專利名稱：膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及膜動(dòng)聚合物微流控芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置。
背景技術(shù)：
膜動(dòng)聚合物微流控芯片的制造方法及裝置是微流體技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，進(jìn)入應(yīng)用市場的關(guān)鍵，采用激光輻射熔融焊接方法焊接聚合物使焊接精度、質(zhì)量得到提升，可以進(jìn)行微焊接加工。中國發(fā)明專利“焊接塑料工件或塑料與其他材料的激光焊接方法及裝置 ZL001019M. 4”公開了一種采用激光焊接塑料工件的方法，它是將兩塊需要焊接的工件壓在一起，焊接面接觸，靠近激光的工件是對(duì)激光透明的，另一塊是不透明的，用于吸收光產(chǎn)生熱量，通過激光照射進(jìn)行焊接；中國發(fā)明專利“用于加工工件的方法和裝置 ZL03132664. 1”公開了一種用于激光焊接加工工件的固定方法和裝置，該裝置由上壓和下壓兩部分組成，上壓部分主要包括透光上壓板，及透光彈性軟膜；下壓部分包括下壓板，壓力室，壓力活塞；焊接激光從上面射入，焊接區(qū)域控制是通過放置在透光上壓板上面的一塊蒙版的透光和不透光區(qū)域來實(shí)現(xiàn)的；兩焊接工具的焊接面通過壓力接觸，上面靠近激光光源的工件對(duì)激光光束要求透明，下面工件要盡可能吸收激光。該方法和裝置適用于兩個(gè)工件是剛性的、不考慮變形的彈性材料的焊接。膜動(dòng)聚合物微流控芯片的制造工藝中的焊接工件一個(gè)是透光彈性薄膜，另一塊是不透光剛性基板，焊接時(shí)兩焊接面要平展接觸，需要有豎直壓力；實(shí)際焊接基板的焊接面不是理想平面，有高低不平，上壓板采用平板，在壓力下整體平面內(nèi)仍會(huì)有不平所產(chǎn)生的縫隙，及氣膜，使焊接不上；在平板下增加一個(gè)透光彈性軟墊，可以補(bǔ)償一些平面度的不平問題，由于其原理是根據(jù)彈性軟墊的壓力彈性變形而實(shí)現(xiàn)的；這樣，在基板高凸處壓力大變形大，在低凹處壓力小變形小，熔融焊接后在平面高低不同區(qū)域壓力不同焊接效果就不同，在某個(gè)低度會(huì)有焊接不夠牢固，甚至焊接不上的情況；在基板溝槽邊緣處平面突變，隔膜下方失去支持，壓力對(duì)隔膜產(chǎn)生拉伸力，直接影響隔膜焊接后的平整度；對(duì)于微流體這類精密隔膜焊接是不符合要求的；若將透光彈性軟墊加厚、加硬，使其能保證有較大的平面彈性變形幅度，又能控制在溝槽等結(jié)構(gòu)處不會(huì)有過大變形，但是透光墊的增厚會(huì)對(duì)輻射光產(chǎn)生吸收， 影響焊接。因此，對(duì)于微流控這種由基板和隔膜之間的焊接采用該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)不了的。
實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)膜動(dòng)聚合物微流控芯片隔膜和基板的牢固焊接，且焊接面平整、均勻。( 二)技術(shù)方案[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，包括激光發(fā)射器、施壓裝置及隔膜緊繃裝置，所述隔膜緊繃裝置用于繃緊待焊接的隔膜使所述隔膜覆蓋在基板表面，所述施壓裝置用于將所述隔膜壓在所述基板表面，所述激光發(fā)射器用于將激光透過所述施壓裝置及隔膜，照射到基板和隔膜的焊接面上。其中，所述膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置還包括位于所述激光發(fā)射器和所述隔膜間的蒙板，用于使激光發(fā)射器發(fā)射的激光透過蒙板上的透光區(qū)域照射基板和隔膜的焊接面上的焊接區(qū)域。其中，所述施壓裝置為透明的壓板。其中，所述膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置還包括位于所述隔膜和所述透明的壓板之間的透明的彈性軟墊。