[發(fā)明專利]一種微流控芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510766518.0
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN105289767B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱朋;周楠;肖桂榮;邵夢迪;沈瑞琪;葉迎華;吳立志;胡艷
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控技術(shù)芯片領(lǐng)域，特別涉及一種基于PCB-PMMA材料可搭載電子元器件的微流控芯片。

背景技術(shù)

微流控芯片指的是在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建的化學(xué)或生物實驗室。它將化學(xué)和生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測，細胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控的流體貫穿整個系統(tǒng)，用以實現(xiàn)常規(guī)化學(xué)或生物實驗室的各種功能。微流控芯片在裝置上的主要特征是其容納流體的有效結(jié)構(gòu)(包括通道、反應(yīng)室和其他某些功能部件)至少在一個維度上為微米級尺度。與宏觀尺度的實驗裝置相比，微流控芯片的微米級結(jié)構(gòu)顯著增大了流體環(huán)境的面積/體積比例。這一變化在微流控系統(tǒng)中導(dǎo)致一系列與物體表面有關(guān)的、決定其特殊性能的特有效應(yīng)。這些效應(yīng)大多數(shù)使微流控芯片的分析性能顯著超過宏觀條件下的分析體系。

文獻1(Becker H.Microfluidic Devices and SystemsII.1999,3877:74-79.)報道了一種有機玻璃板(PMMA)芯片，首先通過硅體刻蝕、軟刻蝕、CNC加工等工藝制作硅、SU8、金屬模板，通過熱壓變形將模板結(jié)構(gòu)復(fù)制到PMMA板上，制作微通道結(jié)構(gòu)，然后通過熱壓鍵合法將具有微通道結(jié)構(gòu)PMMA板與另一塊PMMA板密封鍵合。該微流控芯片由于需要加工模板，制作周期長、高昂的加工費與制作費、工藝復(fù)雜繁瑣。并且，PMMA芯片上很難形成電路，需要通過磁控濺射、形成電極或電路，這一缺點使得PMMA微流控芯片不能搭載電子元器件，很難實現(xiàn)在線檢測微流體信息。

中國專利201210446002.4公開了一種微流控芯片的制備方法，采用紫外固化膠作為膠黏劑，通過旋涂甩膠、紫外固化工藝將蓋板與印刷電路板(PCB板)進行密封，然而旋涂甩膠工藝獲得的膠層厚度不均勻，使得光刻膠容易將微通道結(jié)構(gòu)堵塞，并且需要使用紫外燈照射實現(xiàn)紫外固化膠的固化，因此要求蓋板透明，無法實現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)PCB微流控芯片的制備。

中國專利201010192151.3公開了一種超聲駐波式微流控芯片，然而PCB電路與微流控芯片并非一個整體，需通過使用緊固件將微流控芯片與PCB板封裝，這一工藝密封性不高，流體容易側(cè)漏，并且微流控芯片與PCB電路連接是通過在芯片上光刻并磁控濺射電極，才能實現(xiàn)與PCB電路連接，工藝復(fù)雜繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種微流控芯片，所述的微流控芯片包括PMMA板、雙面覆銅的PCB板、控制電路結(jié)構(gòu)和電子元器件，PCB板和PMMA板通過雙面丙烯酸酯壓敏膠粘帶熱壓固化后粘結(jié)密封形成微通道結(jié)構(gòu)，其中，PCB板通過刻蝕銅層形成微流體通道及布設(shè)控制電路結(jié)構(gòu)，控制電路結(jié)構(gòu)上搭載有電子元器件。

本發(fā)明的一個具體實施例中，進一步地提供了一種濃度檢測用的微流控芯片，所述微流控芯片包括第一層雙面覆銅的PCB板、第一層PMMA板、第二層雙面覆銅的PCB板、第二層PMMA板、第三層雙面覆銅的PCB板、粘結(jié)PCB板和PMMA板的雙面丙烯酸酯壓敏膠粘帶及相應(yīng)的控制電路和電子元器件。

其中，所述的第一層雙面覆銅的PCB板的上表面刻蝕有控制電路，控制電路的焊盤處貼裝LED電子元器件，作為檢測芯片的光源。第一層雙面覆銅的PCB板上加工有出樣孔和光路孔。

所述的第一層PMMA板上加工有與第一層雙面覆銅的PCB板對應(yīng)的出樣孔。

所述的第二層雙面覆銅的PCB板的上下表面均刻蝕有微溝槽，并加工有出樣孔。

所述的第二層PMMA板上加工有與第三層雙面覆銅的PCB板對應(yīng)的進樣孔。

所述的第三層雙面覆銅的PCB板的下表面刻蝕有控制電路結(jié)構(gòu)，并加工有光路孔，進樣孔，控制電路結(jié)構(gòu)的焊盤處貼裝光敏電阻，將透過光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

各層PCB板與PMMA板之間通過雙面丙烯酸酯壓敏膠粘帶熱壓固化后粘結(jié)密封形成微通道結(jié)構(gòu)。電子元器件在PCB板與PMMA板粘結(jié)密封后在相應(yīng)的控制電路的焊盤上進行貼裝。

本發(fā)明的另一個具體實施例中，更進一步地提供了一種微閥控式微流控芯片，所述的微閥式微流控芯片包括PMMA板、第一層雙面覆銅的PCB板、第二層雙面覆銅的PCB板、第三層雙面覆銅的PCB板、雙面丙烯酸酯壓敏膠粘帶及相應(yīng)的控制電路和電子元器件。

其中，所述的第一層雙面覆銅的PCB板的上表面刻蝕有微通道，微通道兩端加工有通孔，雙面覆銅的PCB板的下表面以兩個通孔為中心，刻蝕有雙環(huán)和單環(huán)圓形閥結(jié)構(gòu)。