热压键合设备发展现状

微流控技术发展至今，各国学者在研究聚合物微流控芯片成型、键合工艺的同时，对相关工艺的设备也进行大量的研究，并取得了不小的成就。早期，美国俄亥俄州州立大学材料科学与工程系和德国皇家大学空间研究中心通过对普通压力设备进行简单的改装，来实现对聚合物微流控芯片的热压、键合功能。

但这些改装设备所能实现的功能很有限，更难以对参数进行调节，确定最优的工艺参数，因此只适合在实验室中使用，做前期的工艺摸索实验。

目前对聚合物微流控芯片的热压、键合设备主要分为两种，一种为研究应用型，另一种为商业应用型。至于研究型应用，多为一些研究机构的主要工作方向。

德国卡尔斯鲁厄研究中心和新加坡制造技术研宄所均开发出了相应的热压、键合设备，这些热压、键合设备均由多家研究机构联合开发，主要用来完成聚合物微流控芯片的热压、键合实验工作。这些专用设备较以往的改装设备在性能上有很大的提高，如温度压力控制精度、重复精度等。但其开发价格昂贵且自动化程度低，无法满足芯片批量生产的市场化需求。日本纳米工程研究所以及韩国浦杭科技大学等开发的设备也是类似的情况。

对于商业应用，目前市场上已经销售的热压、键合专用设备主要有奥地利 EVG公司的 EVG500 系列和德国 JENOPTIK 公司的 HEX 系列。

图 1 为 EVG 公司开发出的 EVG501 型真空热压键合设备，该设备可加工最小芯片直径为 100mm 的芯片，可加工最大芯片直径为 200mm。可实现的工艺参数为：最高温度 450℃，最大压力 20KN，真空度可达到 0.1mbar，对温度和压力控制精度在±1%以内。该设备主要用于晶圆键合和玻璃芯片的热压键合，同时可用于硅片和玻璃的共阳极键合，由于其优异的温度和压力控制能力，而且能够提供真空环境，亦可用于 PMMA、COC、PC、PS 等硬质聚合物芯片的热键合。

图2是德国 JENOPTIK 公司专门针对聚合物微流控芯片所开发的 HEX03 型真空热压键合设备。可实现的工艺参数为：所能键合的最大芯片直径为 150mm，最大键合厚度 4mm；温度范围 23℃～500℃，温度精度±1℃；所能施加的最大压力为200KN。可用于 PMMA、PC、PEI、PTFE、PEEK 等聚合物材料的芯片键合。目前，HEX 最新产品已可采用全自动的控制方式，其通用性强，自动化连续生产能力较高，可适用于聚合物材质微流控芯片中小批量的热键合。

    我国在微流体分析领域的起步较晚，芯片和加工设备的研究更是落后于国际先进水平。对于芯片的加工制作主要还是局限于高校实验室和科研院所，所使用的加工设备也比较简陋，多数是对压力机的简单改装，工作效率低而且质量难以保证。对商业化专用设备的研究还较少。苏州汶颢的真空热压机是目前国内比较少的热压键合设备之一，受到了国内外高校科研院所的欢迎。