一种微流控芯片对准键合装置的制作方法

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1.本实用新型属于芯片对准键合技术领域，具体涉及一种微流控芯片对准键合装置。

背景技术：

2.微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。
3.微流控芯片的对准方法主要分为基于层间特殊结构的自主对准方法和基于视觉与对准装置的辅助对准方法。基于层间结构的自主对准指的是仅利用两层上加工出的正、负配合结构或者内置的磁引导装置，通过层间润滑实现两层微流控芯片的自主对准，该方法虽然操作简单，不需要人工的辅助对准，但是由于对准精度较低，其只适用于微结构尺寸较大的芯片层间对准，无法满足尺寸小、集成度高的微流控芯片的组装与制造。
4.基于视觉与对准装置的辅助对准方法主要是根据体式显微镜下观察两层透明芯片上对准标记的相对位置，通过手动调节上下层芯片夹持装置来实现微结构的人工辅助对准。虽然该方法的对准精度较高，但由于人工观察与操作过程比较费时，导致表面改性后的芯片暴露于空气过久而容易失效，使得后期的层间永久键合效果不佳，容易造成层间的微通道泄露等多种问题。另外，该方法型底座不能配备有背光灯，因此不利于体式显微镜下对准时对样品的采光,此外，为了通过提高两层芯片的整体温度来提高层间永久键合能力与强度，已对准却未粘连的两层微流控芯片在被移动至热板或热箱的过程中，会因层间表面活性稳定剂的润滑与外部的扰动而发生偏移，也导致了对准精度的降低。