其中，所述施壓裝置為氣壓施壓裝置，用于通過形成氣壓面以將所述隔膜壓在基板上。其中，所述氣壓施壓裝置包括透明的氣壓艙和透明的壓膜，所述壓膜用于密封所述氣壓艙的開口，所述氣壓艙上設(shè)有控制充放氣的控制閥，所述氣壓艙與所述隔膜位于同一側(cè)，通過氣壓艙中的氣壓將所述壓膜壓在所述隔膜上。其中，所述壓膜的物料特性和所述隔膜的物料特性相同。其中，所述氣壓施壓裝置包括透明的氣壓艙和與其相配合的密封座，所述密封座用于將隔膜緊壓在所述氣壓艙的開口處以密封所述氣壓艙，所述氣壓艙上設(shè)有控制充放氣的控制閥，所述氣壓艙與所述隔膜位于同一側(cè)。其中，所述氣壓施壓裝置包括氣壓艙和與其相配合的密封座，所述密封座用于將隔膜緊壓在所述氣壓艙的開口處以密封所述氣壓艙，所述氣壓艙上設(shè)有控制充放氣的控制閥，所述氣壓艙與所述基板位于同一側(cè)。其中，所述氣壓艙還包括用于測量氣壓艙內(nèi)的氣壓的壓力傳感器。其中，所述氣壓施壓裝置包括透明的第一氣壓艙、透明的壓膜、第二氣壓艙和與第二氣壓艙相配合的密封座，所述第一氣壓艙與所述隔膜位于同一側(cè)，所述壓膜用于密封所述第一氣壓艙的開口，通過第一氣壓艙中的氣壓將所述壓膜壓在所述隔膜上；所述第二氣壓艙與所述基板位于同一側(cè)，所述密封座用于將隔膜緊壓在所述第二氣壓艙的開口處以密封所述第二氣壓艙，所述第一氣壓艙和第一氣壓艙上分別設(shè)有控制充放氣的第一控制閥和第二控制閥。其中，所述壓膜的物料特性和所述隔膜的物料特性相同。 其中，所述氣壓施壓裝置包括透明的第一氣壓艙和第二氣壓艙，所述第一氣壓艙與所述隔膜位于同一側(cè)；所述第二氣壓艙與所述基板位于同一側(cè)，所述隔膜用于密封所述第一氣壓艙的開口和第二氣壓艙的開口，所述第一氣壓艙和第一氣壓艙上分別設(shè)有控制充放氣的第一控制閥和第二控制閥。其中，所述第一氣壓艙還包括用于測量氣壓艙內(nèi)的氣壓的壓力傳感器，所述第二氣壓艙還包括用于測量氣壓艙內(nèi)的氣壓的壓力傳感器。(三)有益效果采用本實(shí)用新型的焊接裝置，將隔膜拉緊后加壓焊接，使得膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板和隔膜之間焊接牢固，不損傷隔膜，且焊接面平整、均勻；焊接成型后的運(yùn)動(dòng)部件閥體在氣壓驅(qū)動(dòng)下可正常運(yùn)行5000次以上，參見表1 隔膜激光焊接疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表?？梢噪S隔膜彈性參數(shù)和施壓裝置的壓力調(diào)整拉力，使隔膜平整，且控制拉伸變形， 以保證焊接質(zhì)量。氣壓艙-壓膜的施壓方式，可根據(jù)隔膜參數(shù)選擇與之匹配的壓膜，可以通過調(diào)整壓膜的拉力和氣壓艙壓力來控制施壓對(duì)焊接面施壓變形的程度，控制焊接質(zhì)量，氣壓艙結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，便于控制。對(duì)氣壓艙抽氣的施壓方式，在焊接光路中減少了一些器件，便于光路成像高精度焊接，也減少了焊接光路的損耗，結(jié)構(gòu)簡單。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例4的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例5的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例6的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接完成后的俯視圖，即焊接輪廓圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，包括激光發(fā)射器700、透明的壓板300及隔膜緊繃裝置600。隔膜緊繃裝置600繃緊待焊接的隔膜200使隔膜200覆蓋在基板100表面，壓板300位于隔膜200上方，用于將隔膜 200壓在基板100表面。激光發(fā)射器700用于將激光透過壓板300及隔膜200，照射到基板 100和隔膜200的焊接面上實(shí)現(xiàn)焊接。