[发明专利]微流控芯片表面处理结合热压的封装方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于微机电系统及分析检测领域，尤其涉及微流控芯片表面处理结合热压的封装方法，利用对封装材料的封装表面进行特定的工艺处理，使得表面物质活化或使表面附着一层微米级薄胶层，而完成芯片的封装。

(二)背景技术：

微流控技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，是生化检测、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。本发明涉及的微流控芯片是基于MEMS加工技术；研究微流控通道表面性能、微流控系统内的驱动和控制规律；建立样品预处理、混合、反应、分离、检测等功能单元为一体的微流控芯片集成技术。以该技术为应用基础的研究平台，充分发挥其对纳升级或皮升级流体的可操纵性，以及易于高通量化和功能化的特点，研究微通道的基本规律与特性，并与特异性免疫反应结合起来，用以监测抗原-抗体反应。

近年来，微机电系统(MEMS)、集成电路(IC)技术、纳米技术、分子生物学、材料学等领域取得了无可争议的进步和突破，将这些技术结合起来形成功能强大的片上系统，为生化免疫分析开创了新的突破口，集成微流控芯片正符合这种系统化的特点。集成微流控芯片是近年来在生命科学研究领域中崭露头角的一项新技术，它能制作成具有不同用途的全功能缩微芯片实验室。目前，芯片实验室分析已成为一个非常热门的研究领域。它之所以倍受人们关注是由其特点所决定的：(一)集成性：集成的单元部件越来越多，集成的规模也越来越大，功能也越来越强；(二)分析速度极快；(三)高通量；(四)微型化可携带，适于即时，在线与现场分析；(五)能耗低，物耗少，污染小，因而非常廉价，安全，被认为是一种环境友好的分析方法与“绿色”技术。因此，芯片实验室研究显得非常重要。例如，在生物医学领域，它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级，而且分析速度成倍提高，成本成倍下降；在化学领域它可以使以前需要在一个实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，在一块小的芯片上花很少量样品和试剂以很短的时间同时完成；在分析化学领域，它可以使以前大的分析仪器变成平方厘米尺寸规模的分析仪，将大大节约人力与物力资源和能源；在环境领域，它使现场分析及遥控环境分析成为可能。

微流控芯片研究技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，是生命科学、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。微流控分析系统在微型化、集成化和便携化方面的优势为其在生物医学、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物战剂的侦检等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。

围绕微流控芯片系统研究中的重要科学问题，以微流控技术为应用基础的研究平台，充分发挥其对纳升级或皮升级流体的可操纵性，以及易于高通量化和功能化的特点，建立微流控芯片加工技术；研究微流控通道表面性能、基本规律与特性、微流控系统内的驱动和控制规律；研究微-纳米通道的，通过多学科交叉研究，探索微球在微-纳系统中的精确定位操纵，建立样品预处理、混合、反应、分离、检测等功能单元为一体的微流控芯片集成系统，增强我国微流控生化分析集成系统研究的源头创新能力。当前，芯片实验室本身的一些理论和应用基础研究，制作工艺研究，适用新型材料开发等也在发展之中。例如，以芯片制作工艺而言，芯片制造已由手工为主的微机电(MEMS)技术生产逐渐朝自动化、数控化的亚紫外激光直接刻蚀微通道方向发展，同时其他技术如，压印技术(Imprint Lithography)等也广泛应用起来；芯片实验室的驱动源从以电渗流发展到流体动力、气压、重力、离心力、剪切力等多种手段。

现有微流控芯片的加工方法主要有：用微加工工艺，在硬质材料(如：硅、玻璃、金属等)上加工凸起的图形阳模，再以硅橡胶PDMS浇铸复制出凹下的微通道图形；或以该硬模具为压模，直接在热塑性材料上加热加压，实现图形转移；还可以，以微束准分子激光加工机直接在诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)及其他各种塑料、玻璃、金属、硅片上加工出微流控芯片图形。

芯片实验室所用材料由最初的价格较为昂贵的玻璃和硅片，发展成以便宜的聚合物为材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)及其他各种塑料等。

无论采用何种加工成形方法和材料，微流控芯片的封装过程都是必不可少的。特别是大批量生产，要充分考虑成品率和生产效率。所以针对不同的方法和不同材料组合制成的微流控芯片，发明一种经济高效统一的封装方法就成为必要的了。