[发明专利]一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法

说明书

本发明公开了一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法。该矫正工装包括矫正盖板和矫正底板；矫正时，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间采用激光焊接技术进行封装。所述两片聚合物片材由厚片和薄片组成，所述矫正盖板的下表面和所述矫正底板的上表面均可为凹凸方向一致且弧度相同的弧面。所述矫正盖板的下表面还可为与待焊接的聚合物片材呈夹角的斜面，且所述矫正底板的上表面与待焊接的聚合物片材平行。本发明矫正方法可精确控制片材焊接后的变形量，焊接时配合调整半导体激光器功率，保证焊接流体管道变形在可控范围内，且利用矫正工装引导不同厚度基盖片焊接后残余应力有序可控，焊接后片材平整，焊接牢固无空隙。

技术领域

本发明涉及一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法，属于流体腔室片材封装技术领域。

背景技术

聚合物材料多具备良好的光学性能、电绝缘性和热性能，具备良好的化学惰性，尤其以易加工、复制精度高、生产效率高等优点著称，是实现聚合物片材封装大规模生产的极佳选择，也是目前为止考虑技术和成本后的最佳选择。近年来，聚合物片材产品越来越广泛应用于科研和生产领域，但聚合物片材封装技术一直是限制批量化生产的瓶颈问题，因此，开发低成本、高效率、高可靠性和操作简单的封装技术已成为产品实用化和产业化的当务之急。

目前，常用的聚合物片材封装方法主要有：热压键合、表面改性键合、胶膜粘合、溶剂键合、超声波键合和激光焊接等。各种键合方式各有利弊，例如，热压键合无需引入任何其它物料和溶剂，可以保证芯片生物相容性，但片材表面结构易变形，加工难度大；表面改性键合适应性很窄，只适合用于个别材质；胶膜粘合一般要求盖片较薄(可变形)才能顺利粘合；溶剂键合很容易在沟道内残留溶剂且难以挥发，对产品的生物相容性造成影响；超声波键合必须设计导能筋，加大设计难度和制造难度；激光焊接时将高强度的激光束辐射至加工材料表面，通过激光与材料的相互作用，材料吸收激光转化为热能使片材上下两片局部熔化，冷却后片材键合完成。激光焊接应用于聚合物片材封装上有许多优点，首先，激光焊接效率很高，焊接一对20*80mm片材只需要3-5分钟；其次，激光焊接能生成精密、牢固和密封的封装，焊接强度远超其它大部分焊接方式；第三，焊接过程中，高聚物材料控制好激光器功率的话，材料降解少，加工过程中产生的碎屑残渣极少，非常适用于大规模生产。传统激光焊接法通常只用于将数个金属材料边缘接续起来形成整体，金属边缘处于热熔状态。而在对聚合物片材进行封装时的贴合为面整面结合，虽然本质上也属于将聚合物材料局部“热熔”，但因为片材表面结构管道尺寸多在微米量级，因此XY方向与Z方向“热熔”量均需控制在10μm以内，且聚合物材料加工时极易变形。聚合物片材变形会导致使用过程中干扰光学测试、影响流体物质流动以及甚至直接无法安装在设备卡槽内，因此需要严格控制变形量才有可能将激光焊接技术应用于科研与生产领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法，该矫正工装和矫正方法可抵抗激光焊接后聚合物片材的形变，使得变形有序可控、曲翘程度可控。

本发明的第一个目的是提供一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装。

本发明提供的一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装，它包括矫正盖板和矫正底板；矫正时，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间采用激光焊接技术进行封装。

上述的矫正工装中，根据所述两片聚合物片材的厚度的不同；当所述两片聚合物片材由厚片和薄片组成时，所述矫正盖板的下表面和所述矫正底板的上表面均可为凹凸方向一致且弧度相同的弧面。所述凹凸方向一致是指当所述矫正盖板的下表面为凸起的弧面时，所述矫正底板的上表面为与其对应的凹陷的弧面；反之，当所述矫正盖板的下表面为凹陷的弧面时，所述矫正底板的上表面为与其对应的凸起的弧面。