聚合物微流控晶片基片與蓋片一體化注塑成型模具的製作方法
2023-05-06 23:27:01
專利名稱：聚合物微流控晶片基片與蓋片一體化注塑成型模具的製作方法
技術領域：
本發明屬於注塑成型模具技術領域，特別涉及到一種能夠成型表面具有微通道結構並具有圓孔狀儲液池的聚合物微流控晶片注塑成型模具。
背景技術：
微流控晶片是把生物和化學等領域中所涉及的樣品製備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊尺寸較小的晶片上，在壓力泵或者電場作用下形成微流路，達到對樣品高通量快速分析的目的，目前已開始在分析化學、生命科學及生物醫學器件等領域發揮愈來愈重要的作用。用於成型微流控晶片的材料有矽、玻璃、石英和聚合物等。聚合物微流控晶片一般由基片和蓋片兩部分組成，在基片上成型微通道，在蓋片上加工儲液池，二者通過後期的鍵合成為一體形成一完整的微流控晶片。傳統上蓋片上的圓孔狀儲液池需在成型後再利用機械或雷射方法加工，費時費力，而且加工質量和尺寸一致性難以保證。如果能將圓孔狀儲液池在注塑時與微通道一併完成成型，則將大大提高塑料微流控晶片的生產效率，從而降低微流控晶片的製作成本，為微流控晶片商業化推廣奠定基礎。
發明內容
本發明的目的在於提供一種聚合物微流控晶片注塑成型模具，用於成型表面具有微通道結構並具有圓孔狀儲液池的微流控晶片。利用該模具可使微流控晶片基片上的微通道和蓋片上的圓孔狀儲液池在注塑時一起成型，從而可實現高效率、大批量成型尺寸、形狀準確均一的晶片，促進微系統技術的發展。本發明的技術方案如下一種聚合物微流控晶片基片與蓋片一體化注塑成型模具，包括模具模架和型腔鑲塊兩個部分。其中模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板與定模板間的推料板， 仍保留定模座板與定模板間的相對運動，以實現定模抽芯動作。定模鑲塊分為左右兩個，一個用於固定成型晶片微通道的微細加工鑲塊，另一個用於固定成型圓孔狀儲液池的鑲塊， 且成型圓孔狀儲液池的型芯從其穿過。模具型腔鑲塊部分由定模鑲塊、動模鑲塊、微細加工鑲塊和圓孔狀儲液池鑲塊組成。動模鑲塊型腔結構設計為矩形通槽，形狀與晶片外觀尺寸相同，一側動模鑲塊與定模微細加工鑲塊合在一起用於成型微流控晶片的基片；一側動模鑲塊與定模圓孔狀儲液池鑲塊合在一起用於成型微流控晶片的蓋片。為保證圓孔狀儲液池的完整性，成型圓孔狀儲液池的型芯固定在定模座板上，通過定模鑲塊插入動模鑲塊中。開模時，利用定、動模間的鎖緊機構，迫使該型芯在定、動模分型之前，先行從型腔中抽出。本發明的效果和益處是採用該注塑成型模具可以高效率大批量生產表面具有微通道結構並具有圓孔狀儲液池的微流控晶片，減少了後續晶片鍵合時加工儲液池的工作量，並保證了儲液池尺寸的一致性和位置的準確性。採用定模先行抽芯機構，避免了晶片脫模時儲液池處的變形損壞，提高了成品率。本發明有效解決了微流控晶片注塑成型過程中儲液池成型的技術難題，將進一步提高微流控晶片的製造水平和生產效率，促進注塑成型技術在微機械系統領域的應用。
圖1為本發明微流控晶片注塑成型模具裝配示意圖。圖加為晶片、澆口及流道示意圖主視圖。圖2b為晶片、澆口及流道示意圖俯視圖。圖中1定模座板；2成型圓孔狀儲液池的型芯；3定模板；4定模鑲塊；5動模鑲塊；6動模板；7推桿；8尼龍套鎖模組件；9限位墊圈；10導柱。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。本發明注塑成型模具用於成型圖示附有儲液池的微流控晶片。微通道截面形狀為 50 μ m深、80 μ m寬的矩形，儲液池的直徑為2mm。如圖1所示，本發明注塑成型模具一模兩腔，包括模具模架和型腔鑲塊兩個部分。 其中模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板ι與定模板3間的推料板，定模板3 仍可沿導柱10滑動。成型圓孔狀儲液池的型芯2固定在定模座板1上，從定模鑲塊4和動模鑲塊5中穿過，從而在晶片上形成圓孔。尼龍套鎖模組件8安裝在定模板3和動模板6 上。注塑時，塑料熔體首先通過主流道進入動模板6上的流道，前期噴泉型流體首先進入圖2b所示橫流道兩端，後續流體通過流線型扇形澆口平穩地進入並充滿成型基片與蓋片的型腔。經保壓冷卻，開模時，定模板3與定模座板1首先分開，成型圓孔狀儲液池的型芯2從動模鑲塊5抽出，直到定模板3遇限位墊圈9，停止前行。繼續開模，注塑機的開模力克服尼龍套鎖模組件8中尼龍套的漲緊力使定模板3與動模板6分開，完成開模。由推桿7推出得到微流控晶片的基片與蓋片。根據實際情況，整個注塑過程需Imin左右。
權利要求
1. 一種聚合物微流控晶片基片與蓋片一體化注塑成型模具，包括模具模架和型腔鑲塊兩個部分；其特徵在於模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板(1)與定模板 ⑶間的推料板，保留定模座板⑴與定模板⑶間的相對運動；定模鑲塊分為左右兩個， 一個用於固定成型晶片微通道的微細加工鑲塊，另一個用於固定成型圓孔狀儲液池的鑲塊，且成型圓孔狀儲液池的型芯從其穿過；模具型腔鑲塊部分由定模鑲塊、動模鑲塊、微細加工鑲塊和圓孔狀儲液池鑲塊組成；動模鑲塊型腔結構設計為矩形通槽，形狀與晶片外觀尺寸相同，一側動模鑲塊與定模微細加工鑲塊合在一起用於成型微流控晶片的基片；一側動模鑲塊與定模圓孔狀儲液池鑲塊合在一起用於成型微流控晶片的蓋片；成型圓孔狀儲液池的型芯O)固定在定模座板(1)上，通過定模鑲塊(4)插入動模鑲塊(5)中。
全文摘要
一種成型表面具有微通道結構並具有圓孔狀儲液池的聚合物微流控晶片注塑模具，屬於注塑成型模具技術領域。包括模具模架和型腔鑲塊兩個部分。其中模具模架使用三板式注塑模具模架，去掉定模座板與定模板間的推料板，仍保留定模座板與定模板間的相對運動，以實現定模抽芯動作。為保證圓孔狀儲液池的完整性，成型圓孔狀儲液池的型芯固定在定模座板上，通過定模鑲塊插入動模鑲塊中。開模時，利用定、動模間的鎖緊機構，迫使該型芯在定、動模分型之前，先行從型腔中抽出。採用該注塑成型模具可以高效率大批量生產表面具有微通道結構並具有圓孔狀儲液池的微流控晶片，減少了後續晶片鍵合時加工儲液池的工作量，並保證了儲液池尺寸的一致性和位置的準確性。
文檔編號B29C45/26GK102205602SQ20111007247
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者劉衝, 宋滿倉, 龐中華, 杜立群, 王敏傑, 連城林 申請人:大連理工大學