1.一种微流控芯片协同热压键合调控方法,其特征在于,包括如下步骤:S1,根据微流控芯片功能要求设计微通道结构;
S2,微流控芯片热压键合预实验;
S3,判断微流控芯片热压键合质量是否达标,确定微通道形变量和键合强度是否同时满足使用要求;如果质量达标则直接可以进入批量化生产阶段;当无法同时满足上述要求时,进入S4;
S4,统计键合强度达标时微通道形变量;
S5,开展压缩蠕变实验构建材料本构模型;
S6,构建热压仿真模型,开展热压键合热‑应力耦合仿真模拟;热压仿真模型包括微流控芯片的几何形状、材料参数和键合工艺参数;边界条件包括键合温度、键合压力、键合时间;键合温度参考维氏软化点或者玻璃化转变温度;通过热压仿真模型模拟热压键合过程,预测键合后微通道的变形,模拟结果可用于优化键合工艺参数,减小微通道的键合变形;
S7,分析仿真结果,计算键合强度达标时微通道的形变量;
S8,判断材料本构模型是否精准;比较热压键合仿真模拟与实验统计的微通道形状变量,判断材料本构模型是否准确;当仿真模拟精度达标时进入S9;当仿真模拟精度不达标时重复S5‑S7;
S9,补偿微通道形变或增加聚能筋微结构;
S10,开展仿真模拟,计算优化后微通道形变量并判断优化后微通道形变量是否达标;
判断优化后微通道是否达标的依据是:在键合强度达标时的键合工艺参数下,微通道形变量低于预期目标;当微通道形变达标时,进入S11;当微通道形变量不达标时,返回S9;
S11,制备微流控芯片,进行热压键合质量验证,并判断微流控芯片键合质量是否达标;
根据优化的设计和键合工艺参数制备优化后的微流控芯片,通过热压键合实验以验证键合质量,并将其与预期结果进行比较;判断标准是微流控芯片键合强度和微通道形变量同时满足使用要求。
2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片协同热压键合调控方法,其特征在于,S1中根据微流控芯片的使用场景和功能,参数化目标微通道/微结构的形状、结构和键合强度,确定微通道/微结构的设计参数;S2中加工初步设计的微流控芯片,进行热压键合的预实验,根据预实验结果探索键合工艺参数。
3.根据权利要求2所述的一种微流控芯片协同热压键合调控方法,其特征在于,S4中微通道形变量通过以下公式计算: ,其中 为面积形变量,S2为键合后微通道面积,S1为键合前微通道面积; ,其中 为高度形变量,h2为键合后微通道高度,h1为键合前微通道高度。
4.根据权利要求3所述的一种微流控芯片协同热压键合调控方法,其特征在于,S9中补偿微通道形变包括根据键合后微通道形变量来补偿键合前微通道的高度,在设计或制造过程中调整微通道的尺寸,补偿量为键合后微通道形变量hs=h1‑h2;补偿后的微通道高度h=h1+hs。
5.根据权利要求3所述的一种微流控芯片协同热压键合调控方法,其特征在于,S9中增加的聚能筋微结构设置在微通道的表面,设计参数包括横截面形状、高度h3、宽度W以及距离微通道位置Ld。