塑料芯片熱壓鍵合設(shè)備壓力系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,微流控芯片成為生物芯片研究領(lǐng)域中的前沿,代表了微全分析系統(tǒng)(μ-TAS)的主要發(fā)展方向.它具有快速、高效、低耗等特點(diǎn),在基因分析、疾病診斷、藥物篩選等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.傳統(tǒng)的微流控芯片采用硅片、玻璃等材料進(jìn)行加工,工藝復(fù)雜,芯片成本高,不利于芯片的推廣使用.目前,采用熱壓法加工PMMA芯片,具有材料價(jià)格便宜,加工工藝簡(jiǎn)單,成形容易,批量生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn).研究塑料微流控芯片熱壓鍵合裝備正是為日益擴(kuò)大的芯片市場(chǎng)提供

2、有效的加工裝備.該文以目前塑料微流控芯片的熱壓加工技術(shù)為基礎(chǔ),以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和批量化為目標(biāo),對(duì)芯片加工裝備的壓力機(jī)構(gòu)及控制進(jìn)行分析研究.首先綜述了塑料微流控芯片制作技術(shù),對(duì)比分析了國內(nèi)外各類芯片的熱壓設(shè)備,對(duì)壓力系統(tǒng)展開如下研究:1.熱壓鍵合設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)以保證芯片受壓均勻?yàn)橹攸c(diǎn),對(duì)設(shè)備機(jī)身的結(jié)構(gòu)、加壓方式等進(jìn)行研究分析.確定設(shè)備機(jī)身采用閉式雙立柱結(jié)構(gòu);實(shí)行上部加壓方式,通過力矩電機(jī)、螺旋升降機(jī)帶動(dòng)壓頭完成壓力輸出,并對(duì)壓頭的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向

3、.2.壓力控制的研究分析以保證壓力的精確輸出為控制目標(biāo),對(duì)壓力控制的硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),在分析了壓力系統(tǒng)的控制模型基礎(chǔ)上,提出采用多種改進(jìn)的PID算法組合作為壓力的控制策略.3.設(shè)備的調(diào)整與測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整,測(cè)得上下壓頭板的平面度誤差分別為6μm和4μm,壓頭平行度最終調(diào)整不超過10μm;對(duì)壓力控制精度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在完成壓力精度校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,檢測(cè)了設(shè)備壓力的控制精度,穩(wěn)態(tài)精度為±1kgf;另外,對(duì)構(gòu)建壓力系統(tǒng)控制模型中的