由于實(shí)際焊接基板100的焊接面不是理想平面，有高低不平，壓板300采用的是平板，在壓力下整體平面內(nèi)仍會(huì)有不平所產(chǎn)生的縫隙或氣膜，使焊接不牢固，優(yōu)選地，在隔膜 200和壓板300之間還包括一層透明的彈性軟墊500。通常焊接時(shí)只對(duì)特定的焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，因此，還包括置于激光發(fā)射器700和隔膜200之間的蒙板400。蒙板400可位于隔膜200表面，或彈性軟墊500和壓板300之間，或壓板300上面，即蒙板400位于激光的光路中，用于使激光發(fā)射器700發(fā)射的激光透過蒙板400上的透光區(qū)域照射基板100和隔膜200的焊接面上的焊接區(qū)域。本實(shí)施例中， 將蒙板400放置在壓板300之上。蒙板400上的透光區(qū)域?qū)?yīng)基板100上的焊接區(qū)域。焊接時(shí)，激光透過該透光區(qū)域照射到基板100上的焊接區(qū)域，焊接區(qū)域受熱熔化，凝固后將基板100和隔膜200粘貼在一起。優(yōu)選地，為了使焊接牢固，采用緊繃裝置600對(duì)隔膜200施加一定拉力，將拉緊后的隔膜200覆蓋在基板100表面。施加壓力時(shí)隨隔膜200彈性參數(shù)和施加的壓力大小調(diào)整拉力大小，由于隔膜200被拉緊，基板100從下方頂住隔膜200，從而使隔膜200平展地附在基板100表面，且控制拉伸變形，以保證焊接質(zhì)量。本實(shí)施例的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，可將隔膜200拉緊后覆蓋在基板200上進(jìn)行焊接，使基板100和隔膜200的焊接處焊接牢固，且焊接面平整、均勻；而且該裝置所采用的結(jié)構(gòu)簡單，方便易行。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，如圖2所示，包括激光發(fā)射器700、透明的氣壓艙800、透明的壓膜900及隔膜緊繃裝置600。隔膜緊繃裝置600繃緊待焊接的隔膜200，使隔膜200覆蓋在基板100表面。壓膜900用于密封氣壓艙800的開口 804。氣壓艙800上設(shè)有控制充放氣的控制閥802。本實(shí)施例中，氣壓艙 800與隔膜200位于同一側(cè)，通過控制閥802向氣壓艙800中充入氣體，充入氣體所產(chǎn)生的氣壓將壓膜900壓在隔膜200上，從而將隔膜200緊壓在基板100上。激光發(fā)射器700發(fā)射的激光透過氣壓艙800、壓膜900及隔膜200，照射到基板100和隔膜200的焊接面上實(shí)現(xiàn)焊接。氣壓艙800還包括壓力傳感器801，通過壓力傳感器801的反饋調(diào)節(jié)氣壓艙800中的氣壓，使氣壓達(dá)到所需要的壓力。壓膜900可選用與隔膜200物料特性相同的材質(zhì)，通過對(duì)壓膜900施加拉力調(diào)節(jié)其繃緊度和氣壓大小來控制在某一焊接壓力下壓膜900表面隨基板100表面的變形量，以此來控制焊接時(shí)隔膜200的形變量，而不用嚴(yán)格控制隔膜200的繃緊程度。由于氣壓艙800存在氣密性不良的情況，因此，通過壓力傳感器801的反饋間隔地打開控制閥802調(diào)節(jié)氣壓艙800中的氣壓大小，以達(dá)到需要的壓力，調(diào)節(jié)好后關(guān)閉控制閥 802，以保持氣壓艙800中的壓力恒定。通常焊接時(shí)只對(duì)特定的焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，因此，還包括置于激光發(fā)射器700和隔膜200之間的蒙板400。蒙板400可位于壓膜900上，也可位于氣壓艙800上，即將蒙板 400置于激光的光路中，要保證蒙板400上的透光區(qū)域?qū)?yīng)基板100上的焊接區(qū)域。本實(shí)施例中，蒙板400位于壓膜900上，焊接時(shí)，激光透過該透光區(qū)域照射到基板100上的焊接區(qū)域，焊接區(qū)域受熱熔化，凝固后將基板100和隔膜200粘貼在一起，完成焊接。本實(shí)施例的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置采用氣壓-壓膜的方式施壓，氣壓面和壓膜同時(shí)保證了隔膜200平展地附在基板100表面，從而使焊接牢固，且焊接面平整、均勻。實(shí)施例3如圖3所示，本實(shí)施例提供的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置的結(jié)
