靶向药物浓度筛选微流控器件的设计与制作

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作者 霍兆林 丁来钱 +2 位作者 亓东锋 刘冲 魏娟 《光学精密工程》 北大核心 2025年第8期1228-1237,共10页

为筛选靶向药物浓度,设计制作了集成浓度梯度发生器的细胞共培养微流控器件。对器件内的浓度梯度生成原理、浓度场、速度场和细胞共培养特性进行了研究。首先,根据等效电路原理设计了可以生成5∶1∶0浓度梯度的微通道模型,采用串并联结... 为筛选靶向药物浓度,设计制作了集成浓度梯度发生器的细胞共培养微流控器件。对器件内的浓度梯度生成原理、浓度场、速度场和细胞共培养特性进行了研究。首先,根据等效电路原理设计了可以生成5∶1∶0浓度梯度的微通道模型,采用串并联结构形式设计了药物浓度作用细胞共培养单元,进行了浓度梯度单元与细胞共培养单元集成。然后,利用有限元仿真软件Comsol中的层流和物质传递模块进行了速度场和浓度场仿真验证。最后,采用软刻蚀技术制作了该微流控器件,分别采用荧光素纳溶液和1μm直径聚苯乙烯悬浮液模拟药物浓度分布;在器件内进行了Hela细胞与A549细胞的共培养,并分析了两种细胞的生长曲线和叶酸受体靶向性。仿真与实验结果表明:设计的微流控器件能够生成设定的浓度梯度(浓度比例5∶1∶0),每一分支的细胞培养单元内浓度差异在0.1%以内;细胞培养单元内流速分布均匀,培养单元内的平均流速为(7.1±0.3)μm/s;两种细胞的生长符合S型生长规律,细胞膜染色实验表明在该微流控器件内能够实现两种细胞的平行共培养。研究结果表明,该微流控器件能够模拟细胞在体内的流动环境,为靶向药物浓度筛选和个性化治疗提供了技术平台。 展开更多

关键词 微流控 细胞微环境 靶向药物浓度筛选 平行共培养

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基于纳米压痕技术的兆声辅助电铸微器件残余应力研究

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作者 杜立群 赵文君 +3 位作者 翟科 杜成权 魏壮壮 姬学超 《电加工与模具》 2019年第4期44-48,68,共6页

微电铸已成为制作金属微器件的关键技术之一,然而微电铸层中过大的残余应力会给微器件的尺寸精度与使用寿命带来极大的影响。针对一款悬臂型后座保险锁微器件在电铸阶段出现的变形现象进行分析,基于纳米压痕技术,以有、无兆声辅助电铸... 微电铸已成为制作金属微器件的关键技术之一,然而微电铸层中过大的残余应力会给微器件的尺寸精度与使用寿命带来极大的影响。针对一款悬臂型后座保险锁微器件在电铸阶段出现的变形现象进行分析,基于纳米压痕技术,以有、无兆声辅助电铸微器件为被测样片开展了应力测试实验,讨论了纳米压痕技术中两种常用的计算模型对应力测试结果的影响。结果表明:兆声辅助电铸器件中的残余应力相对无兆声辅助电铸器件减小了57.84%,验证了兆声辅助电铸能有效减小铸层中残余内应力,并从声流和稳态空化两种理论解释了兆声辅助电铸过程中铸层残余内应力减小的原因。 展开更多

关键词 纳米压痕法 兆声辅助电铸 微电铸器件

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细胞三维动态培养微器件的设计与制作 被引量：5

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作者 刘冲 刘涛 +3 位作者 魏娟 江洋 梅学翠 李经民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1672-1679,共8页

