本发明专利技术提供一种用于POCT芯片产品精密超声波焊接的接头结构，包括盖片和基片，基片中设计有微沟道、导能筋、熔接池、止焊台和限位凸台；盖片采用平板结构；盖片安装于基片之上，并通过限位凸台，实现盖片与基片的对准定位。在超声波焊接过程中，熔接池存储熔化的聚合物，防止聚合物外溢；止焊台吸收较大的焊接能量，使导能筋产生少量熔化后停止熔接，实现精密焊接。本发明专利技术解决了POCT芯片超声波焊接过程中焊接精度差和微通道易阻塞的问题，具有焊接精度高，结构简单，对准方便和焊接强度高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于POCT芯片产品精密超声波焊接的接头结构，属于医用聚合物POCT芯片产品制造
技术介绍
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高以及对医疗服务的认可，医学检验工作正走向简便化、即时化阶段。POCT芯片(Point Care of Testing)是指由医院专业人士或非专业人员在传统的检验中心以外进行的检测，也称床边检测和即时检测。POCT芯片具有将复杂操作简单化，大型设备小型化，检测场所灵活化，报告结果及时化，结果信息共享化等特点。POCT芯片技术的应用顺应社会发展趋势，简化了传统疾病的检测方法，取代了需要较高维护成本的检测设备，在临床应用中得到了迅速发展，已经开始应用于血糖检测、妊娠检测、心肌损伤、癌症检测、病毒检测和药物浓度监测。近些年来，聚合物POCT芯片已经从实验阶段慢慢走向产业化，但POCT芯片的精密封合技术一直是其批量化生产的瓶颈问题，不仅要求封合精度高、强度高、速度快、成本低，还要求不易堵塞微沟道、封合均匀、操作简单。因此，发展高精度、高效率、高可靠性和操作简单的封装技术是POCT芯片产品实用化和产业化的当务之急。POCT芯片的键合方法主要有直接热键合、等离子体辅助键合、辐射降解键合、激光焊接键合、溶剂键合、胶粘接键合等。这些方法都不同程度的存在自身的缺陷，其中，胶粘接和溶剂粘接需要引入中间间质来实现的封合，间质不仅会容易堵塞微沟道以及破坏的生物兼容性，而且加重了工艺复杂度；直接热键和以及等离子体辅助键合需要较高的键合温度和较长的键合时间，因此，生产效率较低；激光焊接键合虽然效率高，但是设备成本高，并且在材料选择上存在局限性。这些封合方法在适用性、封合质量、生产效率、生物兼容性以及是否便于实现自动化等方面仍存在许多问题和局限性，不能适应POCT芯片产品的批量化生产。超声波焊接是最常用的聚合物基复合材料的焊接方法。POCT芯片超声波焊接是利用超声波能量使聚合物材料作高频机械振动，使待焊接材料界面间不断摩擦、压迫和释放，再通过上设置的突起的导能筋结构，实现焊接过程中的能量集中，局部发热熔化，同时施加焊接压力将封合在一起的一种方法。超声波焊接具有效率高、强度高、操作简单、无需间质等优点，所以，超声波焊接技术可以较大的提高生产效率、降低工艺复杂程度和减轻成本，使POCT芯片的批量化、产业化成为可能。POCT芯片具有较高的集成度，并且内部结构复杂、通道细微。因此，POCT芯片产品的熔接接头设计是一个非常重要的环节。目前较为广泛使用的超声波焊接接头结构主要应用于宏观塑料器件的焊接，对具有大量微结构阵列的POCT芯片进行超声波焊接仍有许多局限。具体表现为:I)焊接精度差，对导能筋没有熔接控制能力，焊接后通道高度不均匀，影响流体在微沟道内的流动方式，造成后续的医学检测结果偏差较大，使定量分析较困难。2)焊接过程中导能筋熔接量较大，在压力和高频振动下，熔化的聚合物流延铺展，很容易堵塞微沟道。3)焊接产生的内应力过大，运输和使用过程中容易开焊和破裂。4)微结构主要是具有一定高度的二维结构，其制作工艺与宏观器件的制造方法有很大不同，较难制造出复杂的三维接头结构，如榫舌式、阶梯式、互锁式等。5)POCT芯片内部微结构尺寸在微米级，对焊接精度有较高的要求。宏观器件的尺寸一般几个毫米以上，焊接精度偏差较大，不满足POCT芯片的要求。6)现有接头结构的流延控制能力较差，焊接过程中熔化的聚合物流延铺展会阻塞微通道，影响检测结果和精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于POCT芯片产品精密超声波焊接的接头结构，用于实现POCT芯片的精密焊接，使微通道高度均匀一致，导能筋熔接量较小，保证微沟道不被阻塞及微沟道的高度准确。—种用于POCT芯片产品精密超声波焊接的接头结构，包括盖片和基片，盖片采用平板结构；基片主要由微沟道、导能筋、熔接池、止焊台和限位凸台组成，全部设置于基片内；微沟道、导能筋、熔接池、止焊台和限位凸台全部设置于基片。