微流控芯片模内键合功能以及键合后芯片的无损脱模

微流控芯片的基片与盖片完成模内对准后，模具第二次合模，进入模内键合阶段，需要对芯片施加键合压力。该压力可以通过注塑机锁模机构提供，也可以通过独立的液压油赶提供。通常，在玻璃转化温度附近时，聚合物微流控芯片模外键合所需的压力一般只有，但需要保持该压力长时间作用于芯片之上，否则芯片无法完成键合。在芯片模内键合过程中，注塑机的锁模机构虽然可以在二次合模后，对芯片提供所需要的键合压力，当压力达到设定值后，注塑机的锁模机构会自动由压力控制切换到位置控制，无法提供持续、稳定的键合压力。因此，本套模具采用独立的油紅提供芯片键合所需的持续压力。

完成微流控芯片模内键合后，采用顶板顶出的方式完成芯片的脱模，可使顶出力均匀的作用在芯片上，减少因顶出力不均造成的芯片变形。然而，注塑机的顶出功能在一次注塑循环过程中只能使用一次。在第一开模后，注塑机的顶出机构已经用于主流道凝料的顶出，无法再用于键合后芯片的脱模。为了实现芯片的顺利脱模，再增加一个独立的油紅，用于键合后芯片的脱模。

通过上述分析可知，将基片与盖片的成型、对准及键合工艺集成于一套模具的微流控芯片注射成型及模内键合工艺方案是可以实现的，但需要注塑成型机具备二次合模的功能，并配备三组液压抽芯，分别用于驱动动模板的上下滑移、提供芯片键合所需的持续压力以及键合后芯片的脱模。微流控芯片注射成型及模内键合工艺方案如图所示。芯片的基片和盖片在同一套注塑模具内成型后，通过动模板的上下滑移实现基片和盖片对准；在成型模温的基础上，将芯片快速加热至键合温度，利用模具上集成的油虹对芯片施加持续的键合压力；保温保压一段时间后，开模、冷却，顶出芯片，获得具有封闭微通道网络的聚合物微流控芯片。微流控芯片模内键合技术，釆用注射成型的方法制备了芯片的基片和盖片，成型周期不到并直接在模具内完成基片和盖片的对准和键合，省却了芯片的冷却、钻孔、清洗、干燥、退火处理和再次加热升温等诸多工序，有效地缩短了聚合物微流控芯片的制备周期，提高了芯片键合的成功率，使聚合物微流控芯片低成本、大批量和快速生产成为可能，加速聚合物微流控芯片的商业化进程。