[发明专利]一种微流控芯片

说明书

技术领域

本发明涉及微流控技术芯片领域，特别涉及一种基于PCB-PMMA材料可搭载电子元器件的微流控芯片。

背景技术

微流控芯片指的是在一块几平方厘米的芯片上构建的化学或生物实验室。它将化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控的流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。微流控芯片在装置上的主要特征是其容纳流体的有效结构(包括通道、反应室和其他某些功能部件)至少在一个维度上为微米级尺度。与宏观尺度的实验装置相比，微流控芯片的微米级结构显著增大了流体环境的面积/体积比例。这一变化在微流控系统中导致一系列与物体表面有关的、决定其特殊性能的特有效应。这些效应大多数使微流控芯片的分析性能显著超过宏观条件下的分析体系。

文献1(Becker H.Microfluidic Devices and SystemsII.1999,3877:74-79.)报道了一种有机玻璃板(PMMA)芯片，首先通过硅体刻蚀、软刻蚀、CNC加工等工艺制作硅、SU8、金属模板，通过热压变形将模板结构复制到PMMA板上，制作微通道结构，然后通过热压键合法将具有微通道结构PMMA板与另一块PMMA板密封键合。该微流控芯片由于需要加工模板，制作周期长、高昂的加工费与制作费、工艺复杂繁琐。并且，PMMA芯片上很难形成电路，需要通过磁控溅射、形成电极或电路，这一缺点使得PMMA微流控芯片不能搭载电子元器件，很难实现在线检测微流体信息。

中国专利201210446002.4公开了一种微流控芯片的制备方法，采用紫外固化胶作为胶黏剂，通过旋涂甩胶、紫外固化工艺将盖板与印刷电路板(PCB板)进行密封，然而旋涂甩胶工艺获得的胶层厚度不均匀，使得光刻胶容易将微通道结构堵塞，并且需要使用紫外灯照射实现紫外固化胶的固化，因此要求盖板透明，无法实现多层结构PCB微流控芯片的制备。

中国专利201010192151.3公开了一种超声驻波式微流控芯片，然而PCB电路与微流控芯片并非一个整体，需通过使用紧固件将微流控芯片与PCB板封装，这一工艺密封性不高，流体容易侧漏，并且微流控芯片与PCB电路连接是通过在芯片上光刻并磁控溅射电极，才能实现与PCB电路连接，工艺复杂繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片，所述的微流控芯片包括PMMA板、双面覆铜的PCB板、控制电路结构和电子元器件，PCB板和PMMA板通过双面丙烯酸酯压敏胶粘带热压固化后粘结密封形成微通道结构，其中，PCB板通过刻蚀铜层形成微流体通道及布设控制电路结构，控制电路结构上搭载有电子元器件。

本发明的一个具体实施例中，进一步地提供了一种浓度检测用的微流控芯片，所述微流控芯片包括第一层双面覆铜的PCB板、第一层PMMA板、第二层双面覆铜的PCB板、第二层PMMA板、第三层双面覆铜的PCB板、粘结PCB板和PMMA板的双面丙烯酸酯压敏胶粘带及相应的控制电路和电子元器件。

其中，所述的第一层双面覆铜的PCB板的上表面刻蚀有控制电路，控制电路的焊盘处贴装LED电子元器件，作为检测芯片的光源。第一层双面覆铜的PCB板上加工有出样孔和光路孔。

所述的第一层PMMA板上加工有与第一层双面覆铜的PCB板对应的出样孔。

所述的第二层双面覆铜的PCB板的上下表面均刻蚀有微沟槽，并加工有出样孔。

所述的第二层PMMA板上加工有与第三层双面覆铜的PCB板对应的进样孔。

所述的第三层双面覆铜的PCB板的下表面刻蚀有控制电路结构，并加工有光路孔，进样孔，控制电路结构的焊盘处贴装光敏电阻，将透过光信号转换成电信号。

各层PCB板与PMMA板之间通过双面丙烯酸酯压敏胶粘带热压固化后粘结密封形成微通道结构。电子元器件在PCB板与PMMA板粘结密封后在相应的控制电路的焊盘上进行贴装。

本发明的另一个具体实施例中，更进一步地提供了一种微阀控式微流控芯片，所述的微阀式微流控芯片包括PMMA板、第一层双面覆铜的PCB板、第二层双面覆铜的PCB板、第三层双面覆铜的PCB板、双面丙烯酸酯压敏胶粘带及相应的控制电路和电子元器件。

其中，所述的第一层双面覆铜的PCB板的上表面刻蚀有微通道，微通道两端加工有通孔，双面覆铜的PCB板的下表面以两个通孔为中心，刻蚀有双环和单环圆形阀结构。