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数控微流控芯片热压系统研制

沙志宏  
【摘要】:计算机数控微流控芯片热压系统课题是国家863项目《面向微流控芯片的微模具制造装备研究》的重要组成部分(项目编号:2002AA42115),它是集成液压技术、数控技术、精密机械设计和制造技术和微系统技术(MEMS)等技术为一体的一种高新技术设备,它以数控为手段来完成大批量、高精度的微流控分析芯片的制造。研究和开发数控微流控芯片热压系统是本文的主要研究目的。 本文第一章是绪论部分,在综述微流控芯片在当代分析化学界重要意义的基础上,介绍了各种材料微流控芯片的常用加工技术,如热压工艺、光刻技术、LIGA技术等,对数控微流控芯片热压技术的国内外进展也简单进行了论述。 第二章从介绍聚合物材料较其他基片材料如玻璃、硅、石英等相比,制造微构造所具有一系列的优势入手,较为详尽的介绍了聚合物微流控芯片的重要加工方法—热压法的工艺流程,并对热压工艺中的某些技术细节如阳模微通道边壁的表面光洁度、阳模微通道边壁的角度以及温度系数等问题进行了说明。 第三章介绍的是热压工艺中的一个重要工艺环节——硅阳模制作工艺。其中包括所用的设备和试剂,以及硅阳模用光刻和湿法刻蚀工艺制作的工艺流程。然后对硅阳模的质量检验方法进行了论述,详细介绍了阳模的视觉检测方法并根据实验结果得出一些关于硅阳模制作的技术结论。 第四章是本论文的重点内容,从数控微流控芯片热压机的工作原理出发,详细论述了数控热压系统的设计,着重研究了液压系统、抽真空系统、加热与冷却系统的工作原理与设计方法,并对影响热压机使用性能的某些关键技术细节进行了分析。 第五章研制了数控热压机的控制系统,着重研究了控制系统的组成、控制系统的软件模块划分、控制系统的PLC软件的编制等,其中,温度控制、压力控制和真空度控制是本章研究的重点。 第六章利用PMMA和PC两种材料对热压机进行了实验研究。首先介绍了PMMA和Pc两种材料的材料特性和热模压特性,其次对两种材料的热压工艺流程进行了介绍,最后通过压制微芯片过程中记录的数据和压制出的微流控芯片对热压机的工作性能进行了分析。 第七章作者对本文的研究内容进行了总结,并对数控热模压系统的发展前景做了展望。


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