[發(fā)明專利]一種用于微流控芯片制造的PDMS澆注系統(tǒng)及澆注方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010578102.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111823459A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐文來(lái);樊寧;夏培;喬羽;莊勇進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇敦超電子科技有限公司;南京漢星工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): B29C39/10
• 分類號(hào): B29C39/10;B29C39/24;B29C39/44;B81C1/00
• 代理公司: 南京禾易知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32320
• 代理人: 張松云

1.一種用于微流控芯片制造的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于：包括

PDMS澆注控制單元，所述PDMS澆注控制單元包括計(jì)算機(jī)、壓力控制器、與壓力控制器正壓輸入端相連的空氣壓縮機(jī)、與壓力控制器負(fù)壓輸入端相連的真空泵，計(jì)算機(jī)與壓力控制器相連，用于調(diào)整壓力控制器的輸出狀態(tài)；

PDMS澆注配料單元，所述PDMS澆注配料單元包括儲(chǔ)料罐和混料桶，其中壓力控制器的輸出端分別連接儲(chǔ)料罐的進(jìn)氣孔，儲(chǔ)料罐的出料口與混料桶相連且在儲(chǔ)料罐與混料桶之間設(shè)有儲(chǔ)料罐流量計(jì)，所述儲(chǔ)料罐流量計(jì)與計(jì)算機(jī)相連，用于設(shè)置和監(jiān)測(cè)儲(chǔ)料罐的出料量；

PDMS澆注成型單元，所述PDMS澆注成型單元包括擠出裝置、芯片模具和與計(jì)算機(jī)通信連接的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述擠出裝置的擠出噴頭固定在維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述芯片模具位于擠出噴頭的正下方。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于：所述PDMS澆注配料單元包括PDMS混合攪拌模塊，所述PDMS混合攪拌模塊包括攪拌槳?dú)鈩?dòng)馬達(dá)和與所述攪拌槳?dú)鈩?dòng)馬達(dá)依次相連的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、空心軸和攪拌槳，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)，從動(dòng)齒輪安裝在空心軸的頂端，攪拌槳安裝在空心軸的底端，攪拌槳?dú)鈩?dòng)馬達(dá)連接用于給攪拌槳?dú)鈩?dòng)馬達(dá)施加壓力的壓力控制器。

3.根據(jù)權(quán)利要1所述的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于：所述擠出裝置包括擠出噴頭、閥芯氣缸和閥芯，閥芯穿過(guò)空心軸一端與閥芯氣缸相連，另一端連接混料桶的出料口，閥芯氣缸與壓力控制器相連，用于控制閥芯與出料口的蓋合狀態(tài)，所述擠出噴頭與混料桶的出料口管路連接，且管路上設(shè)有混料桶擠出流量計(jì)，混料桶擠出流量計(jì)與計(jì)算機(jī)相連，用于設(shè)置和監(jiān)測(cè)混料桶的出料量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)物罐包括PDMS預(yù)聚體儲(chǔ)料罐和PDMS固化劑儲(chǔ)料罐，儲(chǔ)料罐流量計(jì)包括PDMS預(yù)聚體流量計(jì)和PDMS固化劑流量計(jì)，分別與計(jì)算機(jī)相連，用于設(shè)置和監(jiān)測(cè)PDMS預(yù)聚體和PDMS固化劑的出料量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于：所述壓力控制器的輸出端與混料桶相連，用于對(duì)混料桶施加負(fù)壓，消除混料桶中PDMS混合液的氣泡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于：所述壓力控制器設(shè)有多個(gè)正壓輸出端和多個(gè)負(fù)壓輸出端，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置用于控制壓力控制器的輸出狀態(tài)的軟件程序。

7.一種用于微流控芯片制造的PDMS澆注方法，基于權(quán)利要求1至6任一所述的PDMS澆注系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：

配置原料，灌裝PDMS預(yù)聚體和PDMS固化劑，設(shè)置壓力控制器的正壓值，對(duì)儲(chǔ)物罐施加正壓，實(shí)現(xiàn)PDMS預(yù)聚體和PDMS固化劑分別向混料桶輸送；

PDMS混合液攪拌，壓力控制器向攪拌槳?dú)鈩?dòng)馬達(dá)施加正壓，啟動(dòng)攪拌槳?dú)鈩?dòng)馬達(dá)，從而帶動(dòng)攪拌槳轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混料桶內(nèi)PDMS混合液的攪拌；當(dāng)混料桶中的PDMS混合液攪拌均勻后，關(guān)閉壓力輸送通道，攪拌槳停止攪拌；

PDMS混合液除泡，壓力控制器向混料桶施加負(fù)壓，對(duì)PDMS混合液進(jìn)行去除氣泡的處理，PDMS混合液脫泡完畢后，關(guān)閉壓力輸送通道；

PDMS混合液擠出，壓力控制器向閥芯氣缸施加正壓，提升閥芯露出位于混料桶底部的出料口，隨后壓力控制器向混料桶施加正壓，使PDMS混合液從擠出噴頭擠出；

PDMS澆注，計(jì)算機(jī)控制三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)使擠出噴頭在芯片模具上方運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)PDMS混合液的精準(zhǔn)澆注。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PDMS澆注方法，其特征在于，當(dāng)儲(chǔ)料罐出料量達(dá)到設(shè)定值后，儲(chǔ)料罐流量計(jì)向計(jì)算機(jī)反饋關(guān)斷信號(hào)，計(jì)算機(jī)控制壓力控制器關(guān)閉正壓通道，從而停止PDMS預(yù)聚體和PDMS固化劑的進(jìn)料。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PDMS澆注方法，其特征在于，在PDMS澆注時(shí)，當(dāng)擠出量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，混料桶擠出流量計(jì)向計(jì)算機(jī)反饋關(guān)斷信號(hào)，計(jì)算機(jī)控制壓力控制器關(guān)閉正壓通道，從而停止PDMS混合液的擠出。