细胞培养是进行细胞研究的基础,为了在细胞体外培养时提供一种近似于体内的微环境,设计了一种可供细胞三维动态培养的微器件。首先设计了用于输运流体的微通道网络,培养池对称布置于微通道网络中,通过一系列"多进多出"型微通... 细胞培养是进行细胞研究的基础,为了在细胞体外培养时提供一种近似于体内的微环境,设计了一种可供细胞三维动态培养的微器件。首先设计了用于输运流体的微通道网络,培养池对称布置于微通道网络中,通过一系列"多进多出"型微通道分别与进样口和出样口相连。利用Comsol软件中的层流物理场和多孔介质物理场耦合对培养池内的流场进行仿真,通过比较流场的均一性和稳定性优化微通道网络结构。然后,采用静电直写技术在培养池内集成聚己内酯(PCL)三维支架,构建细胞三维培养空间。最后,封合微器件,检测微器件培养池内的流体流动情况,并进行细胞实验。实验结果表明,"2×2"型微器件培养池内的流体稳定性和均一性较好;PCL三维支架的纤维间距400μm,纤维直径80μm,孔隙率64%,细胞存活率达到90%以上。该细胞三维动态培养微器件更好地模拟了生物体内细胞生存所需的微环境,培养池内的细胞生长良好,满足设计要求。 展开更多

关键词 微器件 微流控 三维动态培养 多孔介质 静电直写 三维支架

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在金属基底上制作高深宽比金属微光栅的方法 被引量：8

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作者 杜立群 鲍其雷 +1 位作者 赵明 王翱岸 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期700-707,共8页

根据光学领域对高深宽比金属微器件的需求,利用UV-LIGA工艺在金属基底上制作了具有高深宽比的金属微光栅。采用分层曝光、一次显影的方法制作了微电铸用SU-8胶厚胶胶模,解决了高深宽比厚胶胶模制作困难的问题。由于电铸时间长易导致铸... 根据光学领域对高深宽比金属微器件的需求,利用UV-LIGA工艺在金属基底上制作了具有高深宽比的金属微光栅。采用分层曝光、一次显影的方法制作了微电铸用SU-8胶厚胶胶模,解决了高深宽比厚胶胶模制作困难的问题。由于电铸时间长易导致铸层缺陷,故采取分次电铸等措施得到了电铸光栅结构;同时通过线宽补偿的方法解决了溶胀引起的线宽变小问题。在去胶工序中,采用"超声-浸泡-超声"循环往复的方法。最终,制作了周期为130μm、凸台长宽高为900μm×65μm×243μm的金属微光栅,其深宽比达到5,尺寸相对误差小于1%,表面粗糙度小于6.17nm。本文提出的工艺方法克服了现有方法制作金属微光栅时高度有限、基底易碎等局限性,为在金属基底上制作高深宽比金属微光栅提供了一种可行的工艺参考方案。 展开更多

关键词 金属微光栅 高深宽比 UV-LIGA工艺 SU-8厚胶 微电铸

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超声时效技术在微注塑模具制作中的应用 被引量：4

5

作者 杜立群 李成斌 +1 位作者 李永辉 于同敏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1250-1256,共7页

针对金属微注塑模具UV-LIGA制作过程中由于SU-8胶内应力过大而引起的胶膜破裂、变形甚至脱落等问题,提出将超声时效技术应用于微注塑模具的制作工艺。首先,利用紫外光刻工艺制备了电铸胶膜,在显影前使用自制的超声时效装置对胶膜进行超... 针对金属微注塑模具UV-LIGA制作过程中由于SU-8胶内应力过大而引起的胶膜破裂、变形甚至脱落等问题,提出将超声时效技术应用于微注塑模具的制作工艺。首先,利用紫外光刻工艺制备了电铸胶膜,在显影前使用自制的超声时效装置对胶膜进行超声处理。然后,采用无背板生长方法在38CrNiMnMo模具钢基底上直接进行镍金属的电铸生长,讨论并解决了工艺过程中遇到的SU-8胶浮胶变形、非圆形基片的匀胶、胶膜中的气泡以及微电铸层结合不牢等问题。最后,制作出微通道宽度和高度分别为80μm和35μm的微注塑模具。实验结果表明,超声时效技术的使用避免了由于SU-8胶内应力过大引起的破裂、变形甚至从基底脱落等缺陷,增强了UV-LIGA技术制作微注塑模具的能力,提高了制作微注塑模具的成功率。 展开更多

