微流控芯片超聲波鍵合能量引導微結構設計與工藝.pdf

1、當前，聚合物微流控芯片在各種不同的應用領域成功取得了越來越多的認同，例如分析化學、生物學、制藥、化學合成系統(tǒng)等。除了功能的改善與提高，這一成功主要歸功于微流控芯片制造成本的降低。在微流控芯片的制造過程中，鍵合是關鍵步驟之一。到目前為止，針對微流控芯片的鍵合，嘗試了許多方法，如直接熱鍵合、膠粘接、激光焊接鍵合、表面改性等。用超聲波塑料焊接方法實現(xiàn)微流控芯片的鍵合，是新興的鍵合方式。與常用的直接熱鍵合相比，具有效率高、變形小、可實現(xiàn)選擇封裝

2、等優(yōu)點。 為了實現(xiàn)聚合物微流控芯片的超聲波鍵合，本文設計制作出同時帶有能量引導微結構和微溝道的PMMA基片，成功實現(xiàn)了帶有十字微溝道的PMMA微流控芯片的超聲波鍵合。主要工作包括： 1.能量引導微結構的設計首先通過對超聲波塑料焊接的原理與焊接頭設計原則的研究，設計出截面形狀為等腰三角形、頂角為70.52°、底邊寬150μm的能量引導微結構，與待鍵合微溝道位于同一基片上，確定用硅模具熱壓的方法制備PMMA基片，實現(xiàn)微結構的

3、制作。 2.硅模具的制作工藝通過套刻和二次各向異性腐蝕方法，制作出用于熱壓同時帶有能量引導微結構和微溝道的PMMA基片的硅模具，外形尺寸為52mm×27mm×1mm。 3.熱壓法制備PMMA基片借助Taguchi正交實驗設計對熱壓參數(shù)進行優(yōu)化，在熱壓溫度140℃，壓力1.65MPa,保壓時間300s的參數(shù)條件下，制作出了具有較高復制精度的同時帶有能量引導微結構和微溝道的PMMA基片，外形尺寸為50mm×25mm×2mm。