本發(fā)明涉及化工技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種微流控芯片用鍵合裝置。

背景技術(shù)：

我國在微流控分析芯片方面的研究起步較晚。目前，國內(nèi)使用的芯片，一部分是從國外購買，一部分是使用單位自己制作。關(guān)于微芯片的制作，還僅限于一些研究單位在實(shí)驗(yàn)室，非專業(yè)的少量手工制作，所采用的設(shè)備多是對(duì)小型壓片機(jī)的簡單改制，加工質(zhì)量難以保證，加工效率及其緩慢，其工作效率均較低，并且某些設(shè)備沒有提供真空環(huán)境，會(huì)使鍵合后的芯片中出現(xiàn)氣泡。

綜上所述，如何有效地解決鍵合設(shè)備工作效率低、加工質(zhì)量難以保證等問題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種微流控芯片用鍵合裝置，以解決鍵合設(shè)備工作效率低、加工質(zhì)量難以保證等問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種微流控芯片用鍵合裝置，包括預(yù)熱組件、上面板和下面板：

所述上面板和所述下面板間設(shè)有導(dǎo)柱，所述導(dǎo)柱上套裝有相對(duì)設(shè)置、用于對(duì)芯片進(jìn)行鍵合的上壓頭組件和下壓頭組件，所述上壓頭組件與動(dòng)力裝置連接以在其帶動(dòng)下沿所述導(dǎo)柱滑動(dòng)對(duì)所述芯片進(jìn)行鍵合；

所述預(yù)熱組件包括推料件和用于對(duì)所述芯片進(jìn)行預(yù)加熱的預(yù)熱件，所述推料件將經(jīng)所述預(yù)熱件預(yù)熱后的所述芯片推送至所述下壓頭組件內(nèi)進(jìn)行鍵合。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述動(dòng)力裝置包括與所述上壓頭組件連接的傳動(dòng)桿，所述傳動(dòng)桿經(jīng)平衡器組件與所述上壓頭組件連接，所述平衡器組件包括平衡器支撐板和與其固定連接的平衡器，所述平衡器支撐板與所述上壓頭組件固定連接，所述平衡器支撐板與所述導(dǎo)柱套裝沿其上下滑動(dòng)。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述平衡器支撐板與所述上壓頭組件間的所述導(dǎo)柱上套設(shè)有緩沖彈簧，所述平衡器支撐板與所述上壓頭組件間設(shè)置有用于對(duì)所述平衡器支撐板的最大下壓距離進(jìn)行限位的限位螺釘。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述下面板與所述下壓頭組件間設(shè)置有壓力傳感器，所述下面板上設(shè)置有用于放置所述壓力傳感器的墊板。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述上面板與所述下面板形成的腔體為真空腔體。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述上面板和所述傳動(dòng)桿間設(shè)置有動(dòng)密封組件，所述動(dòng)密封組件包括法蘭和多個(gè)交錯(cuò)設(shè)置的密封圈和墊圈，所述法蘭與所述上面板螺紋連接。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述上壓頭組件和所述下壓頭組件分別包括第一加熱板和熱交換板，所述第一加熱板內(nèi)設(shè)有熱電制冷器，所述熱交換板內(nèi)設(shè)有用于調(diào)控溫度速率的通水管路。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述預(yù)熱件包括第二加熱板和設(shè)于所述第二加熱板上方的料斗。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述上壓頭組件和所述下壓頭組件分別經(jīng)導(dǎo)套與所述導(dǎo)柱套裝。

優(yōu)選地，在上述微流控芯片用鍵合裝置中，所述動(dòng)力裝置包括電機(jī)和絲桿，所述絲桿與所述傳動(dòng)桿可拆卸的固定連接。

本發(fā)明提供的微流控芯片用鍵合裝置，包括預(yù)熱組件、上面板和下面板。其中，上面板和下面板間設(shè)有導(dǎo)柱，導(dǎo)柱上套裝有相對(duì)設(shè)置、用于對(duì)芯片進(jìn)行鍵合的上壓頭組件和下壓頭組件，上壓頭組件與動(dòng)力裝置連接以在其帶動(dòng)下沿著導(dǎo)柱滑動(dòng)對(duì)芯片進(jìn)行鍵合，預(yù)熱組件包括推料件和預(yù)熱件，推料件將經(jīng)預(yù)熱件預(yù)熱后的芯片推送至下壓頭組件內(nèi)進(jìn)行鍵合。應(yīng)用本發(fā)明提供的微流控芯片用鍵合裝置，通過預(yù)熱件對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)熱，再通過壓頭組件進(jìn)行鍵合，減小芯片送入壓頭組件后的升溫時(shí)間，加熱時(shí)所需升高的溫度少，提高鍵合效率，且可批次鍵合芯片，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的微流控芯片用鍵合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)熱件的安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中a處局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的動(dòng)密封組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的絲桿與傳動(dòng)桿的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記如下：

