本发明专利技术公开了一种玻璃微纳流控芯片对准装配方法及对准装配装置，属于微小型器件装配领域。该芯片对准装配方法采用显微镜观测玻璃微纳流控芯片的对准状态，采用固定基片，移动盖片的方法实现盖片与基片之间微纳通道对准。其装置采用倒置高倍显微镜观测玻璃微纳流控芯片对准状态，采用三维微移动台机构带动吸附盖片的真空吸盘移动，从而实现盖片的三维微移动。其装置由三维微移动台装置、真空吸附装置、倒置显微镜和微热板四部分组成。采用本发明专利技术可以缩短芯片的制造周期，降低芯片的制造成本和难度，能够满足日益复杂的通道间的对准要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一种针对基片和盖片上均具有微结构的玻璃微纳流控芯片对准装配方法及装置，属于微小型器件装配领域，涉及使用真空吸附和三维微移动进行对准装配的方 法及装置。
技术介绍
在玻璃材料上可以加工出高精度的微结构，而且所加工的微结构的几何结构和 表面特性不易随环境的变化而变化，对于微全分析系统和微流控系统具有很大的意义。 玻璃微纳流控芯片的制作包括微纳通道成形、对准装配、预连接及键合。将不同的微结 构分别加工到基片和盖片上，有助于改变芯片结构的形式，縮短芯片的制造周期和降低 芯片的制造成本。玻璃微纳流控芯片的基片和盖片上的微纳通道加工完成后，就要将基 片和盖片上的微纳通道对准，以保证基片和盖片上的微纳通道之间的相对位置精度。但 是随着芯片结构的复杂化，微纳通道间的对准装配工作变得越来越困难，必须需要一种 专门的对准装配方法及装置来完成微纳通道间的对准装配工作。 在对外国专利检索中，未发现涉及到微纳流控芯片对准装配方法及装置的相关 专利。在对中国专利检索中，涉及到微纳流控芯片对准装配方法及装置的专利是用于 透明微流控芯片装配的显微对准装置，专利授权号ZL200420092837.5 ;该专利需要采 用芯片上特定的标记点，来完成芯片的对准装配。芯片的厚度和材质对于标记点的识别 有很大的影响，对芯片对准装配的成功率有一定的影响。 目前，公开发表的文献中涉及可用于微纳流控芯片对准装配的方法及装置 有面向微纳流控芯片的基于视觉的微装配方法及装置和微装配机器人系统。如文 献 "Phase-Changing Sacrificial Layer Fabrication of Multilayer Polymer Microfluidic Devices" (Anal.Chem.2008， 80， 333-339)中所介绍的基于视觉的多层PMMA微流控芯片 的对准键合的方法及装置。文章中没有给出该装置的详细介绍。 目前，有很多用于微装配的机器人系统。采用微装配机器人系统来完成玻璃微 纳流控芯片的对准装配工作，成本高昂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种玻璃微纳流控芯片对准装配方法及对准装配装置，能够用于 复杂玻璃微纳流控芯片的基片与盖片上微纳通道的对准，实现芯片通道间的快速准确地 对准。 本专利技术采用的技术方案如下 —种玻璃微纳流控芯片对准装配方法，该方法采用显微镜观测玻璃微纳流控芯 片的对准状态，采用固定基片，移动盖片的方法实现盖片与基片之间微纳通道对准。具 体方法如下 (l)玻璃微纳流控芯片由盖片和基片组成，基片上有纳米尺度的通道，盖片上有微米尺度的通道；采用固定基片，移动盖片的方法，使盖片沿着基片有通道的平面移动，实现盖片与基片之间微纳通道对准。 (2)采用"贴-靠〃 的方法固定基片。 (3)采用真空吸附的方法吸起盖片。 (4)采用精密微动装置带动盖片的移动。 (5)采用微加热的方法对已对准芯片进行热预连接。 玻璃微纳流控芯片的对准装配装置由三维微移动台装置、真空吸附装置、倒置 显微镜和微热板四部分组成。将三维微移动台装置安装在倒置显微镜载物台上，通过真 空吸盘将三维微移动台装置和真空吸附装置连接。倒置显微镜主要由显微镜控制箱、显 微镜视觉系统、显微镜载物台等组成。三维微移动台装置主要由螺旋测微微分头、螺旋 测微微分头安装座、盖板、芯片容器、磁条、连接板、真空吸盘、真空吸盘安装板、直 角板、手动单向微移动台、直角安装板、手动双向微移动台等组成。 将螺旋测微微分头安装在螺旋测微微分头安装座上，然后将安装好的螺旋测微 微分头安装座与连接板一块固定在显微镜载物台上，将盖板放在显微镜载物台相对应的 圆槽中，再将芯片容器放在盖板上，并与盖板上的两个固定块相接触，将手动双向微移 动台与连接板连接，通过直角安装板将手动单向微移动台与手动双向微移动台连接，将 直角板与手动单向微移动台连接，将真空吸盘安装板与直角板连接，最后将真空吸盘安 装在真空吸盘安装板上。