7構(gòu)和實(shí)施例2中的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置結(jié)構(gòu)基本相同，包括激光發(fā)射器700、透明的氣壓艙800、隔膜緊繃裝置600及與氣壓艙800相配合的密封座803。 不同的是未采用壓膜密封氣壓艙800，而是通過密封座803將隔膜200緊壓在氣壓艙800周圍，以密封氣壓艙800的開口 804。激光發(fā)射器700發(fā)射的激光透過氣壓艙800及隔膜200， 照射到基板100和隔膜200的焊接面上實(shí)現(xiàn)焊接。在隔膜200密封氣壓艙800之前，采用緊繃裝置600對(duì)隔膜200施加拉力，使其緊繃。施壓方式和實(shí)施例2基本相同，充入氣壓艙800的氣體在隔膜200表面形成氣壓面，將隔膜200壓在基板100上。在充氣時(shí)，隨隔膜200彈性參數(shù)和氣壓大小調(diào)整拉力大小，以控制隔膜200的拉伸變形，保證焊接質(zhì)量。本實(shí)施例中，由于采用隔膜200密封氣壓艙800， 在調(diào)節(jié)對(duì)隔膜200的拉力時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致氣壓艙800氣密性不良或是本身存在氣密性不良的情況，因此，通過壓力傳感器801的反饋間隔地打開控制閥802調(diào)節(jié)氣壓艙800中的氣壓大小，以達(dá)到需要的壓力，調(diào)節(jié)好后關(guān)閉控制閥802，以保持氣壓艙800中的壓力恒定。通常焊接時(shí)只對(duì)特定的焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，因此，還包括置于激光發(fā)射器700和隔膜200之間的蒙板400。蒙板400可位于隔膜200上，也可位于氣壓艙800上，即將蒙板 400置于激光的光路中，要保證蒙板400上的透光區(qū)域?qū)?yīng)基板100上的焊接區(qū)域。本實(shí)施例中，蒙板400位于隔膜200上，焊接時(shí)，激光透過該透光區(qū)域照射到基板100上的焊接區(qū)域，焊接區(qū)域受熱熔化，凝固后將基板100和隔膜200粘貼在一起，完成焊接。本實(shí)施例的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置相對(duì)于實(shí)施例2省去了壓膜900，減少了激光在光路中的能量損耗，提高了焊接精度和效率，且同樣實(shí)現(xiàn)了牢固的焊接，且焊接面平整、均勻。實(shí)施例4本實(shí)施例提供了一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，如圖4所示，包括激光發(fā)射器700、氣壓艙800、隔膜緊繃裝置600及與氣壓艙800相配合的密封座 803。隔膜緊繃裝置600繃緊待焊接的隔膜200，使隔膜200覆蓋在基板100表面。密封座 803將隔膜200緊壓在氣壓艙800周圍，以密封氣壓艙800的開口 804。氣壓艙800上設(shè)有控制充放氣的控制閥802。本實(shí)施例中，氣壓艙800與基板100位于同一側(cè)，通過控制閥802 從氣壓艙800中抽出氣體，外界氣壓將隔膜200緊壓在基板100上。激光發(fā)射器700發(fā)射的激光透過隔膜200，照射到基板100和隔膜200的焊接面上實(shí)現(xiàn)焊接。氣壓艙800還包括壓力傳感器801，通過壓力傳感器801的反饋調(diào)節(jié)氣壓艙800 中的氣壓，使氣壓達(dá)到所需要的壓力。