下面板1、墊板2、下壓墊板3、熱交換板4、第一加熱板5、平衡器支撐板6、限壓螺釘7、上面板8、動(dòng)密封組件9、平衡器10、導(dǎo)柱11、緩沖彈簧12、稱重傳感器13、螺旋升降機(jī)支撐板14、螺旋升降機(jī)15、聯(lián)軸器16、力矩電機(jī)17、電機(jī)安裝架18、推料件19、料斗20、第二加熱板21、預(yù)粘芯片22、出料氣缸23、導(dǎo)套24、緊定螺釘25、法蘭26、墊圈27、密封圈28、螺母29、傳動(dòng)桿連接法蘭30、緩沖墊片31、螺栓組32、絲桿連接法蘭33、絲桿34。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種微流控芯片用鍵合裝置，以解決鍵合設(shè)備工作效率低、加工質(zhì)量難以保證等問題。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在一種具體的實(shí)施方式中，請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的微流控芯片用鍵合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明提供的微流控芯片用鍵合裝置，包括預(yù)熱組件、上面板8和下面板1。上面板8和下面板1間設(shè)有導(dǎo)柱11，一般的，導(dǎo)柱11可與其通過螺紋連接，導(dǎo)柱11上套裝有上壓頭組件和下壓頭組件，二者相對(duì)設(shè)置以對(duì)芯片進(jìn)行鍵合，上壓頭組件與動(dòng)力裝置連接以在其帶動(dòng)下沿導(dǎo)柱11滑動(dòng)對(duì)芯片進(jìn)行鍵合，動(dòng)力裝置可以為電機(jī)等，只要能夠?qū)ρb置提供動(dòng)力即可，對(duì)具體的實(shí)現(xiàn)形式不作限定。優(yōu)選地，導(dǎo)柱11可以為兩個(gè)或四個(gè)，對(duì)上面板8和下面板1進(jìn)行支撐，壓頭組件和導(dǎo)柱11可通過滑軌等形式進(jìn)行設(shè)置，以便于壓頭組件在其上的滑動(dòng)，保證上下壓頭組件間的平行度，可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)置滑動(dòng)方式。

如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)熱件的安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖。預(yù)熱組件的推料件19可優(yōu)選為推桿，在其他實(shí)施例中也可以為氣缸等，將芯片的基片和蓋片經(jīng)過預(yù)粘以后疊在一起，形成預(yù)粘芯片22，預(yù)熱件對(duì)預(yù)粘芯片22進(jìn)行加熱至預(yù)設(shè)溫度，推桿將加熱后的芯片推入至壓頭組件內(nèi)，再將其加熱到一定的溫度后即可進(jìn)行熱壓鍵合，在進(jìn)行對(duì)預(yù)粘芯片22加熱的同時(shí)，壓頭組件可同時(shí)進(jìn)行上一個(gè)芯片的鍵合，縮短鍵合時(shí)間，提高鍵合效率。

該裝置通過預(yù)熱件對(duì)預(yù)熱待鍵合預(yù)粘芯片22進(jìn)行預(yù)熱，縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，并通過導(dǎo)柱11保證壓頭組件間的平行度。

具體的，動(dòng)力裝置包括與上壓頭組件連接的傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿經(jīng)平衡器組件與上壓頭組件連接，平衡器組件包括平衡器支撐板6和與其固定連接的平衡器10，平衡器支撐板6與上壓頭組件固定連接，平衡器支撐板6與導(dǎo)柱11套裝沿其上下滑動(dòng)。

為了在下壓過程中，施加在壓頭組件上的壓力均衡，通過傳動(dòng)桿連接平衡器組件達(dá)到上述目的，平衡器10與傳動(dòng)桿一般通過可拆卸連接件進(jìn)行固定，平衡器10通過平衡器支撐板6與上壓頭組件固定連接，平衡器支撐板6套裝在導(dǎo)柱11上在傳動(dòng)桿的帶動(dòng)下上下滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)上壓頭組件進(jìn)行滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，平衡器支撐板6與上壓頭組件間的導(dǎo)柱11上套設(shè)有緩沖彈簧12，平衡器支撐板6與上壓頭組件間設(shè)置有用于對(duì)平衡器支撐板6的最大下壓距離進(jìn)行限位的限壓螺釘7。