关键词 超声时效技术 微注塑模具 UV-LIGA工艺 SU-8光刻胶 内应力

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超声电铸提高金属微流控芯片模具的均匀性 被引量：3

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作者 杜立群 杨彤 +4 位作者 赵明 陶友胜 罗磊 王磊 刘冲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期57-61,共5页

利用微电铸技术制作的微流控芯片模具往往存在沉积厚度不均匀的缺陷,这种缺陷会影响模具的尺寸精度及使用性能,并增加模具的制作成本。为了制得厚度均匀的微流控芯片模具,研究了超声电铸对模具均匀性的影响。首先,采用有限元软件COMSOL ... 利用微电铸技术制作的微流控芯片模具往往存在沉积厚度不均匀的缺陷,这种缺陷会影响模具的尺寸精度及使用性能,并增加模具的制作成本。为了制得厚度均匀的微流控芯片模具,研究了超声电铸对模具均匀性的影响。首先,采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立微流控芯片模具的微电铸模型,分析电铸2h后的模具的厚度分布。并根据该仿真结果,设计掩模版。然后,在自主搭建的超声电铸装置中进行一系列电铸实验,来研究超声搅拌对模具均匀性的影响。实验结果表明:电铸过程中添加超声搅拌可以改善微流控芯片模具的均匀性。超声功率为200 W时,超声频率改善模具均匀性的程度为200kHz>80kHz>120kHz。超声频率为200kHz时,超声功率改善模具均匀性的程度为500 W>200 W>100 W。当超声的频率和功率分别为200kHz和500 W时,与无超声电铸相比,模具的均匀性提高约30%。 展开更多

关键词 超声搅拌 微电铸 均匀性 微流控芯片模具 超声空化 声流

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基于电化学刻蚀与微电铸工艺的微流控芯片模具制作 被引量：3

7

作者 杜立群 李庆峰 +1 位作者 李爰琪 赵文君 《航空制造技术》 2017年第17期16-20,共5页

为解决微流控芯片模具在微电铸工艺中铸层与基底结合力差的问题,在光刻工艺的基础上,采用掩膜电化学刻蚀和微电铸相结合的方法,制作出了结合力较好的镍基双十字微流控芯片模具。针对掩膜电化学刻蚀的工艺参数进行了试验研究,选定了制作... 为解决微流控芯片模具在微电铸工艺中铸层与基底结合力差的问题,在光刻工艺的基础上,采用掩膜电化学刻蚀和微电铸相结合的方法,制作出了结合力较好的镍基双十字微流控芯片模具。针对掩膜电化学刻蚀的工艺参数进行了试验研究,选定了制作微流控芯片模具的最佳工艺参数,解决了酸洗引起胶膜脱落失效、刻蚀引起侧蚀等问题。使用剪切强度表征界面结合强度,运用剪切法测量了微电铸层与基底的剪切强度,定量分析了酸洗工艺和刻蚀工艺的参数对界面结合强度的影响。试验结果表明,酸洗20s后电铸层与基底的剪切强度相对于直接电铸提高了98.5%,刻蚀5min后剪切强度提高了203.6%。刻蚀5min后的剪切强度相对于酸洗20s后电铸的剪切强度提高了53.0%。本文提出的方法能够有效提高铸层与基底的界面结合强度,延长微流控芯片模具的使用寿命。 展开更多

关键词 结合力 电化学刻蚀 微流控芯片模具 微电铸

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移动阴极式掩膜电解加工微沟槽阵列均匀性研究 被引量：3

8

作者 杜立群 温义奎 +3 位作者 关发龙 翟科 叶作彦 王超 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期658-670,共13页

