一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构及封装方法技术

本发明专利技术公开了一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构及封装方法，包括基材和引线组，所述基材包覆所述引线组形成柔性封装结构，所述微流控芯片的盖板通过所述柔性封装结构与所述微流控芯片的底板密封并在所述盖板和所述底板之间形成液滴流动的密封空间；在与所述盖板和所述底板封装位置的所述柔性封装结构内设置有温度传感器，所述温度传感器通过引线组中的传感器引线与外部相连，通过所述温度传感器能够感测所述微流控芯片内的温度。本发明专利技术通过将温度传感器与芯片胶框一体化设计，简化芯片制作的工艺流程、提高芯片封装集成度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构及封装方法


[0001]本专利技术涉及微流控芯片封装
，特别涉及一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构及封装方法。

技术介绍

[0002]片上实验室(Lab on a Chip,LOC)研究的终极目标，是将功能各异的多个单元或模块，在微尺度上连接并存，并协同完成样品制备、生物与化学反应、分离检测等一系列复杂的生化分析工作。最终可以把生物和化学等领域中所涉及的所有功能模块集成在一块几平方厘米的芯片上，直接应用于生物化学检测、环境快速检测等。但是，现有已经逐步开展应用的片上实验室，其核心的关键功能实现——微流体驱动，主要以压力驱动、热驱动等方式进行，需要从外界提供动力，驱动的流体量相对较大，流道驱动组件多、功耗高，且驱动方式不具有不同器件间的通用性，无法发挥作为微流体基本操作单元“液滴”的有效功能。因此，形成一种有效、易于操作的微流体平台级液滴操控方法，对后续片上实验室的发展，具有至关重要的作用。
[0003]基于介质上的电润湿效应(Electrowetting
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On
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Dielectric，EWOD)是在金属电极与电解液之间加入一层绝缘层薄膜，当在液体和电极之间施加一定的电压后，液固表面张力会发生可逆性的变化，这表现为液滴在固体表面接触角θ的变化。当液滴接触角θ发生对称均匀变化时，液滴在宏观上表现出从球形液滴铺展为液膜的过程。而如果接触角θ发生非对称变化时，就出出现两侧液滴两侧接触线处的表面张力出现梯度，进而使得液滴的发生迁移和运动，这也是在片上实验室中进行液滴操控的理论基础。
[0004]由原理可知，利用电润湿效应，通过电极的电压操作，可以在芯片上实现微小液滴的操控，具体的操控形成有迁移、分割、混合和震荡等。通过这些功能的组合，可以将各种生物、化学试验流程迁移到芯片上，从而实现片上实验室系统。生物、化学试验流程是较为复杂的过程，每一个过程都需要很多电极来实现，因此，片上实验室芯片实现的关键技术之一就是形成数量庞大的驱动电极，并按照要求给出驱动信号，用于驱动液滴按照要求进行操作。
[0005]电润湿原理与阵列化驱动电极板相结合，形成对液滴具有一定操控能力的数字微流控芯片，以功能液滴代替普通液滴，并将特定功能的试剂操作流程映射到数字微流控芯片上，就形成具备一定试剂处理功能的数字微流控芯片。在一些生物或化学应用中，微流控芯片内部液体温度需要精确控制，以保证生化反应的正常进行，尤其是分子级的产物生成过程中，产量和产率都收到反应温度的影响。
[0006]现有的温控方式比较成熟，但缺乏高效且精准的测温方法。常见测温方法，一方面通过底部控温板进行温度传感反馈，参见图1。该固定式的测温方式可以避免在换装芯片过程中，更换传感器的问题，节省了传感器与传感器校准的成本。但由于芯片多暴露于室温环境中，温控边界条件不稳定，在温控板反馈的温度与芯片内部的温度存在一定的误差与传导延时，针对芯片内部的温度控制稳定性存在降低的风险。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构及封装方法，进而至少在一定程度上克服由于现有技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构，包括基材和引线组，所述基材包覆所述引线组形成柔性封装结构，所述微流控芯片的盖板通过所述柔性封装结构与所述微流控芯片的底板密封并在所述盖板和所述底板之间形成液滴流动的密封空间；在与所述盖板和所述底板封装位置的所述柔性封装结构内设置有温度传感器，所述温度传感器通过引线组中的传感器引线与外部相连，通过所述温度传感器能够感测所述微流控芯片内的温度。
