一種光學(xué)微流控生物傳感器的封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學(xué)微流控生物傳感器的封裝方法，其特征是：通過在微流槽周圍制備環(huán)形的填充槽，用于注入膠體從而實現(xiàn)襯底粘合；由于兩襯底預(yù)先對準貼緊，后續(xù)注入的膠體僅留在填充槽內(nèi)，而不會擴散到兩個襯底之間的平面內(nèi)或微流槽內(nèi)。因此，本發(fā)明的封裝方法不會增加襯底間的距離或降低襯底間的平行度，從而解決傳感器封裝過程中膠體粘合所導(dǎo)致的兩襯底間距離和平行度難以控制的問題。
【專利說明】一種光學(xué)微流控生物傳感器的封裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)微流控生物傳感器制造過程中的封裝工序，用于提高傳感器的封 裝質(zhì)量和成品率。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于折射率檢測的光學(xué)微流控生物傳感器（Nature Photon. 2011，5 (10)， 591-597)，為疾病診斷、藥物開發(fā)和食品安全等提供無標記、實時動態(tài)、以及高效便捷的檢 測手段。該傳感器主要有三種類型：微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)；表面等離子體共振（SPR)結(jié)構(gòu)；以及 Fabry-P6rot(F_P)諧振腔結(jié)構(gòu)。
[0003] F-P諧振腔，其透射光譜對腔內(nèi)物質(zhì)的折射率非常敏感；而且諧振腔可以同時作 為微通道，與微流控芯片技術(shù)兼容（Appl.Phys.Lett.，2013，102 :163701)。為了提高F-P腔 傳感器的檢測精度，需要制備高品質(zhì)因子（即Q值）的F-P諧振腔，因此諧振腔中的兩個反 射鏡需要保持高度平行。這對器件的制備過程提出了嚴格的要求。
[0004] 如圖1所示，制備F-P腔傳感器需要經(jīng)過以下步驟：（1)在一個襯底上刻蝕凹槽作 為微流槽，（2)在兩個襯底上鍍光學(xué)薄膜作為反射鏡，（3)將兩個鍍膜的襯底鍵合（或粘合） 在一起。因此，最后的鍵合過程決定著F-P腔中的兩個反射鏡的平行度。
[0005] 鍵合工藝有兩種：直接鍵合與膠體粘合。直接鍵合工藝，需要將兩種材料貼緊，然 后通過高溫高壓將兩種材料融合在一起（Appl.Phys. Lett. ,2007,90 :161102)。這種高溫 高壓的工藝，通常會損壞襯底和反射鏡。膠體粘合工藝，則相對簡單、且不會損壞襯底或反 射鏡；但是會在兩個襯底之間引入一層較厚的膠體層（通常約幾十微米），并且該膠體層在 固化之前具有流動性，因此膠體層會使得兩個鏡子之間的距離和平行度很難控制（如圖2 所示）。
[0006] 為此，設(shè)計新的鍵合封裝方法，改善膠體粘合過程的可控性，實現(xiàn)高品質(zhì)因子的 F-P腔，從而提高傳感器的測試精度，這是本發(fā)明的創(chuàng)研動機。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明旨在解決上述傳感器鍵合封裝過程中的可控性問題，提出"一種光學(xué)微流 控生物傳感器的封裝方法"，通過在微流槽周圍制備環(huán)形的填充槽，用于注入膠體從而實現(xiàn) 襯底粘合，從而解決膠體鍵合所導(dǎo)致的兩襯底間距離和平行度難以控制的問題。
[0008] 本發(fā)明的封裝方法原理如圖3所示：在一個襯底上先刻蝕出微流槽和環(huán)形填充 槽，其中填充槽具有開口（圖3a);接著，將兩個襯底對準貼緊（圖3b);最后，從側(cè)壁的填充 槽開口處注入膠體、填滿填充槽，從而粘合兩襯底（圖3c)。
[0009] 圖3所示的封裝方法，由于兩襯底預(yù)先對準貼緊，后續(xù)注入的膠體僅留在填充槽 內(nèi)，而不會擴散到兩個襯底之間的平面內(nèi)或微流槽內(nèi)（圖4)。與圖2所示的常規(guī)封裝方法 相比，本發(fā)明的封裝方法不會增加襯底間的距離或降低襯底間的平行度。
[0010] 本發(fā)明所述的微流槽，用于流通生物樣品，以檢測樣品成份。
[0011] 本發(fā)明所述的填充槽，具有一個以上的開口（圖3a)，用于注入膠體。
[0012] 本發(fā)明所述的填充槽，通常采用環(huán)形圈結(jié)構(gòu)（圖3a)，用以密封微流槽。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 附圖，其被結(jié)合入并成為本說明書的一部分，示范了本發(fā)明的實施例，并與前述的 綜述和下面的詳細描述一起解釋本發(fā)明的原理。