掩膜电解加工是一种高效率、大规模加工微结构的特种加工方法。然而,由于电流分布的边缘效应,在微结构的掩膜电解加工过程中往往存在着严重的加工尺寸不一致问题。针对这一问题,本文提出了一种移动阴极式掩膜电解加工方法。首先,利用COM... 掩膜电解加工是一种高效率、大规模加工微结构的特种加工方法。然而,由于电流分布的边缘效应,在微结构的掩膜电解加工过程中往往存在着严重的加工尺寸不一致问题。针对这一问题,本文提出了一种移动阴极式掩膜电解加工方法。首先,利用COMSOL有限元分析软件对微沟槽阵列掩膜电解加工过程中的电流分布和阳极轮廓形状进行了数值仿真。仿真结果表明,相对于常规阴极结构的掩膜电解加工,采用移动阴极结构的掩膜电解加工方法能够获得尺寸更加均匀的微沟槽阵列结构。其次,在数值仿真的基础上,开展了掩膜电解加工实验研究。实验结果表明,移动阴极式掩膜电解加工方法能够有效地改善微沟槽阵列加工的尺寸均匀性。相对于常规阴极结构的掩膜电解加工过程,移动阴极式掩膜电解加工微沟槽阵列的均匀性提高了68.3%,并且随着阴阳极间距的增大,微沟槽深度不均匀度呈现出先减小后增大的趋势。随着阴极宽度的增大,微沟槽深度不均匀度逐渐增大;随着阴极移动速度的增大,微沟槽深度不均匀度逐渐减小,仿真与实验结果趋势一致。 展开更多

关键词 移动阴极 微沟槽结构 掩膜电解加工 刻蚀均匀性

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高精度AZ厚胶光刻及在微型射频同轴器制作中的应用 被引量：2

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作者 杜立群 李爰琪 +4 位作者 齐磊杰 李晓军 朱和卿 赵雯 阮久福 《航空制造技术》 2018年第9期26-31,共6页

基于正负胶结合的UV-LIGA技术在金属基底上制作了一种新型无源微型射频同轴传输器。针对制作过程中由于胶膜内部曝光剂量分布不均匀导致的正性厚胶AZ50XT光刻图形精度低的问题,在紫外光刻工艺的基础上,采用分次曝光显影的方法,制作了高... 基于正负胶结合的UV-LIGA技术在金属基底上制作了一种新型无源微型射频同轴传输器。针对制作过程中由于胶膜内部曝光剂量分布不均匀导致的正性厚胶AZ50XT光刻图形精度低的问题,在紫外光刻工艺的基础上,采用分次曝光显影的方法,制作了高尺寸精度的电铸胶膜。对不同尺寸的掩膜板图形进行分次曝光显影试验,研究了分次曝光显影法对光刻图形尺寸精度的影响。试验结果表明:分次曝光显影法可以显著提高AZ50XT胶膜图形化精度,并且光刻图形的精度与掩膜板图形尺寸无关。最后,基于上述试验成果,制作了整体尺寸为3000μm×400μm×200μm,单层最大厚度为60μm,侧壁倾角均大于85°的微型射频同轴传输器。 展开更多

关键词 正性光刻胶 尺寸精度 曝光剂量分布 紫外光刻 微射频同轴传输器

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基于电化学沉积的金属基微射频T形功分器研制 被引量：3

10

作者 杜立群 齐磊杰 +2 位作者 朱和卿 赵雯 阮久福 《电加工与模具》 2018年第3期26-30,44,共6页

以光刻和精密微电铸技术为基础,采用正负胶相结合的方法,在金属基底上制作同轴结构的微射频T形功分器。采用单层分次曝光方法制作了微电铸用AZ 50XT厚正性光刻胶胶模,改善了单层单次曝光时胶模侧壁陡直性差的情况;使用粘附强度高的金属... 以光刻和精密微电铸技术为基础,采用正负胶相结合的方法,在金属基底上制作同轴结构的微射频T形功分器。采用单层分次曝光方法制作了微电铸用AZ 50XT厚正性光刻胶胶模,改善了单层单次曝光时胶模侧壁陡直性差的情况;使用粘附强度高的金属作为种子层以增强支撑体与内导体之间的结合力,解决了后处理时内导体易从支撑体脱落的问题;通过增加铸后光刻步骤,解决了铸层高度测量困难的问题。最终,制作出外形尺寸为7700μm×3900μm×210μm、最小尺寸为40μm的微射频T形功分器,为微型功分器的制作提供了一种可行的工艺参考方案。 展开更多

