微流控芯片注塑成型及模内键合工艺方案设计

参考注塑工艺中的模内组装技术，初步设计出一套注塑模具，并根据模内成型所需的注塑、定位和粘合过程，对一套注塑模具进行了集成，如图所示。

按照芯片注射成型和内模粘接工艺要求设计的模具，除了要具备芯片基片与盖片同时注塑的基本功能外，还需要具备以下功能，才能在模内实现对内键合。

压出主流道凝料：第一次封头后，需要实现绕道与制件之间的自动断开，移除主流道凝料，使模具二次合模顺利进行；

底板与盖板的对齐：第一次开模时，动模和盖片必须分别留在动模和定模上，动模可移动，实现基片与盖片的对准，从而实现微流控芯片的模内连接；

模内键合：为了保证芯片内键合的成功，该设备必须能够提供所需的温度、压力、时间，并且保证三个参数都可以调节；

无损伤脱模：确保脱模过程中脱模力分布均匀，减少脱模时晶片的变形，实现产品的无损脱模。

对于自动断线、盖板与基片分别留在动定模、模内对准、内模键合及键合后芯片的无损脱模等功能要求，完成了模具结构方案的设计。

在微流控芯片检测中，最常用的方法是焚光检测，这要求微流控电泳芯片具有较好的光学透明度，以免影响到生化分析结果。光元件注射成型时，常采用扇形绕口，有利于聚合物溶体在绕口宽度方向分布，获得平缓的流线，有利于减小制品的内应力等缺陷，适合薄壁塑件的成型。但是，扇形潘口最大的缺点是难以进行绕口切除，且绕线痕迹较大。

为使首次开模后的主流压杆顺利顶出，实现卷绕分离，这里给出两种方案。

方案一，采用注塑领域常用的模内切宽口结构。一次开模前，以油虹为动力源，以油虹为切入点，切刀复位为切入点；切饶口完成后，需要吹气将凝料脱离切刀；

方案二，采用扇形绕口和潜伏绕线组合结构。开模过程中，开模会使固定模一侧的隐伏绕口和制件拉断，再利用注塑机的顶出机构，将动模侧的潜伏式拉平。

采用模内切方案时，需在有限的模具空间内增加切绕口驱动油、切刀复位机构，使模具结构更为复杂，导致后续基片与盖板的模内对准、键合等功能难以实现，制造成本明显增加。与此同时，考虑到这套模具的设计初衷是为了开发一种新型微流控芯片。组合式绕线方案更适合该模具的自动断绕方案。并且，并能采用组合浇口，确保第一次开模后，盖板和基板分别留在动模和定模腔中。