基于黏弹性模型的PMMA微流控芯片模内键合微通道变形研究.pdf

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1、第40卷第6期塑料工业CHINAPLASTICSINDUSTRY·61·2012年6月基于黏弹性模型的PMMA微流控芯片模内键合微通道变形研究木廖竞，蒋炳炎，楚纯朋，王璋，黄磊(中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙410083)摘要：针对聚合物微流控芯片模内键合过程中微通道变形的问题，采用黏弹性材料模型对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片模内键合过程中具有梯形截面的微通道变形进行了仿真分析；研究了在105℃下，芯片微通道在不同键合压力和键合时间下微通道的变形。结果表明：微通道不能保持键合前的尺寸，温升对微通道变形影响很小；

2、微通道顶部与两侧的黏合使得微通道顶部宽度和微通道高度变形远大于底部宽度变形，并随着键合压力的增大而增大；当键合时间超过50S后，键合时间对微通道变形影响很小，可以采用较长的键合时间来保证键合强度而不影响微通道形貌。关键词：黏弹性；聚甲基丙烯酸甲酯；微流控芯片；模内键合；微通道变形中图分类号：TQ325．7文献标识码：A文章编号：1005—5770(2012)06—0061—04StudyofMicrochannelDeformation0fPMMAMicrofluidicChipwithBondinginMoldBasedontheViscoela

3、sticModelLIAOJing，JIANGBing—yan，CHUChun—peng，WANGZhang，HUANGLei(StateKeyLaboratoryofHigh。performanceComplexManufacturing，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Accordingtothedeformationofthemicrochannelofthepolymermicrofluidicchipduringthebondinginmoldprocess．the

4、viscoelasticmaterialmodelwasusedtosimulateandanalyzethedeformationofthetrapezoidalcross-sectionmicrochannelinthePMMAmicrofluidicchipbondinginmoldprocess．Resear—chesweredoneonthedeformationofthemicro·channelwithdifferentbondingpressureandbondingtimeat105℃．Theresultsindicatedtha

5、t：Themicrochannelcannotmaintainthesizeafterthebonding．Thetem—peraturehadlittleinfluenceonthedeformation．Microchanneladhesion，topandbothsides，madethetopofthemicrochannelwidthandmicrochannelheightdeformationmuchlargerthanthebottomwidthdeformation，andgrowingwiththeincreaseofbondi

6、ngpressure．Ifthebondingtimewaslongerthan50S．bondingtimeaf-fectedthequalitylittle．Itwaspracticaltobondforalongtimetoensurethebondingstrengthwithoutaffect—ingthemicrochannelmorphology．Keywords：Viscoelastic；PMMA；MicrofluidicChip；BondingInMold；MicrochannelDeformation自1990年瑞士Ciba—G

7、eigy公司的Manz首次提出片叫。芯片的成型和键合分离开，使得芯片键合通过微全分析系统的概念以来¨，微流控芯片凭借前需对基片和盖片进行退火、清洁等处理，芯片制作其快速、高效和低耗等特点，在化学与生物分析领域周期变长，严重阻碍了微流控芯片的低成本、大批量内有着广泛的应用前景J。高分子聚合物芯片因制造。采用注射成型和模内键合技术¨，使得芯片加工成型方便，原料价格低，光学性能好等特点，适的成型与键合在同一套模具中完成，省去了芯片退合于大批量制作，已经成为当前的研究热点J。目火、清洗等中间工序，可以大大降低芯片的制作周前聚合物微流控芯片一般采用热压成型法

8、制作带有微期，提高生产效率。、通道的基片，然后采用热键合、胶黏键合和超声微流控芯片微通道的变形是影响微流控芯片键合键合等方