关键词 T形功分器 AZ50XT厚胶 分次曝光 微电铸铜

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基于微电铸工艺的镍微型惯性开关的研制 被引量：1

11

作者 杜立群 王伟泰 +2 位作者 杜成权 刘旭强 赵剑 《电加工与模具》 2019年第2期47-51,共5页

为满足安全气囊辅助系统对信号识别的可靠性要求,采用UV-LIGA叠层光刻和精密微电铸工艺在不锈钢基底上制作了一款轴向触发的镍微型惯性开关,其利用阿基米德螺旋梁结构来支撑悬空质量块,中心止挡柱作为螺旋梁过载保护结构,开关敏感方向... 为满足安全气囊辅助系统对信号识别的可靠性要求,采用UV-LIGA叠层光刻和精密微电铸工艺在不锈钢基底上制作了一款轴向触发的镍微型惯性开关,其利用阿基米德螺旋梁结构来支撑悬空质量块,中心止挡柱作为螺旋梁过载保护结构,开关敏感方向垂直于衬底的方向。在制作过程中,引入了掩膜版线宽误差补偿的方法,降低了因胶膜溶胀与无机酸去胶等工艺带来的尺寸误差,通过煮沸的无机酸去除胶膜得到了结构完整的开关。最终制作出了整体尺寸为3850μm×3850μm×240μm、最小线宽尺寸为40μm的开关,并通过落锤试验对开关进行动态特性测试。 展开更多

关键词 微型惯性开关 误差补偿 落锤试验

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基于微电铸工艺的摩擦接触式微型惯性开关

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作者 杜立群 杨晓臣 +3 位作者 于洋 王胜羿 刘蓬勃 赵剑 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期66-72,81,共8页

针对微型惯性开关闭合时间短、接触弹跳问题,设计了增强接触效果的摩擦接触式微型惯性开关。基于MEMS惯性开关工作原理,建立了开关物理模型,研究了不同类型惯性开关的闭合性能,提出了增强接触的摩擦接触方法,设计了摩擦接触式微型惯性... 针对微型惯性开关闭合时间短、接触弹跳问题,设计了增强接触效果的摩擦接触式微型惯性开关。基于MEMS惯性开关工作原理,建立了开关物理模型,研究了不同类型惯性开关的闭合性能,提出了增强接触的摩擦接触方法,设计了摩擦接触式微型惯性开关的结构。为了对比接触性能,基于UV–LIGA叠层光刻和精密微电铸工艺,研制了3种不同类型的惯性开关。最后,进行落锤试验,测试结果显示:施加400g外载加速度时,刚性、柔性、摩擦接触式微型惯性开关的闭合时间分别为10μs、80μs、620μs;在惯性开关中引入摩擦电极,既能延长闭合时间,又能解决弹跳问题。研究结果表明,摩擦接触式微型惯性开关在增强接触效果方面具有很大的优越性。 展开更多

关键词 MEMS惯性开关 弹跳 闭合时间 摩擦接触 微电铸工艺

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Ni-SiC复合电铸层内应力实验研究

13

作者 杜立群 赵雪岭 宋畅 《电加工与模具》 2017年第4期38-42,共5页

提出通过掺杂SiC颗粒来减小Ni微电铸层内应力的新方法,基于UV-LIGA工艺制作了纯镍电铸层和Ni-SiC复合电铸层,采用X射线衍射法测量微电铸层的内应力,分析SiC颗粒对微电铸层内应力的影响效果。利用L_9(3~4)正交试验考查了铸液中SiC浓度、... 提出通过掺杂SiC颗粒来减小Ni微电铸层内应力的新方法,基于UV-LIGA工艺制作了纯镍电铸层和Ni-SiC复合电铸层,采用X射线衍射法测量微电铸层的内应力,分析SiC颗粒对微电铸层内应力的影响效果。利用L_9(3~4)正交试验考查了铸液中SiC浓度、电流密度、搅拌转速及电铸温度等工艺参数对复合电铸层内应力的影响。结果表明:掺杂SiC颗粒能有效减小微电铸层内应力,电流密度和铸液中SiC浓度对内应力的影响大于搅拌转速和电铸温度。复合电铸层内应力实验的最优工艺参数为:SiC浓度20 g/L,电流密度1 A/dm^2,磁力搅拌转速600 r/min,电铸温度50℃。 展开更多

