降螺桿(3)，上、下加壓板(4、5)相對，平行設置，下加壓板(5)上放置兩片待封接的石英芯片(1、2)，上加壓板(4)底面裝有與石英芯片對應的升降螺桿(3)。
4.按照權利要求3所述的用于石英微流控芯片的常溫快速鍵合加壓模具，其特征在于所述升降螺桿(3)數量為4-10個，均布。
全文摘要
本發明涉及微流控芯片制造技術，特別提供了一種專門用于制作石英微流控芯片常溫快速封接的芯片鍵合方法及加壓模具。將兩片待封接的石英芯片經稀HF酸處理，稀HF酸質量百分比濃度范圍為0.1－1％，處理時間為2－5分鐘；通過加壓模具加壓，壓力范圍0.5MPa－2MPa；同時在烘箱中加熱一段時間，溫度范圍50－150℃，加熱時間為1－2小時，可實現較大面積芯片的快速封接；所述加壓模具包括上加壓板、下加壓板和升降螺桿，上、下加壓板相對，平行設置，下加壓板上放置兩片待封接的石英芯片，上加壓板底面裝有與石英芯片對應的升降螺桿。采用本發明芯片無需特別拋光至光交，對環境潔凈度無特別要求，降低了制作成本，簡單實用，特別適合普通實驗室制作使用。
文檔編號G01N37/00GK1891646SQ20051004683
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者戴忠鵬, 馬波, 林炳承 申請人:中國科學院大連化學物理研究所