[發明專利]用于與芯片集成的微泵的批量化制作方法和制作設備

有效

• 申請號: 202010635318.2
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111810387B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 彌勝利;杜志昌
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: F04B43/06
• 分類號: F04B43/06;F04B53/10;F04B53/22
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

本發明提供一種用于與芯片集成的微泵的批量化制作方法和制作設備，實現芯片集成微泵的一體化制作、大批量加工，一次制作出陣列分布的多個微泵單元，每個微泵單元包含兩個單向閥、一個微泵腔室、一個膜結構以及一個微泵驅動腔室；剪裁下來的單個微泵單元可以以相對簡單的方式集成在流道中，用于流體驅動。本發明能夠實現有閥微泵的一體化澆筑，實現微泵大批量、標準化加工，簡化微泵在微流控芯片上的集成難度，滿足高通量流體驅動的需求。

技術領域

本發明涉及微流體驅動領域，特別是涉及用于與芯片集成的微泵的批量化制作方法和制作設備。

背景技術

微流控芯片技術是一門在微米尺度對微流體進行驅動和控制的技術科學，因為具有高通量、高度集成、微型化、低成本等特點，廣泛用于生物、化學、材料等領域實現樣品的制備、反應、分離、檢測以及復雜過程模擬和分析等。微泵作為微流控芯片系統的“心臟”，凡是需要微流體驅動的芯片，都對控制簡單、易于集成的微泵產生強烈需求。

芯片集成微泵根據有無運動部件，分為機械式微泵和非機械式微泵。其中，非機械式微泵因為對流體的驅動能力弱，驅動性能不穩定，會對流體帶來電、熱、磁等不良影響，其在流體驅動中的應用嚴重受限。機械式微泵雖然原理簡單，易于控制，反向截止性能較好，對流體的驅動能力強，驅動過程穩定，但是由于其需要加工單向閥結構，工藝要求高，不利于在芯片上集成以及微型化，不滿足高通量流體驅動的需求。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種用于與芯片集成的微泵的批量化制作方法和制作設備，以擺脫現有機械式微泵加工過程復雜、集成難度大等技術缺陷，實現大批量生產的方式制作標準化的微泵單元，簡化微泵在微流體芯片上的集成難度，并滿足高通量流體驅動的需求。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于與芯片集成的微泵的批量化制作方法，包括如下步驟：

步驟1：在主模具(1)上澆筑第一層漿料(2)；其中，所述主模具(1)上具有陣列化排布的第一凸起結構(12)；

步驟2：通過壓板(3)將所述主模具(1)上的第一層漿料(2)壓平至與所述主模具(1)相同的高度，并使第一層漿料(2)固化；

步驟3：剝離壓板(3)，得到第一半成品(4)；其中，所述第一半成品(4)包括由每個所述第一凸起結構(12)在所述第一層漿料(2)上模制的微泵單元(20)的第一部分，所述微泵單元(20)的第一部分包括微泵腔室(26)和與所述微泵腔室(26)連通的兩個單向閥(25)的第一高度部分；

步驟4：利用掩膜板(5)在第一半成品(4)的局部位置上形成防粘膜(17)，得到第二半成品(6)；

步驟5：在所述第二半成品(6)上澆筑第二層漿料(2)；

步驟6：通過第二模具(7)將所述第二半成品(6)上的所述第二層漿料(2)壓平，并使所述第二層漿料(2)與所述第二半成品(6)固化為一體；其中，所述第二模具(7)上具有陣列化排布的第二凸起結構(18)；

步驟7：剝離所述主模具(1)和所述第二模具(7)，得到第三半成品(8)，并將所述第三半成品(8)與準備好的膜(9)、驅動腔室層(10)層疊組裝成一體；其中，所述第三半成品(8)除了包括所述微泵單元(20)的第一部分之外，還包括由每個所述第二凸起結構(18)在所述第二層漿料(2)上模制的所述微泵單元(20)的第二部分，所述微泵單元(20)的第二部分包括所述兩個單向閥(25)的第二高度部分，所述兩個單向閥(25)的第二高度部分與所述兩個單向閥(25)的第一高度部分在高度方向組合成兩個完整的閥。