关键词 电铸层内应力 SIC颗粒 复合电铸 正交试验

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兆声波精密微电铸设备及相关工艺研究

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作者 杜立群 翟科 +3 位作者 姬学超 魏壮壮 杜成权 刘旭强 《航空制造技术》 2018年第21期52-56,共5页

兆声波具有高声强、低空化、声流扰动的特点,将其应用于电化学沉积领域有着明显的优势。设计了一种贴片式双向兆声辐照的兆声波反应器,组合其他功能模块,制作了一款集成化的兆声精密电铸设备。以铜基底上镍的电沉积过程为研究对象,考察... 兆声波具有高声强、低空化、声流扰动的特点,将其应用于电化学沉积领域有着明显的优势。设计了一种贴片式双向兆声辐照的兆声波反应器,组合其他功能模块,制作了一款集成化的兆声精密电铸设备。以铜基底上镍的电沉积过程为研究对象,考察了不同兆声波作用形式对铸层厚度均匀性及表面形貌的影响,对比了无兆声作用、单侧兆声作用、双侧交替兆声作用下的电铸层厚度均匀性及电铸层表面形貌。电铸完成后,镍铸层的平面度值分别为:无兆声15.03μm、单侧兆声15.36μm、双侧兆声10.91μm。单侧兆声振动产生的驻波条纹及偏向推积现象影响了铸层的厚度均匀性及表面形貌。双侧交替兆声辐照克服了单侧兆声作用存在的偏向推积问题。相对于无兆声作用及单侧兆声作用,双侧兆声辅助电沉积获得了更均匀的电铸层厚度以及更好的沉积层表面形貌。 展开更多

关键词 兆声反应器 声辐射 微电铸 均匀性 表面形貌

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微流控芯片细胞动态培养装置的设计与制作 被引量：4

15

作者 江洋 刘冲 +3 位作者 魏娟 尹树庆 丁来钱 李经民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2020-2027,共8页

基于微流控芯片的细胞培养能有效模拟细胞在体生存微环境,为实现微流控芯片内细胞的长期动态培养及实时观察,设计并制作了一种微流控芯片细胞动态培养装置。首先,采用分体式设计,利用SolidWorks分别构建培养箱、控制箱和载泵箱的三维模... 基于微流控芯片的细胞培养能有效模拟细胞在体生存微环境,为实现微流控芯片内细胞的长期动态培养及实时观察,设计并制作了一种微流控芯片细胞动态培养装置。首先,采用分体式设计,利用SolidWorks分别构建培养箱、控制箱和载泵箱的三维模型,根据性能要求设计控制系统并配备硬件。接着,利用Comsol软件中的焦耳热模块对加热器ITO玻璃进行热力学仿真,通过分析温度场验证可行性。然后,搭建培养装置,进行调试,并检验其稳定性。最后,进行细胞培养实验。采用分体式设计可有效减小培养箱体积,实现与显微观测系统的兼容;培养装置对温湿度的控制稳定性良好;细胞生长状态良好,生长曲线呈“S”形,细胞存活率达到95%以上。该分体式微流控细胞动态培养装置可长期为细胞培养提供所需环境,并可进行实时观察,满足设计要求。 展开更多

关键词 动态培养 分体式 温湿度控制 稳定性

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超声波键合压力自适应平衡装置设计与实验研究 被引量：1

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作者 周利杰 郝瑞林 +2 位作者 蔡国庆 刘辉 宿世界 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期2009-2015,共7页