在傳動(dòng)桿下壓時(shí)，分配在緩沖彈簧12的壓力均衡，以保證上壓頭組件和下壓頭組件之間的平行，且緩沖彈簧12避免上壓頭組件與芯片接觸時(shí)產(chǎn)生剛性碰撞，損壞芯片和鍵合裝置，緩沖彈簧12的一端可預(yù)埋在上壓頭組件內(nèi)。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可以選擇其他形式的緩沖裝置，或者不進(jìn)行上述設(shè)置，此處僅為較為優(yōu)選的實(shí)施方案，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

為了對(duì)平衡器10的最大下壓距離進(jìn)行限制，在平衡器支撐板6和上壓頭組件間設(shè)置限壓螺釘7，限制上壓頭組件和下壓頭組件之間產(chǎn)生的最大壓力，同時(shí)限壓螺釘7對(duì)緩沖彈簧12進(jìn)行預(yù)壓，提高系統(tǒng)剛度。

更進(jìn)一步地，下面板1與下壓頭組件間設(shè)置有稱重傳感器13，下面板1上設(shè)置有用于放置稱重傳感器13的墊板2。

通過稱重傳感器13對(duì)壓頭組件的壓力進(jìn)行測量，與控制系統(tǒng)通過負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的精確控制，稱重傳感器13底面安裝在墊板2上，二者的接觸面經(jīng)過精加工處理，有利于提高稱重傳感器13的精度及使用壽命，稱重傳感器13與下壓頭組件間設(shè)置下壓墊板3，下壓墊板3與稱重傳感器13的上表面連接，接觸面也經(jīng)過精加工處理。

具體的，上面板8與下面板1形成的腔體為密閉腔體。通過將上面板8和下面板1所形成的腔體形成密閉腔體，并將內(nèi)部抽成真空，將整個(gè)鍵合過程在真空環(huán)境下完成，可以保證鍵合后的芯片質(zhì)量。

進(jìn)一步地，上面板8和傳動(dòng)桿間設(shè)置有動(dòng)密封組件9，動(dòng)密封組件9包括法蘭26和多個(gè)交錯(cuò)設(shè)置的密封圈28和墊圈27，法蘭26與上面板8螺紋連接。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，在上面板8和傳動(dòng)桿間設(shè)置動(dòng)密封組件9，以保證腔體的密閉性，如圖5所示，其中，動(dòng)密封組件9包括法蘭26，法蘭26套裝在傳動(dòng)桿上與上面板8通過緊定螺釘25固定連接，上面板8與傳動(dòng)桿間設(shè)有多個(gè)交錯(cuò)設(shè)置的密封圈28和墊圈27，以保證裝置的密閉性，當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，其具體的形式不作限定，只要能夠達(dá)到相同的技術(shù)效果即可，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

在一種實(shí)施例中，通過三組密封圈28和墊圈27的組合，在其內(nèi)部涂上密封脂，再經(jīng)法蘭26壓緊固定后實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)桿的動(dòng)密封。同時(shí)傳動(dòng)桿的表面經(jīng)精加工和熱處理，以便更好地保持腔體的密封性。

在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，上壓頭組件和下壓頭組件分別包括第一加熱板5和熱交換板4，第一加熱板5內(nèi)設(shè)有熱電制冷器，熱交換板4內(nèi)設(shè)有用于調(diào)控溫度速率的通水管路。

一般的，第一加熱板5內(nèi)部加工有溝槽，用于安裝熱電制冷器，四個(gè)熱電制冷器并聯(lián)設(shè)置，在提高升溫降溫效率的同時(shí)，也有利于控制系統(tǒng)控制升溫和降溫的速率，熱交換板4兩端加工有熱交換介質(zhì)水流通道，端口安裝有水管轉(zhuǎn)接頭，當(dāng)?shù)谝患訜岚?向上端面提供熱量時(shí)，熱交換板4中的水流提供熱量；當(dāng)?shù)谝患訜岚?對(duì)上端面進(jìn)行降溫時(shí)，熱交換板4中的水流帶走熱量。第一加熱板5和熱交換板4之間的非熱電致冷器工作區(qū)域裝有隔熱毛氈，以此提高升溫和降溫效率。

可以理解的是，上壓頭組件中的熱交換板4與限位螺釘連接，在熱交換板4與導(dǎo)柱11的連接處可設(shè)置凹槽以放置緩沖彈簧12，可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)置。半導(dǎo)體熱電致冷器不但具有良好的升溫、降溫性能，而且可以方便的進(jìn)行控制。只要控制好熱交換板4內(nèi)部循環(huán)水的流速，就可以很好的控制升溫和降溫的速率。采用熱電致冷器的升溫、降溫方式，升溫、降溫速率的可控性好。