其具有固定基片和微纳结构调整对准等功能。 真空吸附装置主要由真空泵、真空调压阀、三通电磁阀、真空过滤器、T形接 管、软管、直流电源、电源开关、三通电磁阀开关、指示灯、箱体等组成。将直流电 源、三通电磁阀、真空过滤器固定在箱体的底面板上，将真空调压阀固定在箱体的后面 板上，将电源开关、三通电磁阀开关和指示灯固定在箱体的前面板上，最后用软管将真 空泵、真空调压阀、三通电磁阀、真空过滤器和T形接管连接起来；用导线将直流电 源、电源开关、三通电磁阀开关和指示灯连接起来。 采用上述芯片对准装配方法制作的对准装配装置，该装置采用倒置高倍显微镜 观测玻璃微纳流控芯片对准状态；采用磁条固定基片，方便调整基片的位置，可以根据 芯片的尺寸、形状的不同来更换不同的磁条；采用三维微移动台机构带动吸附盖片的真 空吸盘移动，从而实现盖片的三维微移动，使盖片沿着基片有通道的平面移动；实现盖 片与基片之间微纳通道对准；采用微热板对已对准芯片进行热预连接，使盖片与基片 之间有相当强度的预连接力，在有意碰撞和翻转的实验条件下达到无错位和无脱落的效 果。 本专利技术的有益效果是可以对芯片通道进行精确和快速地对准。采用本专利技术对芯 片通道进行对准的过程中，可以通过倒置显微镜实时地观察通道的位置，以便于操作者 利用三维微移动台装置来调整通道的位置，从而实现芯片通道的对准，操作简单，縮短 了芯片的制造周期，降低了芯片的制造成本和难度。附图说明 图1为玻璃微纳流控芯片对准装置的结构示意图。 图2为真空吸附装置的结构示意图。 图3为真空吸附装置的气路原理图。 图4(A)为盖片的结构示意图。 图4(B)为基片的结构示意图。 图4(C)为芯片通道对准后的结构示意图。 图中l显微镜控制箱、2显微镜视觉系统、3显微镜载物台、4螺旋测微微分 头、5螺旋测微微分头安装座、6盖板、7芯片容器、8基片、9磁条、IO盖片、11连接 板、12真空吸盘、13真空吸盘安装板、14直角板、15手动单向微移动台、16直角安装 板、17手动双向微移动台、18真空吸附装置控制箱、19T形接管、20箱体、21直流电 源、22三通电磁阀、23真空调压阀、24真空过滤器、25电源开关、26三通电磁阀开关、 27指示灯、28真空泵、29储液池、30微通道、31纳通道阵列组。具体实施例方式下面结合附图说明本专利的具体实施方式。 实施例1 :三维微移动台装置 结合附图l说明本专利技术涉及的三维微移动台装置的结构。三维微移动台装置主 要由螺旋测微微分头4、螺旋测微微分头安装座5、盖板6、芯片容器7、磁条9、连接 板ll、真空吸盘12、真空吸盘安装板13、直角板14、手动单向微移动台15、直角安装 板16、手动双向微移动台17等组成。将螺旋测微微分头4安装在螺旋测微微分头安装 座5上，然后将安装好的螺旋测微微分头安装座5与连接板11 一起固定在显微镜载物台3 上，将盖板6放在显微镜载物台3相对应的圆槽中，再将芯片容器7放在盖板6上，并与 盖板6上的两个固定块相接触，通过旋转螺旋测微微分头4的螺旋手柄，就可以固定和松 开芯片容器7，将手动双向微移动台17与连接板11连接，通过直角安装板16将手动单向 微移动台15与手动双向微移动台17连接，这样就可以实现三维微移动，将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种玻璃微纳流控芯片对准装配的方法，其特征在于如下步骤： （１）玻璃微纳流控芯片由盖片和基片组成，基片上有纳米尺度的通道，盖片上有微米尺度的通道；采用固定基片、动盖片的方法，使盖片沿着基片有通道的平面移动，实现盖片与基片之间微纳通道对准； （２）采用“贴－靠”的方法固定基片。 （３）采用真空吸附的方法吸起盖片； （４）采用精密微动装置带动盖片的移动； （５）采用微加热的方法对已对准芯片进行热预连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐征，王德佳，刘冲，温金开，刘军山，杜立群，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[]
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