在抽氣時(shí)，隨隔膜200彈性參數(shù)和氣壓大小調(diào)整拉力大小，以控制拉伸變形，保證焊接質(zhì)量。本實(shí)施例中，由于采用隔膜200密封氣壓艙800，在調(diào)節(jié)對(duì)隔膜200的拉力時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致氣壓艙800氣密性不良或是本身存在氣密性不良的情況，因此，通過壓力傳感器801的反饋間隔地打開控制閥802調(diào)節(jié)氣壓艙800中的氣壓大小，以達(dá)到需要的壓力，調(diào)節(jié)好后關(guān)閉控制閥802，以保持氣壓艙800中的壓力恒定。通常焊接時(shí)只對(duì)特定的焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，因此，還包括置于激光發(fā)射器700和隔膜200之間的蒙板400。本實(shí)施例中，蒙板400位于隔膜200上，焊接時(shí)，激光透過該透光區(qū)域照射到基板100上的焊接區(qū)域，焊接區(qū)域受熱熔化，凝固后將基板100和隔膜200粘貼在一起，完成焊接。本實(shí)施例的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置相對(duì)實(shí)施例2和3的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，在焊接光路中只有蒙板400，便于光路成像高精度焊接，也減少了焊接光路的損耗，結(jié)構(gòu)簡單，且同樣實(shí)現(xiàn)了牢固的焊接，且焊接面平整、 均勻。實(shí)施例5本實(shí)施例提供了一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，如圖5所示，包括激光發(fā)射器700、透明的第一氣壓艙800a、透明的壓膜900、第二氣壓艙800b、隔膜緊繃裝置600及與第二氣壓艙800b相配合的密封座80北。隔膜緊繃裝置600繃緊待焊接的隔膜200，使隔膜200覆蓋在基板100表面。第一氣壓艙800a與隔膜200位于同一側(cè)， 壓膜900密封第一氣壓艙800a的開口 804a，通過第一氣壓艙800a中的氣壓將壓膜900壓在隔膜200上。第二氣壓艙800b與基板100位于同一側(cè)，密封座80 將隔膜200緊壓在第二氣壓艙800b的開口 804b處以密封第二氣壓艙800b，第一氣壓艙800a和第一氣壓艙 800b上分別設(shè)有控制充放氣的第一控制閥80 和第二控制閥802b。激光發(fā)射器700發(fā)射的激光透過第一氣壓艙800a、壓膜900及隔膜200，照射到基板100和隔膜200的焊接面上實(shí)現(xiàn)焊接。通過控制閥80 向第一氣壓艙800a中充氣，氣壓在壓膜900表面形成氣壓面以對(duì)隔膜200施加壓力，同時(shí)通過控制閥802b對(duì)第二氣壓艙800b抽氣，外界氣壓在隔膜200 表面形成氣壓面和第一氣壓艙800a形成的氣壓面同時(shí)對(duì)隔膜200施加壓力。第一氣壓艙800a還包括壓力傳感器801a，第二氣壓艙800b還包括壓力傳感器 801b。通過壓力傳感器801a的反饋調(diào)節(jié)第一氣壓艙800a中的氣壓，同時(shí)還通過壓力傳感器801b的反饋調(diào)節(jié)第二氣壓艙800b中的氣壓，使總的氣壓值達(dá)到所需要的壓力。壓膜900可選用與隔膜200物料特性相同的材質(zhì)，通過對(duì)壓膜900施加拉力調(diào)節(jié)其繃緊度和氣壓大小來控制在某一焊接壓力下壓膜900表面隨基板100表面的變形量，以此來控制焊接時(shí)隔膜200的形變量，而不用嚴(yán)格控制隔膜200的繃緊程度。由于第一氣壓艙800a和第二氣壓艙800b可能存在氣密性不良的情況，因此，通過壓力傳感器801a的反饋間隔地打開控制閥80 調(diào)節(jié)第一氣壓艙800a中的氣壓大小，同時(shí)還通過壓力傳感器801b的反饋間隔地打開控制閥802b調(diào)節(jié)第二氣壓艙800b中的氣壓大小，以達(dá)到需要的壓力，調(diào)節(jié)好后關(guān)閉控制閥80 和802b，以保持第一氣壓艙800a和第二氣壓艙800b中的壓力恒定。