导能筋分布于微沟道两侧。导能筋宽度为10?200 μ m，高度为10?200 μ m，导能筋末端形状可为矩形、三角形和半圆形。微沟道的宽度彡ΙΟμπκ深度彡4μπι，微沟道设置于两条溶接池之间。两条熔接池设置于紧邻导能筋的外侧。熔接池底部到止焊台表面的高度小于导能筋高度2?40 μ m，熔接池的宽度为30?300 μ m。止焊台宽度彡1mm，且设置于紧邻熔接池的外侧。限位凸台设置于基片的四个边缘位置，限位凸台宽度多0.5_，高度彡0.5mm，且高度值小于盖片厚度值。本熔接接头结构简单，在大规模生产中可采用注塑成型方法制作，也可采用热压成型方法制作。限位凸台的限位作用，能够对准盖片和限制盖片位置，方便对准操作并能防止盖片相对于基片的滑动。盖片采用平板结构，省去了复杂的对准结构，使操作更为简单方便。在超声波焊接过程中，通过导能筋的能量引导作用，大部分焊接能量会优先聚集在导能筋和盖片接触的界面附近，随着焊接时间增加，聚集的焊接能量不断增加，当能量超过一定值，导能筋会先于其他部分熔化。由于熔接池设置在紧邻导能筋的外侧位置，会使融化的聚合物被存储在熔接池中，从而阻断熔化聚合物的流延。由于止焊台的止焊作用，仅使少量的导能筋发生熔化，避免了微沟道的阻塞，实现流延阻断控制技术。随着焊接时间的增加，导能筋继续熔化，通道高度继续减小，使盖片与止焊台的间隙逐渐减小，当导能筋熔化到一定程度时，盖片的下表面就会与设置在基片的止焊台相接触，因为止焊台面积较大，会吸收较大高频振动能量，但此能量仍然不足以熔化止焊台，从而把焊接能量从导能筋附近转移到止焊台附近，导能筋停止吸收能量，停止熔接，因此通道高度就会较精密的得以保证，实现热聚集与热耗散均衡化的精密控制技术。本专利技术的有益效果在于能够实现POCT芯片的精密焊接，保证微沟道的高度均匀一致，而且能够保证导能筋仅发生少量熔化，不易阻塞微沟道。【附图说明】图1是本专利技术的三维结构视图。图2是本专利技术矩形导能筋结构视图。图3是本专利技术半圆形导能筋结构视图。图4是本专利技术三角形导能筋结构视图。图中:1微沟道；2导能筋；3熔接池；4止焊台；5限位凸台。【具体实施方式】导能筋2末端形状可为矩形、三角形和半圆形。图2为矩形导能筋结构视图，图3为半圆形导能筋结构视图，图4为三角形导能筋结构视图。本接头结构通过限位凸台5的限位作用，实现盖片与基片之间的对准。盖片采用平板结构，省去了复杂的对准结构，使操作更为简单方便。通过导能筋2的能量引导作用，大部分焊接能量会优先聚集在导能筋2和盖片接触的界面附近，随着焊接时间的增加，聚集的焊接能量也不断增加，当能量超过一定值，导能筋2会先于其他部分熔化，熔接池设置在紧邻导能筋2的外侧位置，会使融化的聚合物被存储在熔接池3中，从而阻断熔化聚合物的流延，由于止焊台4的止焊作用，仅使少量的导能筋2发生熔化，可有效避免微沟道I的阻塞，实现流延阻断控制技术。随着焊接时间的增加，导能筋2继续熔化，同时使盖片与止焊台4的间隙逐渐减小，当导能筋2熔化到一定程度，盖片的下表面与设置在基片的止焊台4相接触，因为止焊台4面积较大，会吸收较大高频振动能量，但此能量仍然不足以熔化止焊台4，从而把焊接能量从导能筋2附近转移到止焊台4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于POCT芯片产品精密超声波焊接的接头结构，包括盖片和基片，其特征是：盖片采用平板结构，基片主要由微沟道(1)、导能筋(2)、熔接池(3)、止焊台(4)和限位凸台(5)组成，全部设置于基片内；导能筋(2)分布于微沟道(1)两侧，导能筋(2)宽度为10～200μm，高度为10～200μm；微沟道(1)宽度≥10μm，深度≥4μm，微沟道(1)设置于两条溶解池(3)之间；两条熔接池(3)位于导能筋(2)的外侧，熔接池(3)底部到止焊台(4)表面的高度小于导能筋(2)高度2～40μm，熔接池(3)的宽度为30～500μm；止焊台(4)宽度≥1mm，位于导能筋(2)两侧，熔接池(3)外侧；限位凸台(5)设置于基片四个边缘位置，限位凸台(5)宽度≥0.5mm，高度≥0.5mm，且高度值小于盖片厚度值；通过限位凸台的限位作用，实现盖片和基片之间的定位对准。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李经民，周利杰，刘冲，梁超，刘军山，王立鼎，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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