技术实现要素：

5.为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种微流控芯片对准键合装置。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种微流控芯片对准键合装置，包括工作台，所述工作台的上表面安装有二维位移台，所述二维位移台的上表面安装有高精度旋转台，所述高精度旋转台的输出轴与下平台下表面的中心处固接，所述下平台的上表面开设有移动槽，所述移动槽的内部设置有定位组件，所述工作台的内部设置有升降组件，所述升降组件的右侧面设置有固定板，所述固定板的右侧面固接有移动架，所述移动架的内部设置有固定组件，所述工作台的左侧面开设有安装槽，所述工作台右侧面的上侧安装有体式显微镜。
7.优选的，所述定位组件包括与移动槽内壁右侧面转动连接的螺杆a，所述螺杆a的左端穿过隔板a右侧面卡接的轴承与螺杆b的右端固接，所述螺杆b的左端穿过移动槽内壁左侧面卡接的轴承与步进电机a的输出轴固接，所述螺杆a和螺杆b的外表面均螺纹连接有
螺纹套a，且两个所述螺纹套a的上表面分别与两个夹板的下表面固接，所述步进电机a安装在下平台的左侧面，所述隔板a的正面和背面分别与移动槽内壁的正面和背面固接，所述螺杆a和螺杆b的螺纹方向相反。
8.优选的，所述升降组件包括与工作台内壁下表面转动连接的螺杆c，所述螺杆c的顶端穿过工作台内壁上表面卡接的轴承与步进电机b的输出轴固接，所述步进电机b安装在安装槽内壁的下表面，所述螺杆c的外表面螺纹连接有螺纹套b，所述螺纹套b的右侧面与固定板的左侧面固接。
9.优选的，所述二维位移台的上表面安装有底灯，所述下平台的下表面安装有加热板。
10.优选的，所述固定组件包括与移动架内壁背面转动连接的螺杆f，所述螺杆f正面的一端穿过隔板b背面卡接的轴承与螺杆e背面的一端固接，所述螺杆e正面的一端穿过移动架内壁正面卡接的轴承与步进电机d的输出轴固接，所述步进电机d安装在移动架的正面，所述螺杆e和螺杆f的外表面均螺纹连接有螺纹套d，且两个所述螺纹套d的右侧面分别与两个凹槽的组从面固接，所述螺杆e和螺杆f的螺纹方向相反。
11.优选的，所述凹槽的上表面与固定架的下表面固接，所述固定架的右侧面安装有步进电机c，所述步进电机c的输出轴穿过固定架右侧面安装的轴承与螺杆d的右端固接，所述螺杆d的外表面螺纹连接有螺纹套c，所述螺纹套c的下表面与推板的上表面固接，所述推板的下表面穿过凹槽上表面开设的限位槽与凹槽内壁的下表面滑动连接。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.本实用新型，通过将下微流芯片放置在下平台上表面，步进电机a带动两个夹板相互靠近对下微流芯片进行夹持定位，纠正其在放置时产生的偏斜，步进电机d带动两个凹槽对上微流芯片和基材进行夹持固定，底灯可通过透明玻璃下平台进行强光照明，用体式显微镜进行肉眼观察，在体式显微镜下，可以很清晰地看到硅基材上的图案，从而进行快速准确地对准，步进电机c启动带动基材和上微流芯片向右移动，以下微流芯片为基准，与下微流芯片进行对准键合，对准快速，缩短等离子体处理的表面在空气中暴露的时间，提高芯片键合几率和强度。
14.本实用新型，通过设置底灯、加热板，底灯可通过透明玻璃下平台进行强光照明，然后用体式显微镜进行肉眼观察，在体式显微镜下，可以很清晰地看到硅基材上的图案，从而快速准确地对准，在下平台的下表面安装加热板，加热板在原位对上微流芯片和下微流芯片进行加热来稳定层间永久键合，实现两层微流控芯片的精确、快速、稳定组装，避免微流控芯片在被移动至热板或热箱的过程中，因层间表面活性稳定剂的润滑与外部的扰动发生偏移，导致对准精度的降低。
附图说明
15.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型中正视的剖面结构示意图；
18.图3为本实用新型中固定组件的立体结构示意图；
19.图4为本实用新型中定位组件的立体结构示意图；
20.图5为本实用新型中俯视的剖面结构示意图；
21.图中：1、工作台；2、二维位移台；3、高精度旋转台；4、底灯；5、加热板；
22.定位组件：61、螺杆a；62、螺杆b；63、隔板a；64、螺纹套a；65、夹板；66、步进电机a；
23.升降组件：71、螺杆c；72、螺纹套b；73、步进电机b；
24.8、安装槽；9、固定板；10、移动架；11、体式显微镜；12、凹槽；13、固定架；
25.固定组件：141、步进电机c；142、螺杆d；143、推板；144、螺纹套c；145、步进电机d；146、螺杆e；147、螺杆f；148、螺纹套d；149、隔板b；
26.15、下平台；16、移动槽。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例
