[發明專利]一種基于激光焊接技術的聚合物片材封裝矯正工裝及矯正方法

有效

• 申請號: 201710098274.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106891532B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 周鑫穎;王磊;馮金海;宋嬌陽
• 申請（專利權）人: 博奧生物集團有限公司
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種基于激光焊接技術的聚合物片材封裝矯正工裝及矯正方法。該矯正工裝包括矯正蓋板和矯正底板；矯正時，將兩片聚合物片材置于所述矯正蓋板和所述矯正底板之間采用激光焊接技術進行封裝。所述兩片聚合物片材由厚片和薄片組成，所述矯正蓋板的下表面和所述矯正底板的上表面均可為凹凸方向一致且弧度相同的弧面。所述矯正蓋板的下表面還可為與待焊接的聚合物片材呈夾角的斜面，且所述矯正底板的上表面與待焊接的聚合物片材平行。本發明矯正方法可精確控制片材焊接后的變形量，焊接時配合調整半導體激光器功率，保證焊接流體管道變形在可控范圍內，且利用矯正工裝引導不同厚度基蓋片焊接后殘余應力有序可控，焊接后片材平整，焊接牢固無空隙。

技術領域

本發明涉及一種基于激光焊接技術的聚合物片材封裝矯正工裝及矯正方法，屬于流體腔室片材封裝技術領域。

背景技術

聚合物材料多具備良好的光學性能、電絕緣性和熱性能，具備良好的化學惰性，尤其以易加工、復制精度高、生產效率高等優點著稱，是實現聚合物片材封裝大規模生產的極佳選擇，也是目前為止考慮技術和成本后的最佳選擇。近年來，聚合物片材產品越來越廣泛應用于科研和生產領域，但聚合物片材封裝技術一直是限制批量化生產的瓶頸問題，因此，開發低成本、高效率、高可靠性和操作簡單的封裝技術已成為產品實用化和產業化的當務之急。

目前，常用的聚合物片材封裝方法主要有：熱壓鍵合、表面改性鍵合、膠膜粘合、溶劑鍵合、超聲波鍵合和激光焊接等。各種鍵合方式各有利弊，例如，熱壓鍵合無需引入任何其它物料和溶劑，可以保證芯片生物相容性，但片材表面結構易變形，加工難度大；表面改性鍵合適應性很窄，只適合用于個別材質；膠膜粘合一般要求蓋片較薄(可變形)才能順利粘合；溶劑鍵合很容易在溝道內殘留溶劑且難以揮發，對產品的生物相容性造成影響；超聲波鍵合必須設計導能筋，加大設計難度和制造難度；激光焊接時將高強度的激光束輻射至加工材料表面，通過激光與材料的相互作用，材料吸收激光轉化為熱能使片材上下兩片局部熔化，冷卻后片材鍵合完成。激光焊接應用于聚合物片材封裝上有許多優點，首先，激光焊接效率很高，焊接一對20*80mm片材只需要3-5分鐘；其次，激光焊接能生成精密、牢固和密封的封裝，焊接強度遠超其它大部分焊接方式；第三，焊接過程中，高聚物材料控制好激光器功率的話，材料降解少，加工過程中產生的碎屑殘渣極少，非常適用于大規模生產。傳統激光焊接法通常只用于將數個金屬材料邊緣接續起來形成整體，金屬邊緣處于熱熔狀態。而在對聚合物片材進行封裝時的貼合為面整面結合，雖然本質上也屬于將聚合物材料局部“熱熔”，但因為片材表面結構管道尺寸多在微米量級，因此XY方向與Z方向“熱熔”量均需控制在10μm以內，且聚合物材料加工時極易變形。聚合物片材變形會導致使用過程中干擾光學測試、影響流體物質流動以及甚至直接無法安裝在設備卡槽內，因此需要嚴格控制變形量才有可能將激光焊接技術應用于科研與生產領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于激光焊接技術的聚合物片材封裝矯正工裝及矯正方法，該矯正工裝和矯正方法可抵抗激光焊接后聚合物片材的形變，使得變形有序可控、曲翹程度可控。

本發明的第一個目的是提供一種基于激光焊接技術的聚合物片材封裝矯正工裝。

本發明提供的一種基于激光焊接技術的聚合物片材封裝矯正工裝，它包括矯正蓋板和矯正底板；矯正時，將兩片聚合物片材置于所述矯正蓋板和所述矯正底板之間采用激光焊接技術進行封裝。

上述的矯正工裝中，根據所述兩片聚合物片材的厚度的不同；當所述兩片聚合物片材由厚片和薄片組成時，所述矯正蓋板的下表面和所述矯正底板的上表面均可為凹凸方向一致且弧度相同的弧面。所述凹凸方向一致是指當所述矯正蓋板的下表面為凸起的弧面時，所述矯正底板的上表面為與其對應的凹陷的弧面；反之，當所述矯正蓋板的下表面為凹陷的弧面時，所述矯正底板的上表面為與其對應的凸起的弧面。