一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法技术

本发明专利技术涉及传感器与微流控芯片领域，具体讲，涉及一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法。硅基传感器微流控芯片从上至下依次包括微流控芯片和硅基传感器；微流控芯片设置有加样孔、流道和出样孔，加样孔、流道和出样孔构成用于待测液体样本流动的通路，通路上设置有开口，敏感元件位于开口内，用于对待测液体样本进行检测；微流控芯片的下表面上设置有功能凹槽，功能凹槽用于将开口和硅基传感器晶片封装在一起。本发明专利技术的硅基传感器微流控芯片实现了硅基传感器与微流控芯片的封装，进而实现将液体样本稳定有效传递到传感器晶片实现检测功能。测功能。测功能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法


[0001]本专利技术涉及芯片领域，具体讲，涉及一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法。

技术介绍

[0002]病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，其可以引发大规模的传染病，因此，病原微生物的检测对于预防全球性传染病至关重要。目前，病原微生物检测方法主要有传统培养法、免疫学方法、分子生物学方法以及生物传感器方法，传统培养法容易受操作者主观影响，且耗时长；免疫学方法检测速度快，但灵敏度较低；分子生物学方法检测速度快，灵敏度也高，但对仪器设备和实验人员专业素质要求较高，成本较大，限制了其在基层实验室的应用。生物传感器作为一个新兴技术，有望解决这些问题，实现病原微生物现场快速检测。近年来，基于场效应管(FET)的生物传感器灵敏度高、特异性强、响应速度快且无需标记，被广泛应用到病原微生物的检测中。目前，场效应管生物传感器检测病原微生物时需要借助笨重的操作仪器，而且需要恒定的温度、光照等检测环境，并且需要专业的操作人员手动滴加的方式来完成检测，离实用化现场检测仪器还有较大距离。
[0003]硅基传感器是常见的MEMS传感器形式，其中部分的传感器可用于检测液体样本，比如某些新型生物传感器就是在硅片上加工了敏感元件，通过修饰生物敏感材料，实现对液体样本中生物物质的检测。由于其具有灵敏度高、特异性强、响应速度快且无需标记的优点，被广泛应用到微生物的检测中。随着硅基传感器的应用越来越广泛，一系列关于硅基传感器急需解决的技术问题也显得愈突出。由于现有很多传感器多是裸露的硅片，容易受外界环境因素的影响，因此封装技术对于提高硅基传感器，特别是检测液体样本的硅基传感器的稳定性和准确性尤为重要。
[0004]目前，应用硅基传感器检测微生物多是实验室操作人员手动滴加的形式，不能保证操作的准确性，且在检测过程中容易受外界因素的影响，并且某些传感器还需要能够进行光学照射和观察，需要进行特殊设计。鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的首要专利技术目的在于提供一种硅基传感器微流控芯片。
[0006]本专利技术的第二专利技术目的在于提供该硅基传感器微流控芯片的制备及封装方法。
[0007]为了完成本专利技术的专利技术目的，采用的技术方案为：
[0008]本专利技术涉及一种硅基传感器微流控芯片，所述硅基传感器微流控芯片从上至下依次包括微流控芯片和硅基传感器；所述硅基传感器包括硅基传感器晶片和电路板，所述硅基传感器晶片上设置有用于检测的敏感元件和电路，所述硅基传感器晶片固定设置于所述电路板上；所述微流控芯片设置有加样孔、流道和出样孔，所述加样孔、所述流道和所述出样孔构成用于待测液体样本流动的通路，所述通路上设置有开口，且所述敏感元件位于所述开口内，用于对所述待测液体样本进行检测；
[0009]所述微流控芯片的下表面上设置有功能凹槽，所述功能凹槽用于将所述开口和所述硅基传感器晶片及其所在电路板封装在一起；
[0010]所述加样孔和所述出样孔之间的距离为L1，所述开口的宽度为L2，L1＞L2。
[0011]可选的，所述微流控芯片为透明硬质材料。
[0012]可选的，所述硅基传感器包括多个所述硅基传感器晶片和多个微流控芯片，每个硅基传感器晶片上设置有一个包括所述通路和所述功能凹槽的微流控芯片；或，
[0013]所述硅基传感器包括多个所述硅基传感器晶片和一个微流控芯片，所述微流控芯片的通路上设置有多个开口，每个开口通过功能凹槽与每个硅基传感器晶片封装。
[0014]可选的，所述微流控芯片包括微流控上芯片和微流控下芯片；
[0015]所述微流控上芯片内设置有第一进样通孔、进样流道、出样流道和第一出样通孔，所述进样流道与所述第一进样通孔连接，所述出样流道与所述第一出样通孔连接，所述进样流道与所述出样流道在该芯片上不直接连通；
[0016]所述微流控下芯片内设置有第二进样通孔和第二出样通孔，所述第二进样通孔的正投影位于所述进样流道的正投影范围内；所述第二出样通孔的正投影位于所述出样流道的正投影范围内；所述第二进样通孔和所述第二出样通孔设置于所述功能凹槽内；