[0009]进一步，所述柔性封装结构包括密封端和接线端，所述温度传感器设置在所述密封端一侧的柔性封装结构内，所述引线组中的电极引线设置在所述接线端一侧的所述柔性密封结构底面上，以便所述盖板通过所述柔性封装结构与所述底板密封同时通过所述电极引线与所述微流控芯片的驱动电极相连。
[0010]进一步，所述底板上形成有用于驱动所述液滴在底板移动的驱动电极和引出电极，所述驱动电极和所述引出电极电连接，所述驱动电极通过所述引出电极与外部供电设备连接；所述柔性封装结构的电极引线与所述引出电极电连接，所述电极引线通过所述引出电极与所述驱动电极相连。
[0011]进一步，所述基材的材料为聚酰亚胺或聚酯薄膜，所述基材内部包括铜箔导线形成所述柔性封装结构。
[0012]进一步，所述柔性封装结构的厚度为700μm，所述温度传感器的厚度为500μm。
[0013]进一步，所述温度传感器相距所述盖板和所述底板边缘的水平距离大于5mm。
[0014]进一步，所述温度传感器设置位置靠近液滴活动区，且所述温度传感器与所述液滴活动区之间的间距至少大于等于一个电极距离小于等于N电极距离。
[0015]进一步，所述柔性封装结构的材质为疏水材料，所述温度传感器外表面还设置有电磁屏蔽层。
[0016]本专利技术第二方面提供一种微流控芯片，包括盖板、底板和如上述的封装结构，所述盖板通过所述柔性封装结构与所述底板密封并在所述盖板和所述底板之间形成液滴流动的空间；所述底板上形成有用于驱动所述液滴在底板移动的驱动电极。
[0017]本专利技术第三方面提供一种微流控芯片的封装方法，利用上述的封装结构，所述封装方法包括如下步骤：
[0018]在所述柔性封装结构密封一侧的底面和顶面施加压敏胶；
[0019]将所述柔性封装结构放置在微流控芯片的底板一侧上并施加压力，使所述柔性封装结构的底面与所述底板密封固定；
[0020]在所述底板另一侧上放置胶框并施加压力，使所述胶框与所述底板的另一侧密封固定；
[0021]将微流控芯片的盖板放置在所述柔性封装结构和所述胶框的顶面并施加压力，使所述柔性封装结构的顶面与所述盖板密封固定。
[0022]本专利技术通过将温度传感器与芯片胶框一体化设计，简化芯片制作的工艺流程、提
高芯片封装集成度。本专利技术为微流控芯片应用提供了有效的温度测量手段，同时避免植入式测温方法给芯片结构带来的设计冗余。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1
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图2为现有技术中微流控芯片测温结构的示意图；
[0025]图3
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图4为本专利技术一实施例的集成温度传感器的微流控芯片封装结构的示意图；
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0028]如图2所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成温度传感器的微流控芯片封装结构，其特征在于，包括基材和引线组，所述基材包覆所述引线组形成柔性封装结构，所述微流控芯片的盖板通过所述柔性封装结构与所述微流控芯片的底板密封并在所述盖板和所述底板之间形成液滴流动的密封空间；在与所述盖板和所述底板封装位置的所述柔性封装结构内设置有温度传感器，所述温度传感器通过引线组中的传感器引线与外部相连，通过所述温度传感器能够感测所述微流控芯片内的温度。2.如权利要求1所述的微流控芯片封装结构，其特征在于，所述柔性封装结构包括密封端和接线端，所述温度传感器设置在所述密封端一侧的柔性封装结构内，所述引线组中的电极引线设置在所述接线端一侧的所述柔性密封结构底面上，以便所述盖板通过所述柔性封装结构与所述底板密封同时通过所述电极引线与所述微流控芯片的驱动电极相连。3.如权利要求2所述的微流控芯片封装结构，其特征在于，所述底板上形成有用于驱动所述液滴在底板移动的驱动电极和引出电极，所述驱动电极和所述引出电极电连接，所述驱动电极通过所述引出电极与外部供电设备连接；所述柔性封装结构的电极引线与所述引出电极电连接，所述电极引线通过所述引出电极与所述驱动电极相连。4.如权利要求1所述的微流控芯片封装结构，其特征在于，所述基材的材料为聚酰亚胺或聚酯薄膜，所述基材内部包括铜箔导线形成所述柔性封装结构。5.如权利要求1所述的微流控芯片封装结构，其特征在于，所述柔性封装结构的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪震海，王俊明，许诺，臧金良，刘立滨，张淮，安灵椿，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：