通常焊接時(shí)只對(duì)特定的焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，因此，還包括置于激光發(fā)射器700和隔膜200之間的蒙板400。蒙板400可位于壓膜900上，也可位于第一氣壓艙800a上，即將蒙板400置于激光的光路中，要保證蒙板400上的透光區(qū)域?qū)?yīng)基板100上的焊接區(qū)域。本實(shí)施例中，蒙板400位于第一氣壓艙800a上，焊接時(shí)，激光透過該透光區(qū)域照射到基板100 上的焊接區(qū)域，焊接區(qū)域受熱熔化，凝固后將基板100和隔膜200粘貼在一起，完成焊接。本實(shí)施例的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置采用氣壓-壓膜的方式施壓，氣壓面和壓膜同時(shí)保證了隔膜200平展地附在基板100表面，從而使焊接牢固，且焊接面平整、均勻。兩個(gè)氣壓艙同時(shí)施壓，能夠得到較大的壓力。實(shí)施例6本實(shí)施例提供了一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，如圖6所示，包括激光發(fā)射器700、透明的第一氣壓艙800a、第二氣壓艙800b及隔膜緊繃裝置600。
9隔膜緊繃裝置600繃緊待焊接的隔膜200，使隔膜200覆蓋在基板100表面。第一氣壓艙 800a與隔膜200位于同一側(cè)，第二氣壓艙800b與基板100位于同一側(cè)，兩個(gè)氣壓艙周圍端部緊壓隔膜200，使隔膜200同時(shí)密封第一氣壓艙800a的開口 80 和第二氣壓艙800b的開口 804b，第一氣壓艙800a和第一氣壓艙800b上分別設(shè)有控制充放氣的第一控制閥80 和第二控制閥802b。激光發(fā)射器700發(fā)射的激光透過第一氣壓艙800a及隔膜200，照射到基板100和隔膜200的焊接面上實(shí)現(xiàn)焊接。通過控制閥80 向第一氣壓艙800a中充氣，氣壓在隔膜200表面形成氣壓面以對(duì)隔膜200施加壓力，同時(shí)通過控制閥802b對(duì)第二氣壓艙800b抽氣，外界氣壓在隔膜200 表面形成氣壓面和第一氣壓艙800a形成的氣壓面同時(shí)對(duì)隔膜200施加壓力。第一氣壓艙800a還包括壓力傳感器801a，第二氣壓艙800b還包括壓力傳感器 801b。通過壓力傳感器801a的反饋調(diào)節(jié)第一氣壓艙800a中的氣壓，同時(shí)還通過壓力傳感器80Ib的反饋調(diào)節(jié)第二氣壓艙800b中的氣壓，使總的氣壓值達(dá)到所需要的壓力。在充氣和抽氣時(shí)，隨隔膜200彈性參數(shù)和氣壓大小調(diào)整拉力大小，以控制拉伸變形，保證焊接質(zhì)量。由于第一氣壓艙800a和第二氣壓艙800b可能存在氣密性不良的情況，因此，通過壓力傳感器801a的反饋間隔地打開控制閥80 調(diào)節(jié)第一氣壓艙800a中的氣壓大小，同時(shí)還通過壓力傳感器801b的反饋間隔地打開控制閥802b調(diào)節(jié)第二氣壓艙800b中的氣壓大小，以達(dá)到需要的壓力，調(diào)節(jié)好后關(guān)閉控制閥80 和802b，以保持第一氣壓艙800a和第二氣壓艙800b中的壓力恒定。通常焊接時(shí)只對(duì)特定的焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，因此，還包括置于激光發(fā)射器700和隔膜200之間的蒙板400。蒙板400可位于隔膜200上，也可位于第一氣壓艙800a上，即將蒙板400置于激光的光路中，要保證蒙板400上的透光區(qū)域?qū)?yīng)基板100上的焊接區(qū)域。本實(shí)施例中，蒙板400位于第一氣壓艙800a上，焊接時(shí)，激光透過該透光區(qū)域照射到基板100 上的焊接區(qū)域，焊接區(qū)域受熱熔化，凝固后將基板100和隔膜200粘貼在一起，完成焊接。