同構(gòu)成微流控芯片結(jié)構(gòu)，其封裝過(guò)程的主要工藝步驟包括:
[0037]S1:切割出所需尺寸的玻璃蓋片5和硅晶圓基片6，并根據(jù)微通道結(jié)構(gòu)7圖案通過(guò)光刻+刻蝕的工藝在硅晶圓基片6上制備微通道結(jié)構(gòu)7。
[0038]S2:根據(jù)硅晶圓基片6上的微通道結(jié)構(gòu)7采用沖壓工藝制備具有相同圖案的自蔓延多層膜10，其材料為Al-Si合金；
[0039]S3:先在玻璃蓋片5和硅晶圓基片6上通過(guò)電鍍或沉積的方法制備過(guò)渡金屬化層8，并在過(guò)渡金屬化層上制備一層釬料層9。所制備的釬料層9為預(yù)成型的釬料箔或絲網(wǎng)印刷或者電鍍的焊膏，過(guò)渡金屬化層8的材料為Ti/Au，釬料層9為預(yù)成型的Sn或AuSn的共晶釬料。然后，將自蔓延多層膜片10放置于玻璃蓋片5和硅晶圓基片6中間，且保證微通道結(jié)構(gòu)7、玻璃蓋片5、硅晶圓基片6以及自蔓延多層膜10四者的邊緣相對(duì)準(zhǔn)，以層疊形成封裝結(jié)構(gòu)；
[0040]S4:對(duì)S3中所述封裝結(jié)構(gòu)施加IMPa的壓力，施壓時(shí)間為10s，并利用激光引燃自蔓延多層膜10，自蔓延多層膜燃燒并熔化釬料層9實(shí)現(xiàn)玻璃蓋片5與硅晶圓基片6的封裝互連。
[0041]封裝過(guò)程中，使用過(guò)渡金屬化層及釬料層提高了玻璃蓋片5及硅基片6的界面潤(rùn)濕能力，同時(shí)避免了微通道7圖形結(jié)構(gòu)的變形及損傷，實(shí)現(xiàn)了微流控芯片中異質(zhì)材料的冶金互連。
[0042]實(shí)施例3
[0043]如圖4所示，由高分子蓋片13和金屬基片11構(gòu)成的微流控芯片中，金屬基片6上制備有微通道結(jié)構(gòu)12，其封裝過(guò)程的主要工藝步驟包括:
[0044]S1:切割出所需尺寸的高分子蓋片13和金屬基片11，并根據(jù)微通道結(jié)構(gòu)12圖案通過(guò)微細(xì)銑削或激光加工的工藝在金屬基片11上制備微通道結(jié)構(gòu)12。
[0045]S2:根據(jù)金屬基片11上的微通道結(jié)構(gòu)12，采用遮擋層+物理或化學(xué)氣相沉積的工藝制備具有相同圖案的T1-Al合金自蔓延多層膜14 ；
[0046]S3:對(duì)金屬基片11和高分子蓋片13進(jìn)行平整化工藝和去污工藝，將自蔓延多層膜14放置于金屬基片1和高分子蓋片13之間，且保證金屬基片11、微通道結(jié)構(gòu)12、高分子蓋片13以及自蔓延多層膜14四者的邊緣相對(duì)準(zhǔn)，以形成封裝結(jié)構(gòu)；
[0047]S4:對(duì)步驟S3中所述封裝結(jié)構(gòu)施加0.55MPa的壓力，施壓時(shí)間約5s，利用微波引燃自蔓延多層膜14，自蔓延多層膜14燃燒并熔化界面處的高分子材料和金屬材料完成具有微通道結(jié)構(gòu)12的金屬基片11與高分子蓋片12的焊接，實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控芯片的封裝互連。
[0048]封裝過(guò)程中，使用自蔓延多層膜14直接互連金屬基片11和高分子蓋片12，實(shí)現(xiàn)了微流控芯片中物理性能差異較大的異質(zhì)材料的互連。
[0049]上述各實(shí)施例中各步驟中蓋片和基片的材料組合、自蔓延多層膜的材料、對(duì)封裝結(jié)構(gòu)施壓的壓力以及施壓維持時(shí)間僅用于示例和解釋，本發(fā)明的方案中并不限于上述具體的數(shù)值，即不具體限定施壓的壓力為0.lMPa、0.55MPa、1.0MPa，且不具體限定施壓時(shí)間為Is,5s以及10s，也不限定于上述具體的材料以及相互的組合，只要在權(quán)利要求書所述的范圍內(nèi)，即施壓時(shí)間為Is?10s、施壓壓力為0.1?lOMPa均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，且只要在權(quán)利要求書所述基片與蓋片材料、自蔓延多層膜的材料、施壓壓力、施壓時(shí)間以及引燃方式間進(jìn)行組合均屬于本發(fā)明所保護(hù)范圍內(nèi)。