[0017]所述第一进样通孔和所述第一出样通孔之间的距离为L3，所述第二进样通孔和所述第二出样通孔之间的距离为L4，L3＞L4。
[0018]可选的，所述进样流道和所述出样流道为设置于所述微流控上芯片的下表面的凹槽。
[0019]可选的，所述第二进样通孔和所述第二出样通孔的正投影位于所述硅基传感器晶片的正投影范围内；
[0020]所述硅基传感器晶片的正投影位于所述功能凹槽的正投影范围内，所述敏感元件设置于所述硅基传感器晶片的中央，所述功能凹槽内设置有用于与所述硅基传感器晶片的四周粘合的密封框，所述密封框为环状，所述第二进样通孔和所述第二出样通孔位于所述环状的中空区域内，且所述密封框的外沿与所述功能凹槽的内壁具有一定距离；所述敏感元件的正投影位于所述密封框中空区域的正投影范围内。
[0021]可选的，所述密封框与所述功能凹槽之间的空间为胶封区，所述胶封区内设置有注胶孔。
[0022]可选的，所述功能凹槽的深度高于所述硅基传感器晶片的高度；所述密封框与所述硅基传感器晶片粘合后形成的空间为储样区；
[0023]所述储样区的面积大于所述敏感元件的面积。
[0024]可选的，所述电路板上设置有至少3个电路板固定通孔，所述微流控下芯片上设置有至少3个固定柱，所述电路板固定通孔的正投影与所述固定柱的正投影重合；
[0025]所述固定柱贯穿于所述电路板，将所述电路板和所述微流控下芯片定位并固定。
[0026]可选的，所述硅基传感器晶片的电路与所述电路板的线路相连接，所述电路板上设置有不少于两条线路及相应的接口，用于与外部电路电连接。
[0027]本专利技术涉及如上述的硅基传感器微流控芯片的制备及封装方法，至少包括如下步骤：
[0028]S1、在所述储样区外的所述密封框上涂胶，同时将所述微流控下芯片通过固定柱
与所述电路板对准后拼合，使胶固化后完成初步封接；
[0029]S2、通过所述注胶孔往所述胶封区注胶，充满整个所述胶封区；同时在下芯片与电路板之间涂胶，使固化后完成下芯片与传感器晶片的封装；
[0030]S3、在所述微流控上芯片的边缘涂胶，将所述进样流道、所述出样流道分别与第二进样孔、第二出样孔相对合后，将所述微流控上芯片贴合于所述微流控下芯片上，使胶固化后完成芯片整体封装。
[0031]本专利技术至少具有以下有益的效果：
[0032]本专利技术的硅基传感器微流控芯片实现了硅基传感器与微流控芯片的封装，使得宏观流体管道与微观的传感结构实现有效衔接，进而实现将液体样本稳定有效传递到传感器实现检测功能，同时将液体进出接口扩展到硅基晶片正投影范围之外。
[0033]在优选的技术方案中，微流控芯片为透明硬质材料，从而方便对硅基传感器的光刺激和光学检测，某些情况下可实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基传感器微流控芯片，其特征在于，所述硅基传感器微流控芯片从上至下依次包括微流控芯片和硅基传感器；所述硅基传感器包括硅基传感器晶片和电路板，所述硅基传感器晶片上设置有用于检测的敏感元件和电路，所述硅基传感器晶片固定设置于所述电路板上；所述微流控芯片设置有加样孔、流道和出样孔，所述加样孔、所述流道和所述出样孔构成用于待测液体样本流动的通路，所述通路上设置有开口，且所述敏感元件位于所述开口内，用于对所述待测液体样本进行检测；所述微流控芯片的下表面上设置有功能凹槽，所述功能凹槽用于将所述开口和所述硅基传感器晶片及其所在电路板封装在一起；所述加样孔和所述出样孔之间的距离为L1，所述开口的宽度为L2，L1＞L2。2.根据权利要求1所述的硅基传感器微流控芯片，其特征在于，所述硅基传感器包括多个所述硅基传感器晶片和多个微流控芯片，每个硅基传感器晶片上设置有一个包括所述通路和所述功能凹槽的微流控芯片；或，所述硅基传感器包括多个所述硅基传感器晶片和一个微流控芯片，所述微流控芯片的通路上设置有多个开口，每个开口通过功能凹槽与每个硅基传感器晶片封装。3.根据权利要求1或2所述的硅基传感器微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片为透明硬质材料。4.根据权利要求1或2所述的硅基传感器微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括微流控上芯片和微流控下芯片；所述微流控上芯片内设置有第一进样通孔、进样流道、出样流道和第一出样通孔，所述进样流道与所述第一进样通孔连接，所述出样流道与所述第一出样通孔连接，所述进样流道与所述出样流道在该芯片上不直接连通；所述微流控下芯片内设置有第二进样通孔和第二出样通孔，所述第二进样通孔的正投影位于所述进样流道的正投影范围内；所述第二出样通孔的正投影位于所述出样流道的正投影范围内；所述第二进样通孔和所述第二出样通孔设置于所述功能凹槽内；所述第一进样通孔和所述第一出样通孔之间的距离为L3，所述第二进样通孔和所述第二出样通孔之间的距离为L4，L3＞L4...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢新武，马金标，王浩，杜耀华，程智，吴金辉，吴建国，韩俊淑，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所，
类型：发明
国别省市：