本實(shí)施例的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置省去了壓膜，減少了激光在光路中的能量損耗，提高了焊接精度和效率，且同樣實(shí)現(xiàn)了牢固的焊接，且焊接面平整、均勻。采用以上實(shí)施例1 6的焊接裝置焊接后如圖7所示，整個(gè)邊界輪廓是隔膜焊接面，與蒙板不透光區(qū)域?qū)?yīng)的是非焊接區(qū)域B區(qū)，與蒙板透光區(qū)域?qū)?yīng)的是焊接區(qū)域A區(qū)。 焊接區(qū)域根據(jù)膜動(dòng)聚合物微流控芯片的功能不同而不同。下表是對(duì)采用上述焊接方式焊接的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的疲勞測試，可見焊接時(shí)，激光功率在100W(80 120W)左右，掃描速度在80mm/s (60 80mm/s)時(shí)，焊接后的膜動(dòng)聚合物微流控芯片使用壽命較長，最長可達(dá)6000多次。表1隔膜激光焊接疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表[0075]
權(quán)利要求1.一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于，包括激光發(fā)射器(700)、施壓裝置及隔膜緊繃裝置(600)，所述隔膜緊繃裝置(600)用于繃緊待焊接的隔膜(200)使所述隔膜(200)覆蓋在基板(100)表面，所述施壓裝置用于將所述隔膜(200) 壓在所述基板(100)表面，所述激光發(fā)射器(700)用于將激光透過所述施壓裝置及隔膜 (200)，照射到基板(100)和隔膜(200)的焊接面上。
2.如權(quán)利要求1所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置還包括位于所述激光發(fā)射器(700)和所述隔膜(200)間的蒙板G00)，用于使激光發(fā)射器(700)發(fā)射的激光透過蒙板(400)上的透光區(qū)域照射基板(100)和隔膜O00)的焊接面上的焊接區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述施壓裝置為透明的壓板(300)。
4.如權(quán)利要求3所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置還包括位于所述隔膜(200)和所述透明的壓板(300)之間的透明的彈性軟墊(500)。
5.如權(quán)利要求2所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述施壓裝置為氣壓施壓裝置，用于通過形成氣壓面以將所述隔膜(200)壓在基板(100) 上。
6.如權(quán)利要求5所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述氣壓施壓裝置包括透明的氣壓艙(800)和透明的壓膜(900)，所述壓膜(900)用于密封所述氣壓艙(800)的開口(804)，所述氣壓艙(800)上設(shè)有控制充放氣的控制閥(802)， 所述氣壓艙(800)與所述隔膜(200)位于同一側(cè)，通過氣壓艙(800)中的氣壓將所述壓膜 (900)壓在所述隔膜(200)上。
7.如權(quán)利要求6所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述壓膜(900)的物料特性和所述隔膜O00)的物料特性相同。
8.如權(quán)利要求5所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述氣壓施壓裝置包括透明的氣壓艙(800)和與其相配合的密封座(803)，所述密封座(80 用于將隔膜(200)緊壓在所述氣壓艙(800)的開口(804)處以密封所述氣壓艙(800)，所述氣壓艙(800)上設(shè)有控制充放氣的控制閥(802)，所述氣壓艙(800)與所述隔膜 (200)位于同一側(cè)。