29.请参阅图1-5，本实用新型提供以下技术方案：一种微流控芯片对准键合装置，包括工作台1，所述工作台1的上表面安装有二维位移台2，所述二维位移台2的上表面安装有高精度旋转台3，所述高精度旋转台3的输出轴与下平台15下表面的中心处固接，所述下平台15的上表面开设有移动槽16，所述移动槽16的内部设置有定位组件，所述工作台1的内部设置有升降组件，所述升降组件的右侧面设置有固定板9，所述固定板9的右侧面固接有移动架10，所述移动架10的内部设置有固定组件，所述工作台1的左侧面开设有安装槽8，所述工作台1右侧面的上侧安装有体式显微镜11。
30.具体的，通过设置所述定位组件包括与移动槽16内壁右侧面转动连接的螺杆a61，所述螺杆a61的左端穿过隔板a63右侧面卡接的轴承与螺杆b62的右端固接，所述螺杆b62的左端穿过移动槽16内壁左侧面卡接的轴承与步进电机a66的输出轴固接，所述螺杆a61和螺杆b62的外表面均螺纹连接有螺纹套a64，且两个所述螺纹套a64的上表面分别与两个夹板65的下表面固接，所述步进电机a66安装在下平台15的左侧面，所述隔板a63的正面和背面分别与移动槽16内壁的正面和背面固接，所述螺杆a61和螺杆b62的螺纹方向相反；
31.将下微流芯片放置在下平台15上表面，步进电机a66带动螺杆a61和螺杆b62旋转，螺杆a61和螺杆b62旋转带动两个螺纹套a64相互靠近，两个螺纹套a64相互靠近对下微流芯片进行夹持定位，纠正其在放置时产生的偏斜。
32.具体的，通过设置所述升降组件包括与工作台1内壁下表面转动连接的螺杆c71，所述螺杆c71的顶端穿过工作台1内壁上表面卡接的轴承与步进电机b73的输出轴固接，所述步进电机b73安装在安装槽8内壁的下表面，所述螺杆c71的外表面螺纹连接有螺纹套b72，所述螺纹套b72的右侧面与固定板9的左侧面固接；
33.步进电机b73带动螺杆c71旋转，螺杆c71旋转带动螺纹套b72向下移动，螺纹套b72向下移动带动固定板9、凹槽12和上微流芯片向下移动，对上微流芯片和下微流芯片进行键合；
34.同时根据工人不同的工作习惯对上微流芯片和下微流芯片之间的距离进行调节，便于工人安放，调整、对准上微流芯片和下微流芯片。
35.具体的，通过设置所述二维位移台2的上表面安装有底灯4，所述下平台15的下表面安装有加热板5；
36.底灯4为耐高温阵列灯，可通过透明玻璃下平台15进行强光照明，然后用体式显微镜11进行肉眼观察，在体式显微镜11下，可以很清晰地看到硅基材上的图案，从而进行快速准确地对准；
37.通过在下平台15的下表面安装加热板5，加热板5在原位对上微流芯片和下微流芯片进行加热来稳定层间永久键合，从而实现两层微流控芯片的精确、快速、稳定组装，避免微流控芯片在被移动至热板或热箱的过程中，因层间表面活性稳定剂的润滑与外部的扰动发生偏移，导致对准精度的降低。
38.具体的，通过设置所述固定组件包括与移动架10内壁背面转动连接的螺杆f147，所述螺杆f147正面的一端穿过隔板b149背面卡接的轴承与螺杆e146背面的一端固接，所述螺杆e146正面的一端穿过移动架10内壁正面卡接的轴承与步进电机d145的输出轴固接，所述步进电机d145安装在移动架10的正面，所述螺杆e146和螺杆f147的外表面均螺纹连接有螺纹套d148，且两个所述螺纹套d148的右侧面分别与两个凹槽12的组从面固接，所述螺杆e146和螺杆f147的螺纹方向相反；
39.步进电机d145带动螺杆e146和螺杆f147旋转，螺杆e146和螺杆f147旋转带动两个螺纹套d148相互靠近，两个螺纹套d148相互靠近带动两个凹槽12对上微流芯片和基材进行夹持固定。
40.具体的，通过设置所述凹槽12的上表面与固定架13的下表面固接，所述固定架13的右侧面安装有步进电机c141，所述步进电机c141的输出轴穿过固定架13右侧面安装的轴承与螺杆d142的右端固接，所述螺杆d142的外表面螺纹连接有螺纹套c144，所述螺纹套c144的下表面与推板143的上表面固接，所述推板143的下表面穿过凹槽12上表面开设的限位槽与凹槽12内壁的下表面滑动连接；
41.步进电机c141启动带动螺杆d142旋转，螺杆d142旋转带动螺纹套c144向右移动，螺纹套c144向右移动带动基材和上微流芯片向右移动，与下微流芯片进行对准。
42.本实用新型的工作原理及使用流程：
43.本实用新型，在使用时；
44.将下微流芯片放置在下平台15上表面，步进电机a66带动螺杆a61和螺杆b62旋转，螺杆a61和螺杆b62旋转带动两个螺纹套a64相互靠近，两个螺纹套a64相互靠近对下微流芯片进行夹持定位，纠正其在放置时产生的偏斜，步进电机d145带动螺杆e146和螺杆f147旋转，螺杆e146和螺杆f147旋转带动两个螺纹套d148相互靠近，两个螺纹套d148相互靠近带动两个凹槽12对上微流芯片和基材进行夹持固定，底灯4为耐高温阵列灯，可通过透明玻璃下平台15进行强光照明，然后用体式显微镜11进行肉眼观察，在体式显微镜11下，可以很清晰地看到硅基材上的图案，从而进行快速准确地对准，步进电机c141启动带动螺杆d142旋转，螺杆d142旋转带动螺纹套c144向右移动，螺纹套c144向右移动带动基材和上微流芯片向右移动，以下微流芯片为基准，与下微流芯片进行对准，步进电机b73带动螺杆c71旋转，螺杆c71旋转带动螺纹套b72向下移动，螺纹套b72向下移动带动固定板9、凹槽12和上微流
