[发明专利]一种用于微流控芯片键合强度测试的固定装置

说明书

技术领域

本发明属于微流控技术和微流控芯片键合强度领域，具体涉及一种用于微流控芯片键合强度测试的固定装置。

背景技术

微流控芯片概念的提出至今已有20余年，其微型化带来了良好的应用前景，因而逐渐成为科研前沿最关注的方向之一。微流控芯片的基质材料主要有各种玻璃、石英、硅片、聚合物材料、弹性材料和金属等，其制作技术已经相当成熟，无论是哪种类型的芯片制作方法，主体过程无非可以分为图形转移和键合两大步骤。键合即基片和盖片的密封，完成芯片的主体加工。键合质量的好坏直接影响芯片的使用寿命和应用范围，因此它是微流控芯片制作过程中至关重要的加工步骤。

在键合技术中，键合强度是一个非常重要的参数。它是表征键合效果好坏的一个重要技术指标：键合强度小，在加工和使用过程中两键合片很有可能会发生开裂、漏液等现象；只有键合强度大，才能保证产品的成品率和使用寿命。在工业中应用的许多器件都要求有强的键合强度和稳定的键合界面。对于键合强度的测量，现在已有很多种方法，有的是破坏性的，有的是非破坏性的，但是还存在很多问题：数据是在各自不同的工艺条件、试样尺寸和测试仪器下获得的，缺乏通用性和权威性；至今没有一个统一的标准来进行表征：有的方法是用使键合界面开裂所作的功来表征；有的方法是用使键合界面开裂所用的力来表征。这样不同的表征方法之间进行比较很不方便。

直拉法键合强度测试是指使用粘结剂将待测芯片粘结到拉力手柄上，然后通过拉伸拉力手柄来测量芯片键合失效时的最大应力，该方法克服了刀片插入法用于强键合片时刀片不能插入的缺点，是一种常用的见和强度测试方法。但这种方法却受到了拉力手柄粘合剂的限制,当键合强度大于粘合剂的粘黏度时,拉力手柄就会先于键合片开裂而脱离键合片,无法继续进行测量，而键合测试后粘结剂的去除和对芯片表面的破坏也在一定程度上限制着该方法的发展。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于微流控芯片键合强度测试的固定装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于微流控芯片键合强度测试的固定装置，该装置主要由支撑外壳1、夹板2和气阀组成；支撑外壳1的侧部设有多个夹板2，气阀并排列布在支撑外壳1的底部；气阀由吸盘3、中轴4、密封圈5、轴套6、弹簧7和导向圈8组成。气阀通过吸盘3安装在支撑外壳1上，吸盘3与中轴4连接，中轴4通过密封圈5与轴套6相配合，导向圈8设置在轴套6的顶部；密封圈5与导向圈8之间设有弹簧7；吸盘3与真空泵连接。

使用时，吸盘3与微流控芯片表面相接触；真空泵提供吸盘3的吸力，将微流控芯片表面清洁干净后，以大于弹簧7阻力的力将待测的微流控芯片按压到吸盘3上；吸盘3在外作用力的作用下带动中轴4运动；使密封圈5的密封作用失效，吸盘3内的气体被外接的真空泵吸走，使微流控芯片固定在吸盘3上，之后通过夹板2固定在拉伸试验机上，进行测试。待实验完成后，真空泵放气，再次以大于弹簧7阻力的力按压微流控芯片使气体充满吸盘3，之后便将微流控芯片取下。

只有当吸盘3受到到一定外力作用并产生一段位移后才能开启气阀，实现对微流控芯片的吸附固定；未产生位移的气阀在弹簧7的作用下保持关闭；使用完毕后通过真空泵端放气即可将微流控芯片从装置上取下，整个使用过程无需对微流控芯片进行其它加工。

在支撑外壳上焊接多个夹板2，通过改变固定装置在测试设备上的固定方式，实现微流控芯片多种方式的键合强度测试。

气阀由电气元件控制，通过可编程逻辑控制器等电子系统，替代机械开关控制气阀的开闭。

吸盘和气阀的数量、材质、尺寸、排列方式根据待测试样需要和测试仪器的尺寸进行相应的调整。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明中的固定装置可以固定任意具有光滑表面的微流控芯片，固定装置的固定对芯片产生破坏，固定面受力均匀，稳定性高。通过改变固定装置的安装方式可以测试如拉伸、剪切等不同形式的芯片键合强度。

(2)本发明中的固定装置适用于各类拉伸测试仪、扭转测试仪等常用应力检测设备，普遍性好，测量方法成熟规范，有益于促进微流控芯片键合强度测试的规范化。

附图说明

图1是固定装置主视图。

图2是固定装置左视图。

图3是固定装置俯视图。

图4是固定装置仰视图。

图5是固定装置自然状态剖视图。

图6是固定装置工作状态剖视图。