熱壓鍵合設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
微流控技術(shù)發(fā)展至今,各國學(xué)者在研究聚合物微流控芯片成型、鍵合工藝的同時,對相關(guān)工藝的設(shè)備也進行大量的研究,并取得了不小的成就。早期,美國俄亥俄州州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系和德國皇家大學(xué)空間研究中心通過對普通壓力設(shè)備進行簡單的改裝,來實現(xiàn)對聚合物微流控芯片的熱壓、鍵合功能。
但這些改裝設(shè)備所能實現(xiàn)的功能很有限,更難以對參數(shù)進行調(diào)節(jié),確定最優(yōu)的工藝參數(shù),因此只適合在實驗室中使用,做前期的工藝摸索實驗。
目前對聚合物微流控芯片的熱壓、鍵合設(shè)備主要分為兩種,一種為研究應(yīng)用型,另一種為商業(yè)應(yīng)用型。至于研究型應(yīng)用,多為一些研究機構(gòu)的主要工作方向。
德國卡爾斯魯厄研究中心和新加坡制造技術(shù)研宄所均開發(fā)出了相應(yīng)的熱壓、鍵合設(shè)備,這些熱壓、鍵合設(shè)備均由多家研究機構(gòu)聯(lián)合開發(fā),主要用來完成聚合物微流控芯片的熱壓、鍵合實驗工作。這些專用設(shè)備較以往的改裝設(shè)備在性能上有很大的提高,如溫度壓力控制精度、重復(fù)精度等。但其開發(fā)價格昂貴且自動化程度低,無法滿足芯片批量生產(chǎn)的市場化需求。日本納米工程研究所以及韓國浦杭科技大學(xué)等開發(fā)的設(shè)備也是類似的情況。
對于商業(yè)應(yīng)用,目前市場上已經(jīng)銷售的熱壓、鍵合專用設(shè)備主要有奧地利 EVG公司的 EVG500 系列和德國 JENOPTIK 公司的 HEX 系列。
圖 1 為 EVG 公司開發(fā)出的 EVG501 型真空熱壓鍵合設(shè)備,該設(shè)備可加工最小芯片直徑為 100mm 的芯片,可加工最大芯片直徑為 200mm??蓪崿F(xiàn)的工藝參數(shù)為:最高溫度 450℃,最大壓力 20KN,真空度可達到 0.1mbar,對溫度和壓力控制精度在±1%以內(nèi)。該設(shè)備主要用于晶圓鍵合和玻璃芯片的熱壓鍵合,同時可用于硅片和玻璃的共陽極鍵合,由于其優(yōu)異的溫度和壓力控制能力,而且能夠提供真空環(huán)境,亦可用于 PMMA、COC、PC、PS 等硬質(zhì)聚合物芯片的熱鍵合。
圖2是德國 JENOPTIK 公司專門針對聚合物微流控芯片所開發(fā)的 HEX03 型真空熱壓鍵合設(shè)備??蓪崿F(xiàn)的工藝參數(shù)為:所能鍵合的最大芯片直徑為 150mm,最大鍵合厚度 4mm;溫度范圍 23℃~500℃,溫度精度±1℃;所能施加的最大壓力為200KN。可用于 PMMA、PC、PEI、PTFE、PEEK 等聚合物材料的芯片鍵合。目前,HEX 最新產(chǎn)品已可采用全自動的控制方式,其通用性強,自動化連續(xù)生產(chǎn)能力較高,可適用于聚合物材質(zhì)微流控芯片中小批量的熱鍵合。
我國在微流體分析領(lǐng)域的起步較晚,芯片和加工設(shè)備的研究更是落后于國際先進水平。對于芯片的加工制作主要還是局限于高校實驗室和科研院所,所使用的加工設(shè)備也比較簡陋,多數(shù)是對壓力機的簡單改裝,工作效率低而且質(zhì)量難以保證。對商業(yè)化專用設(shè)備的研究還較少。蘇州汶顥的真空熱壓機是目前國內(nèi)比較少的熱壓鍵合設(shè)備之一,受到了國內(nèi)外高??蒲性核臍g迎。
標(biāo)簽:   微流控 真空熱壓鍵合設(shè)備 鍵合設(shè)備