针对即时检测芯片在超声波键合过程中对高键合均匀性和高键合精度的要求,利用空气具有摩擦阻力小和可弹性压缩的特点,设计了超声波键合压力自适应平衡装置,分析了键合压力自适应平衡原理。为验证该装置的键合效果,开展了压力分布均匀性... 针对即时检测芯片在超声波键合过程中对高键合均匀性和高键合精度的要求,利用空气具有摩擦阻力小和可弹性压缩的特点,设计了超声波键合压力自适应平衡装置,分析了键合压力自适应平衡原理。为验证该装置的键合效果,开展了压力分布均匀性实验、键合实验、超声振子谐振频率和阻抗的对比。结果表明:对于69 mm×15 mm的芯片,该装置能够将微通道高度峰峰值控制在1.3μm以下,将熔接线宽度峰峰值控制在为23.3μm以下;相比对照组,该装置能够降低压力分布均匀性系数约50%~72%,能够将微通道高度峰峰值减小96.2%,标准差减小96.8%,能够将熔接线宽度峰峰值减小96.8%,标准差减小96.3%;该装置对长度为19~69 mm的芯片具有较好的适应性,微通道高度峰峰值能够控制在1.9μm以下;该装置不会对原有键合设备的超声振子系统产生较大影响,在相同键合压力下对比不锈钢夹具,谐振频率的最大差值和反谐振频率的最大差值均为2 Hz,最小阻抗模值和最大阻抗模值的差值均不超过3.5%。超声波键合压力自适应平衡装置具有较好的压力自适应平衡能力,能够有效提高键合均匀性和键合精度,满足即时检测芯片对高键合均匀性和高键合精度的要求。 展开更多

关键词 即时检测芯片 超声波键合 自适应压力平衡 键合均匀性 键合精度

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超声处理对UV-LIGA工艺中SU-8胶溶胀的影响 被引量：5

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作者 杜立群 刘亚萍 +1 位作者 李永辉 李成斌 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2006-2013,共8页

首次将超声处理引入UV-LIGA工艺中,研究了超声处理对SU-8胶模溶胀的影响,并探讨了其影响机理,从而获得了减小胶模溶胀及提高电铸微器件尺寸精度的方法。试验研究了超声处理对显影过程及电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响,分析了不同超声时间... 首次将超声处理引入UV-LIGA工艺中,研究了超声处理对SU-8胶模溶胀的影响,并探讨了其影响机理,从而获得了减小胶模溶胀及提高电铸微器件尺寸精度的方法。试验研究了超声处理对显影过程及电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响,分析了不同超声时间下SU-8胶表面亲水性的变化趋势,并计算了不同超声时间下胶模的溶胀去除率。讨论了超声处理对不同结构微器件尺寸精度的影响。试验结果表明:SU-8胶模在显影过程中的溶胀不明显,并且超声处理对显影过程中胶模的溶胀影响很小,其主要影响SU-8胶模在电铸过程中的溶胀。随着超声时间的增加,胶模溶胀及其表面亲水性均呈现先减小后增大的趋势。当超声时间为10min时,胶模溶胀最小,其溶胀去除率α值可高达70%,并且超声处理后电铸微器件的尺寸误差与结构尺寸无关。根据超声波的机械断键作用与聚合物吸水机理,从亲水性和内应力两个方面,探究了SU-8胶模溶胀随超声时间的增加而变化的原因。文中提出的减小SU-8胶溶胀的方法不依赖于工艺参数也不会增加掩模图形设计的复杂性,是一种实用的减小SU-8胶溶胀的新方法。 展开更多

关键词 超声处理 SU-8光刻胶 溶胀 电铸 UV-LIGA

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超声波键合熔接结构及压力自平衡夹具 被引量：3

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作者 刘冲 孟凡健 +1 位作者 梁超 李经民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期672-679,共8页

