一種微流控芯片的封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微觀(guān)結(jié)構(gòu)封裝技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微流控芯片的封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于集成了多種分析功能，具有微通道結(jié)構(gòu)的微流控芯片在生物、化學(xué)、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前，微流控芯片的封裝一般采用膠水粘結(jié)、表面改性粘結(jié)、熱壓鍵合、超聲鍵合和激光互連等方法。然而這些封裝工藝存在如下不足:膠水粘結(jié)和熱壓工藝會(huì)損害或者堵塞微流道，影響微流控芯片的性能；表面改性粘結(jié)雖然可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損互連，但其長(zhǎng)期可靠性不佳；超聲鍵合對(duì)設(shè)備要求很高，必須具有足夠高的精度來(lái)保證超聲能量的集中，否則會(huì)造成芯片基體的損傷；而激光互連雖然可以實(shí)現(xiàn)快速可靠的互連，卻只能用來(lái)連接具有不同激光吸收系數(shù)的異種材料。因此，上述封裝方法的應(yīng)用范圍有限，而為了在不損害微流道的情況下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠的互連，就必須要對(duì)微流控器件的封裝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種微流控芯片的封裝方法，旨在解決傳統(tǒng)的封裝工藝中微流道堵塞、芯片受損的問(wèn)題，并提高互連的長(zhǎng)期可靠性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種微流控芯片的封裝方法，用于對(duì)具有微通道結(jié)構(gòu)的微米級(jí)別基片和與基片相層疊連接的蓋片進(jìn)行封裝得到微流控芯片，其特征在于，包括下述步驟:
[0005]S1:根據(jù)微流控芯片上的圖案制備基片與蓋片；
[0006]S2:根據(jù)微流控芯片上的圖案制備與該圖案相同的自蔓延多層膜；
[0007]S3:分別將進(jìn)行表面處理后的所述基片和所述蓋片層疊在所述自蔓延多層膜兩側(cè)面以形成封裝結(jié)構(gòu)；
[0008]S4:對(duì)所述封裝結(jié)構(gòu)施加壓力并引燃所述自蔓延多層膜，燃燒引起材料融化實(shí)現(xiàn)所述基片和所述蓋片的焊接固定以實(shí)現(xiàn)微流控芯片的封裝。
[0009]進(jìn)一步的，所述基片與所述蓋片材料為無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料或者金屬中的一種或者多種。
[0010]進(jìn)一步的，在步驟S2中，所述自蔓延多層膜材料為Al-Ni合金、T1-Al合金或Al-Si合金中的一種或者多種。
[0011]進(jìn)一步的，在步驟S2中，所述自蔓延多層膜是通過(guò)沉積或?yàn)R射或沖壓工藝得到的鍍層或預(yù)成型片或預(yù)成型環(huán)中的一種或者多種。
[0012]進(jìn)一步的，所述自蔓延多層膜的圖案通過(guò)在沉積或?yàn)R射或沖壓工藝過(guò)程中設(shè)置遮擋層的方法制備。
[0013]進(jìn)一步的，在步驟S3中，所述的表面處理包括切割、研磨拋光的平整化工藝及清洗干燥的去污工藝的一種或者多種。
[0014]進(jìn)一步的，在步驟S4中，壓強(qiáng)范圍為0.1?IMPa，施壓時(shí)間為1?10s。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟S4中，所述引燃的方式為電火花、激光或微波中一種或多種。
[0016]總體而言，通過(guò)與現(xiàn)有相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有如下顯著的有益效果:
[0017]1、本發(fā)明采用自蔓延層燃燒使材料融化而對(duì)基片和蓋片進(jìn)行焊接封裝，可適用于各種不同工藝制造的多種材料組合的微流控芯片的封裝互連，該封裝方法適用性強(qiáng)，可被廣泛使用。
[0018]2、本發(fā)明中由于自蔓延燃燒反應(yīng)升降溫速度快、熱量集中、反應(yīng)原材料及反應(yīng)產(chǎn)物均為固體，因此不會(huì)損傷或堵塞微通道，提高了微流控芯片封裝過(guò)程中的成品率，同時(shí)，反應(yīng)中互連界面處的基體材料受熱熔化與反應(yīng)產(chǎn)物形成可靠互連，提高了器件的長(zhǎng)期可靠性。
[0019]3、本發(fā)明中封裝方法操作簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)化了微流控芯片的生產(chǎn)工藝、降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的微流控芯片的封裝方法流程圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的塑料微流控芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的玻璃/硅晶圓微流控芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的高分子/金屬微流控芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0025]1-塑料基片，2-塑料蓋片，3-塑料基片上的微通道結(jié)構(gòu)，4-自蔓延多層膜環(huán)，5-玻璃蓋片，6-硅晶圓基片，7-硅晶圓基片上的微通道結(jié)構(gòu)，8-過(guò)渡金屬化層，9-釬料層，10-自蔓延多層膜，11-金屬基片，12-金屬基片上的微通道結(jié)構(gòu)，13-高分子蓋片，14-圖案與金屬基片微通道結(jié)構(gòu)相同的自蔓延多層膜。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的微流控芯片的封裝方法實(shí)現(xiàn)流程圖，以下通過(guò)三個(gè)具體實(shí)施例對(duì)其進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例1
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的塑料微流控芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖，在塑料微流控芯片中，可使用本發(fā)明所述封裝方法直接完成封裝。主要工藝步驟包括:
[0030]S1:用高分子塑料制作所需尺寸的塑料基片1和塑料蓋片2，通過(guò)壓印的方法在塑料基片1上制備微通道結(jié)構(gòu)3。
[0031]S2:根據(jù)微通道結(jié)構(gòu)3的圖案及蓋片2的尺寸使用濺射+遮擋層技術(shù)制備圖案與塑料基片1上微流控芯片圖案相同的自蔓延多層膜環(huán)4，自蔓延多層膜環(huán)4的材料為Al-Ni合金；
[0032]S3:對(duì)塑料基片1和塑料蓋片2進(jìn)行平整化工藝和去污工藝，將自蔓延多層膜環(huán)4放置于塑料基片1和塑料蓋片2之間，且保證微流控結(jié)構(gòu)3、塑料基片1、塑料蓋片2以及自蔓延多層膜環(huán)4四者的邊緣相對(duì)準(zhǔn)，以形成封裝結(jié)構(gòu)；
[0033]S4:對(duì)步驟S3中所述封裝結(jié)構(gòu)施加0.1MPa的壓力，施壓時(shí)間約ls，利用直流電源產(chǎn)生的電火花透過(guò)塑料蓋片2引燃自蔓延多層膜環(huán)4，自蔓延多層膜環(huán)4燃燒并熔化界面處的塑料實(shí)現(xiàn)具有微通道結(jié)構(gòu)3的塑料基片1與塑料蓋片2的焊接，實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控芯片的封裝互連。
[0034]實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，塑料蓋片和塑料基片的互連強(qiáng)度高且對(duì)微通道結(jié)構(gòu)無(wú)損傷，沒(méi)有造成其堵塞，該封裝方法實(shí)現(xiàn)了微流控芯片的高可靠性封裝。
[0035]實(shí)施例2
[0036]如圖3所示，由玻璃蓋片5和硅晶圓基片6構(gòu)成的微流控芯片中，硅基片6上制備有微通道結(jié)構(gòu)7，與玻璃蓋片5共