[0014] 圖1為傳統(tǒng)的器件制造過程。
[0015] 圖2為傳統(tǒng)膠體粘合的器件截面圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明的器件封裝過程。
[0017] 圖3(a)為具有微流槽和環(huán)形填充槽結(jié)構(gòu)的襯底。
[0018] 圖3(b)為兩個襯底對準貼緊。
[0019] 圖3(c)為注入膠體粘合兩個襯底。
[0020] 圖4為本發(fā)明的器件截面圖。

【具體實施方式】
[0021] 為使得本發(fā)明的技術(shù)方案更加清晰，以下結(jié)合測試方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的

【具體實施方式】。
[0022] 例 1
[0023] 首先，在硅襯底上刻蝕出微流槽和環(huán)形填充槽結(jié)構(gòu)，其中填充槽具有兩個開口 (如圖3a)。
[0024] 其次，在玻璃襯底上打孔，并在玻璃襯底和硅襯底上鍍光學(xué)薄膜，然后將兩襯底對 準貼緊（如圖3b)。
[0025] 最后，從側(cè)面的填充槽開口處，將膠體注入填充槽，從而將兩個襯底緊密粘合在一 起（如圖3c)。
[0026] 例 2
[0027] 首先，在玻璃襯底上刻蝕出微流槽和環(huán)形填充槽結(jié)構(gòu)，其中填充槽具有兩個開口 (如圖3a)。
[0028] 其次，在另一玻璃襯底上打孔，并在兩個玻璃襯底上鍍光學(xué)薄膜，然后將兩襯底對 準貼緊（如圖3b)。
[0029] 最后，從側(cè)面的填充槽開口處，將膠體注入填充槽，從而將兩個襯底緊密粘合在一 起（如圖3c)。
[0030] 例 3
[0031] 首先，在硅襯底上刻蝕出微流槽和環(huán)形填充槽結(jié)構(gòu)，其中填充槽具有兩個開口 (如圖3a)。
[0032] 其次，在另一硅襯底上打孔，并在兩個硅襯底上鍍光學(xué)薄膜，然后將兩襯底對準貼 緊（如圖3b)。
[0033] 最后，從側(cè)面的填充槽開口處，將膠體注入填充槽，從而將兩個襯底緊密粘合在一 起（如圖3c)。
[0034] 綜上所述，本發(fā)明提供的測試方法和系統(tǒng)，通過引入光學(xué)相位和幅度調(diào)制器，實現(xiàn) 光信號的干涉和差分，有效消除光源波長和溫度的漂移所導(dǎo)致的測試誤差，從而大幅提高 測試的精度。
[0035] 以上所述是本發(fā)明應(yīng)用的技術(shù)原理和具體實例，依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想所做的等效變 換，只要其所運用的方案仍未超出說明書和附圖所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)， 特此說明。
【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)微流控生物傳感器的封裝方法，其特征是：通過在微流槽周圍制備環(huán)形的 填充槽，用于注入膠體從而實現(xiàn)兩個襯底間粘合；兩襯底預(yù)先對準貼緊，后續(xù)注入的膠體僅 留在填充槽內(nèi)，而不會擴散到兩個襯底之間的平面內(nèi)或微流槽內(nèi)。
2. 權(quán)利要求1所述的微流槽和填充槽，可以制備在同一個襯底上。
3. 權(quán)利要求1所述的微流槽和填充槽，可以分別制備在兩個不同襯底上。
4. 權(quán)利要求1所述的微流槽，用于流通生物樣品，以檢測樣品的濃度和成份。
5. 權(quán)利要求1所述的填充槽，具有一個以上的開口，用于注入膠體。
6. 權(quán)利要求1和5所述的填充槽，可以采用環(huán)形圈結(jié)構(gòu)，用以密封微流槽。
7. 權(quán)利要求1、2和3所述的襯底，可以采用硅、玻璃或石英材料。
8. 權(quán)利要求1和4所述的微流槽，可以在其表面或內(nèi)部鍍光學(xué)薄膜，用作光學(xué)反射鏡。
9. 權(quán)利要求1所述的封裝方法，不會增加兩個襯底之間的距離。
10. 權(quán)利要求1所述的封裝方法，不會降低兩個襯底之間的平行度。
【文檔編號】G01N21/41GK104122226SQ201310169091
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】黃輝, 渠波, 劉蓬勃 申請人:黃輝, 渠波, 劉蓬勃