具體的，預(yù)熱件包括第二加熱板21和設(shè)于第二加熱板21上方的料斗20。料斗20內(nèi)可放置多個(gè)預(yù)粘芯片22，第二加熱板21間料斗20中最下面的芯片加熱至一定程度，以減少到達(dá)第一加熱板5后的加熱時(shí)間，推料件19將底部已經(jīng)加熱后的芯片推入至加熱板。

進(jìn)一步地，如圖4所示，上壓頭組件和下壓頭組件分別經(jīng)導(dǎo)套24與導(dǎo)柱11套裝。導(dǎo)柱11與導(dǎo)套24間精密配合，偏差小以滿足加熱板之間的平行度要求。導(dǎo)套24通過填埋安裝的方式安裝于第一加熱板5和熱交換板4之間，節(jié)省空間，同時(shí)導(dǎo)套24為緩沖彈簧12的直接受力對(duì)象，作用力作用至第一加熱板5上，沒有對(duì)第一加熱板5和熱交換板4之間的熱電制冷器產(chǎn)生壓力，有利于提高其使用壽命。

更進(jìn)一步地，如圖2和圖6所示，動(dòng)力裝置包括力矩電機(jī)17和絲桿34，絲桿34與傳動(dòng)桿可拆卸的固定連接。動(dòng)力裝置將絲桿34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳動(dòng)桿的軸向運(yùn)動(dòng)，以滿足功能要求，具體的，螺旋升降機(jī)支撐板14上安裝有螺旋升降機(jī)和力矩電機(jī)17，力矩電機(jī)17通過電機(jī)安裝架18安裝、固定在螺旋升降機(jī)支撐板14上。力矩電機(jī)17與螺旋升降機(jī)15之間通過聯(lián)軸器16進(jìn)行連接，通過一系列結(jié)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳動(dòng)桿的上下運(yùn)動(dòng)。通過上面板8上裝配的動(dòng)密封組件9，在傳動(dòng)桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)保證系統(tǒng)的密封性，通過導(dǎo)柱11保證第一加熱板5之間在相對(duì)移動(dòng)時(shí)的平行度。

具體的，絲桿34和傳動(dòng)桿間通過連接裝置固定，絲桿34通過銷釘固定在絲桿連接法蘭33上，傳動(dòng)桿通過螺母29和墊圈27連接在傳動(dòng)桿連接法蘭30上。傳動(dòng)桿頸部與傳動(dòng)桿連接法蘭30之間是間隙配合，使傳動(dòng)桿可以繞傳動(dòng)桿連接法蘭30相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。絲桿連接法蘭33與傳動(dòng)桿連接法蘭30之間安裝有緩沖墊片31，可使二者在運(yùn)動(dòng)過程中承受一定的徑向震動(dòng)。絲桿連接法蘭33與傳動(dòng)桿連接法蘭30通過六組螺栓組32連接，可有效地保證連接強(qiáng)度和剛度。

在一種具體的實(shí)施例中，第二加熱板21對(duì)料斗20中的預(yù)粘芯片22進(jìn)行加熱，推料件19將預(yù)粘芯片22推入至第一加熱板5中，動(dòng)力裝置帶動(dòng)傳動(dòng)桿上下滑動(dòng)，上壓頭組件中的第一加熱板5在導(dǎo)柱11上向下滑動(dòng)，在一定的壓力和溫度下保持一定時(shí)間，電機(jī)反轉(zhuǎn)，將下壓模組提拉到固定的位置后，完成對(duì)芯片的鍵合。出料氣缸23將鍵合完成后的芯片推出第一加熱板5，預(yù)熱可與鍵合同步進(jìn)行，減少預(yù)粘芯片22送入第一加熱板5后的升溫時(shí)間，而且降溫時(shí)沒必要將溫度降至室溫，只要適當(dāng)溫度下芯片恢復(fù)剛性即可推出，這樣加熱時(shí)所需升高的溫度較少，大大提高了鍵合效率。

該裝置通過內(nèi)嵌熱電制冷器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升溫和降溫，通過控制熱交換板4中循環(huán)水的流速，控制升溫和降溫速率，通過對(duì)芯片預(yù)熱及批次鍵合芯片的方式，減少升、降溫的頻率，以此提高鍵合頻率；通過真空腔體提高聚合物微流控芯片的成品率和成品質(zhì)量。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。