[0050]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微流控芯片的封裝方法，其特征在于，用于對(duì)具有微通道結(jié)構(gòu)的微米級(jí)別基片和與基片相層疊連接的蓋片進(jìn)行封裝得到微流控芯片，包括下述步驟: 51:根據(jù)微流控芯片上的圖案制備基片與蓋片； 52:根據(jù)微流控芯片上的圖案制備與該圖案相同的自蔓延多層膜； S3:將進(jìn)行表面處理后的所述基片和所述蓋片分別層疊在所述自蔓延多層膜兩側(cè)面以形成封裝結(jié)構(gòu)； S4:對(duì)所述封裝結(jié)構(gòu)施加壓力并引燃所述自蔓延多層膜，燃燒引起材料融化使所述基片和所述蓋片相焊接固定以實(shí)現(xiàn)微流控芯片的封裝。2.如權(quán)利要求1所述的一種微流控芯片的封裝方法，其特征在于，所述基片與所述蓋片的材料為無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料或者金屬中的一種或者多種。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種微流控芯片的封裝方法，其特征在于，在步驟S2中，所述自蔓延多層膜材料為Al-Ni合金、T1-Al合金和Al-Si合金中的一種或者多種。4.如權(quán)利要求1-3之一所述的封裝方法，其特征在于，在步驟S2中，所述自蔓延多層膜是通過(guò)沉積或?yàn)R射或沖壓工藝得到的鍍層或預(yù)成型片或預(yù)成型環(huán)中的一種或者多種。5.如權(quán)利要求1-4之一所述的封裝方法，其特征在于，在步驟S2中，所述自蔓延多層膜的圖案通過(guò)在沉積或?yàn)R射或沖壓工藝過(guò)程中設(shè)置遮擋層的方法制備。6.如權(quán)利要求1-5之一所述的封裝方法，其特征在于，在步驟S3中，所述的表面處理包括平整化工藝和去污干燥工藝的一種或者多種，其中，平整化工藝包括切割和研磨拋光的一種或者多種。7.如權(quán)利要求1-6之一所述的封裝方法，其特征在于，在步驟S4中，壓強(qiáng)范圍為0.1?lMpa。8.如權(quán)利要求1-7之一所述的封裝方法，其特征在于，在步驟S4中，施壓時(shí)間為1?10so9.如權(quán)利要求1-8之一所述的封裝方法，其特征在于，在步驟S4中，所述引燃方式為電火花、激光和微波中一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微流控芯片的封裝方法，用于對(duì)具有微通道結(jié)構(gòu)的微米級(jí)基片和與基片相固定連接的蓋片進(jìn)行封裝得到微流控芯片，包括下述步驟：S1.根據(jù)微流控芯片上的圖案制備基片與蓋片；S2.根據(jù)微流控芯片上的圖案制備與其圖案相同的自蔓延多層膜；S3.分別將進(jìn)行表面處理后的所述基片和所述蓋片層疊在所述自蔓延多層膜兩側(cè)面以形成封裝結(jié)構(gòu)；S4.對(duì)所述封裝結(jié)構(gòu)施加壓力并引燃所述自蔓延多層膜，燃燒引起材料融化實(shí)現(xiàn)所述基片和所述蓋片的焊接固定以實(shí)現(xiàn)微流控芯片的封裝。本發(fā)明方法解決了傳統(tǒng)的封裝工藝中微流道易被堵塞、芯片易受損的問(wèn)題，并提高了互連的長(zhǎng)期可靠性。
【IPC分類】B01L3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105268490
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410300879
【發(fā)明人】吳豐順, 祝溫泊, 夏衛(wèi)生, 劉輝, 莫麗萍, 陳 光
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年6月27日