聚合物微流控芯片对键合精度、键合强度及键合效率要求高。为了避免超声波键合中微通道被堵塞,解决键合过程中由调平精度和高频振动引起的键合强度低、键合压力分布不均的问题,设计了一种基于超声波键合的熔接结构和压力自平衡夹具。首... 聚合物微流控芯片对键合精度、键合强度及键合效率要求高。为了避免超声波键合中微通道被堵塞,解决键合过程中由调平精度和高频振动引起的键合强度低、键合压力分布不均的问题,设计了一种基于超声波键合的熔接结构和压力自平衡夹具。首先,利用感压胶片对压力自平衡夹具和不带自平衡功能的夹具的压力分布进行测量,并定义了压力分布系数进行量化。其次,利用两种夹具分别对设计芯片进行超声键合,并利用工具显微镜对焊线和微通道截面进行观测。最后,对两组芯片进行键合强度测试和密封性测试。实验结果表明:所设计的熔接接头结构对微通道的控制精度可达2.0μm。压力自平衡夹具结构简单可靠,可提高压力均匀性35.20%~43.18%,并使得焊线均匀一致,同时可提高键合强度15.3%~45.1%,并保证密封性。该熔接结构和压力自平衡夹具可满足聚合物微流控芯片的控制精度、键合强度、压力均匀性及其密封性的要求。 展开更多

关键词 微流控芯片 超声波键合 熔接结构 压力自平衡夹具

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面向即时检测芯片超声波精密键合的熔接结构及工艺参数 被引量：1

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作者 刘冲 周利杰 +1 位作者 梁超 李经民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1057-1064,共8页

针对芯片即时检测(POCT)芯片对键合精度、键合强度、生产效率和生物兼容性的要求,基于超声波键合技术设计了结构化的导能筋布置形式和阻熔导能接头结构。研究了超声波键合时间和键合压力对微通道高度保持性能的影响,确定了精密超声波键... 针对芯片即时检测(POCT)芯片对键合精度、键合强度、生产效率和生物兼容性的要求,基于超声波键合技术设计了结构化的导能筋布置形式和阻熔导能接头结构。研究了超声波键合时间和键合压力对微通道高度保持性能的影响,确定了精密超声波键合工艺参数。利用高精度显微镜、拉伸试验机和羊全血分别对键合后芯片的微通道高度、键合强度、微通道密闭性以及液体自驱动性能进行了测试。结果表明:所设计的导能筋布置形式合理可靠;利于芯片各功能的集成,阻熔导能接头结构能够较精确地控制键合后微通道的高度,键合精度达到2μm;全血驱动时间的极差在20s以内;所确定的键合工艺参数能够实现高强度的键合,键合强度不小于2.5 MPa。该熔接结构及工艺参数具有键合精度高、键合强度高、生物兼容性好和熔接均匀等优点,可应用于医用POCT芯片产品中。 展开更多

关键词 即时检测芯片 超声波键合 熔接结构 通道高度 工艺参数

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聚酰亚胺薄膜旋涂工艺及其抗电击穿性能 被引量：2

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作者 梁军生 杨金鹤 +2 位作者 张小辉 胡亚明 王大志 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第4期4-7,共4页

采用旋涂法制备了高质量的聚酰亚胺薄膜,研究了薄膜厚度与旋涂转速之间的关系;对不同厚度的旋涂薄膜进行了电击穿实验,探讨了膜厚对击穿性能的影响。结果表明:聚酰亚胺薄膜的厚度与旋转速度平方根的倒数(ω^(-1/2))呈线性正相关,通过控... 采用旋涂法制备了高质量的聚酰亚胺薄膜,研究了薄膜厚度与旋涂转速之间的关系;对不同厚度的旋涂薄膜进行了电击穿实验,探讨了膜厚对击穿性能的影响。结果表明:聚酰亚胺薄膜的厚度与旋转速度平方根的倒数(ω^(-1/2))呈线性正相关,通过控制转速可获得不同膜厚;薄膜越厚,击穿电压越高,但其平均击穿强度越低。在280℃的亚胺化条件下,旋涂薄膜的最高击穿电压为2 370 V,最大击穿场强为286. 33 k V/mm,可满足大多数微系统对绝缘性能的要求。 展开更多

关键词 聚酰亚胺 薄膜 旋涂 电击穿

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