论文部分内容阅读
自20世纪80年代末以来,生物芯片因其微型化、高通量和自动化等诸多优点而得到了高速发展,其种类越来越多,对制备质量的要求也越来越高。聚合物微沟道阵列基片是一种用于检测和获取生物信息的生物芯片,其表面设计了384个?1.4mm、高为0.55mm的阵列化圆柱形腔室、8个椭圆形腔室、8个进样孔、4个定位孔、8条主沟道和多条支沟道,且尺寸精度要求高,厚度薄,在热压成型过程中需要解决尺寸精度、形状精度不易控制等问题。首先,为提高聚合物微沟道阵列基片热压成型后的尺寸精度,基于聚合物微沟道阵列基片的结构特点,研究热压工艺参数对聚合物微沟道阵列基片收缩规律的影响,为此设计制造了一套实验热压模具,通过正交实验,确定聚合物微沟道阵列基片热压成型时的收缩率,并应用UG 9.0模拟分析了热压成型后满足聚合物微沟道阵列基片尺寸精度要求的收缩率范围。其次,在以上研究的基础上,为提高热压温度的控制精度,应用ANSYS Workbench对热压模具温度场进行模拟分析,优化加热棒位置排布,完成相应温控箱的设计,进一步优化模具结构,完成新型热压模具的设计与制造。为深入了解聚合物微沟道阵列基片热压成型过程,以两参数Mooney-Rivlin模型来表征聚合物微沟道阵列基片热压成型所用CPP薄膜的材料模型,应用ANSYS Workbench模拟分析了热压工艺参数对CPP薄膜填充行为的影响。结果表明:热压温度与热压压力的增大都可提高CPP薄膜在微结构处的填充速率,并且热压压力对圆柱形腔室深度的影响程度随着热压温度的升高而减小。最后,采用工艺参数细化实验,研究热压工艺参数对聚合物微沟道阵列基片成型质量的影响规律,确定新型热压模具热压成型聚合物微沟道阵列基片时的最佳工艺参数,并应用偏光应力仪分析残余应力的分布情况。结果表明:热压温度是影响聚合物微沟道阵列基片成型质量的主要因素,随着热压温度的升高,圆柱形腔室直径与透光率逐渐减小,截面翘曲逐渐增大;然而,随着热压压力的增大,透光率逐渐增大;截面翘曲随着热压时间的延长进一步减小,热压时间对聚合物微沟道阵列基片的透光率影响较小;热压成型前,CPP薄膜残余应力分布较为均匀,热压成型后,椭圆形腔室与圆柱形腔室区域分布着不均匀的残余应力。