芯片向下移动，对上微流芯片和下微流芯片进行键合，加热板5在原位对上微流芯片和下微流芯片进行加热来稳定层间永久键合，从而实现两层微流控芯片的精确、快速、稳定组装。
45.涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
46.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种微流控芯片对准键合装置，包括工作台(1)，其特征在于：所述工作台(1)的上表面安装有二维位移台(2)，所述二维位移台(2)的上表面安装有高精度旋转台(3)，所述高精度旋转台(3)的输出轴与下平台(15)下表面的中心处固接，所述下平台(15)的上表面开设有移动槽(16)，所述移动槽(16)的内部设置有定位组件，所述工作台(1)的内部设置有升降组件，所述升降组件的右侧面设置有固定板(9)，所述固定板(9)的右侧面固接有移动架(10)，所述移动架(10)的内部设置有固定组件，所述工作台(1)的左侧面开设有安装槽(8)，所述工作台(1)右侧面的上侧安装有体式显微镜(11)。2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片对准键合装置，其特征在于：所述定位组件包括与移动槽(16)内壁右侧面转动连接的螺杆a(61)，所述螺杆a(61)的左端穿过隔板a(63)右侧面卡接的轴承与螺杆b(62)的右端固接，所述螺杆b(62)的左端穿过移动槽(16)内壁左侧面卡接的轴承与步进电机a(66)的输出轴固接，所述螺杆a(61)和螺杆b(62)的外表面均螺纹连接有螺纹套a(64)，且两个所述螺纹套a(64)的上表面分别与两个夹板(65)的下表面固接，所述步进电机a(66)安装在下平台(15)的左侧面，所述隔板a(63)的正面和背面分别与移动槽(16)内壁的正面和背面固接，所述螺杆a(61)和螺杆b(62)的螺纹方向相反。3.根据权利要求1所述的一种微流控芯片对准键合装置，其特征在于：所述升降组件包括与工作台(1)内壁下表面转动连接的螺杆c(71)，所述螺杆c(71)的顶端穿过工作台(1)内壁上表面卡接的轴承与步进电机b(73)的输出轴固接，所述步进电机b(73)安装在安装槽(8)内壁的下表面，所述螺杆c(71)的外表面螺纹连接有螺纹套b(72)，所述螺纹套b(72)的右侧面与固定板(9)的左侧面固接。4.根据权利要求1所述的一种微流控芯片对准键合装置，其特征在于：所述二维位移台(2)的上表面安装有底灯(4)，所述下平台(15)的下表面安装有加热板(5)。5.根据权利要求1所述的一种微流控芯片对准键合装置，其特征在于：所述固定组件包括与移动架(10)内壁背面转动连接的螺杆f(147)，所述螺杆f(147)正面的一端穿过隔板b(149)背面卡接的轴承与螺杆e(146)背面的一端固接，所述螺杆e(146)正面的一端穿过移动架(10)内壁正面卡接的轴承与步进电机d(145)的输出轴固接，所述步进电机d(145)安装在移动架(10)的正面，所述螺杆e(146)和螺杆f(147)的外表面均螺纹连接有螺纹套d(148)，且两个所述螺纹套d(148)的右侧面分别与两个凹槽(12)的组从面固接，所述螺杆e(146)和螺杆f(147)的螺纹方向相反。6.根据权利要求5所述的一种微流控芯片对准键合装置，其特征在于：所述凹槽(12)的上表面与固定架(13)的下表面固接，所述固定架(13)的右侧面安装有步进电机c(141)，所述步进电机c(141)的输出轴穿过固定架(13)右侧面安装的轴承与螺杆d(142)的右端固接，所述螺杆d(142)的外表面螺纹连接有螺纹套c(144)，所述螺纹套c(144)的下表面与推板(143)的上表面固接，所述推板(143)的下表面穿过凹槽(12)上表面开设的限位槽与凹槽(12)内壁的下表面滑动连接。

技术总结

本实用新型属于芯片对准键合技术领域，尤其为一种微流控芯片对准键合装置，包括工作台，所述工作台的上表面安装有二维位移台，通过将下微流芯片放置在下平台上表面，步进电机a带动两个夹板相互靠近对下微流芯片进行夹持定位，纠正其在放置时产生的偏斜，步进电机d带动两个凹槽对上微流芯片和基材进行夹持固定，底灯可通过透明玻璃下平台进行强光照明，用体式显微镜进行肉眼观察，在体式显微镜下，可以很清晰地看到硅基材上的图案，从而进行快速准确地对准，步进电机c启动带动基材和上微流芯片向右移动，以下微流芯片为基准，与下微流芯片进行对准键合，对准快速，缩短等离子体处理的表面在空气中暴露的时间，提高芯片键合几率和强度。和强度。和强度。