9.如權(quán)利要求5所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述氣壓施壓裝置包括氣壓艙(800)和與其相配合的密封座(803)，所述密封座(803)用于將隔膜(200)緊壓在所述氣壓艙(800)的開口(804)處以密封所述氣壓艙(800)，所述氣壓艙(800)上設(shè)有控制充放氣的控制閥(802)，所述氣壓艙(800)與所述基板(200)位于同一側(cè)。
10.如權(quán)利要求6 9中任一項(xiàng)所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于，所述氣壓艙(800)還包括用于測量氣壓艙(800)內(nèi)的氣壓的壓力傳感器(801)。
11.如權(quán)利要求5所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述氣壓施壓裝置包括透明的第一氣壓艙(800a)、透明的壓膜(900)、第二氣壓艙(800b)和與第二氣壓艙(800b)相配合的密封座(80 )，所述第一氣壓艙(800a)與所述隔膜 (200)位于同一側(cè)，所述壓膜(900)用于密封所述第一氣壓艙(800a)的開口(80 )，通過第一氣壓艙(800a)中的氣壓將所述壓膜(900)壓在所述隔膜(200)上；所述第二氣壓艙 (800b)與所述基板(100)位于同一側(cè)，所述密封座(803b)用于將隔膜(200)緊壓在所述第二氣壓艙(800b)的開口(804b)處以密封所述第二氣壓艙(800b)，所述第一氣壓艙(800a) 和第一氣壓艙(800b)上分別設(shè)有控制充放氣的第一控制閥(802a)和第二控制閥(802b)。
12.如權(quán)利要求11所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于，所述壓膜(900)的物料特性和所述隔膜O00)的物料特性相同。
13.如權(quán)利要求5所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于， 所述氣壓施壓裝置包括透明的第一氣壓艙(800a)和第二氣壓艙(800b)，所述第一氣壓艙 (800a)與所述隔膜(200)位于同一側(cè)；所述第二氣壓艙(800b)與所述基板(100)位于同一側(cè)，所述隔膜(200)用于密封所述第一氣壓艙(800a)的開口(804a)和第二氣壓艙(800b) 的開口(804b)，所述第一氣壓艙(800a)和第一氣壓艙(800b)上分別設(shè)有控制充放氣的第一控制閥(802a)和第二控制閥(802b)。
14.如權(quán)利要求11 13中任一項(xiàng)所述的膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，其特征在于，所述第一氣壓艙(800a)還包括用于測量氣壓艙(800a)內(nèi)的氣壓的壓力傳感器(801a)，所述第二氣壓艙(800b)還包括用于測量氣壓艙(800b)內(nèi)的氣壓的壓力傳感器(801b)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種膜動(dòng)聚合物微流控芯片的基板與隔膜焊接裝置，涉及膜動(dòng)聚合物微流控芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，包括激光發(fā)射器(700)、施壓裝置及隔膜緊繃裝置(600)，所述隔膜緊繃裝置(600)用于繃緊待焊接的隔膜(200)使所述隔膜(200)覆蓋在基板(100)表面，所述施壓裝置用于將所述隔膜(200)壓在所述基板(100)表面，所述激光發(fā)射器(700)用于將激光透過所述施壓裝置及隔膜(200)，照射到基板(100)和隔膜(200)的焊接面上。采用本實(shí)用新型的焊接裝置實(shí)現(xiàn)了膜動(dòng)聚合物微流控芯片隔膜和基板的焊接，且焊接牢固，面平整、均勻。
文檔編號(hào)B23K26/20GK202199934SQ20112029869
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者楊奇 申請(qǐng)人:北京博暉創(chuàng)新光電技術(shù)股份有限公司