微流體晶片及複雜氣液路流道的塑料雷射焊接

2020-12-05 OFweek維科網

  微流體晶片是國內近幾年來大力研發的項目,微流體晶片其實就是一個微型的診斷平臺,可以快速的進行疾病診斷,節省大量人力物力。同時,微流體晶片診斷平臺攜帶方便,適合不發達或偏遠地區的疾病快速診斷。微流體晶片使用非常簡便,但生產微流體晶片確是一個不簡單的工作。

  微流體晶片由蓋片及玻片組成。蓋片是塑料薄膜或厚度為幾毫米的塑料片;玻片上通過雕刻工藝或注塑工藝形成許多複雜的精密流道,流道的寬度一般在100微米至1毫米左右。要對這些精密流道進行密封,通常的工藝主要有超聲波、熱壓及膠水粘接工藝,這幾個工藝都有致命的缺陷。超聲波工藝會產生較大的溢料及粉塵,破壞及汙染流道;熱壓工藝熱影響區太大,容易變形及溢料,破壞流道結構,而且熱壓工藝生產效率非常低;膠水粘接會使膠水進入流道,汙染流道,同時生產需要增加點膠及膠水固化工藝,增加成本。為解決以上問題,最可靠的工藝就是塑料雷射焊接工藝。用於微流體晶片的雷射焊接工藝主要是掩膜焊接工藝。

  掩膜焊接工藝使用線狀雷射束,同時使用一個掩膜將流道部分遮蔽,雷射束掃過晶片,需要焊接的部位被焊上,而流道由於有掩膜遮擋雷射不會受任何影響。掩模焊接的焊接精度(焊線邊緣至流道)能達到0.1mm左右,這一精度能滿足大多數臨床使用的微流體晶片的要求。

  複雜氣路或液路塑料部件除了用於微流體晶片的焊接,塑料雷射焊接工藝還可以用來焊接醫療設備或氣體分析儀器中含有複雜氣路或液路的塑料部件。這些部件經過注塑形成上下兩層工件,工件表面密布複雜形狀氣體或液體流道,流道的寬度一般2-3mm左右。通過焊接密封后,流道要求100%密封,並能達到1-5bar的壓力承受能力。同時,焊接後要求不能產生溢料,流道不被汙染。這些要求都和微流體晶片的焊接要求類似。但是這不意味著塑料雷射焊接能夠容易地完成這些工件的焊接。

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