[发明专利]一种硅基生物传感芯片的封装结构

说明书

本发明涉及一种微电子生物传感芯片的封装，尤其涉及的是一种紧凑型可控温多通道硅基生物传感芯片的封装结构，包括依次层叠设置并无缝贴合的第一板、第二板和第三板，所述第二板上设有贯穿第二板板面设置的通槽，硅基生物传感芯片置于通槽内，且硅基生物传感芯片的底面与第三板板面之间具有间隙，该间隙由导热胶填充；所述第一板的与第二板贴合的一侧板面上与硅基生物传感芯片正对位置处设有微流槽，该微流槽与硅基生物传感芯片的顶面围合成用于容纳待测液的腔室。本发明提出的硅基生物传感芯片封装方案整体结构紧凑、体积小、集成度高；侧向导入的PDMS微流通道设计使待检溶液与硅片表面微环谐振器结构充分接触，测试灵敏度大大提高。

技术领域

本发明涉及一种微电子生物传感芯片的封装，尤其涉及的是一种紧凑型可控温多通道硅基生物传感芯片的封装结构。

背景技术

硅材料是传统的微电子材料，在CMOS领域得到了广泛应用。近年来硅光子学逐渐热门起来，在光电调制器、分路器以及各种有源无源器件获得了巨大的突破，同时研究者们也逐渐将硅光子学应用到各个传感领域，尤其是生物传感方向。在硅片上加工微环谐振器，当待测物质的浓度发生变化时，微环波导的有效折射率会发生变化，从而导致微环谐振峰发生漂移，通过外接光谱仪测得漂移量，数多次对比据即可推出所测物质的浓度值。基于硅谐振微环的生物传感器灵敏度高，探测极限可达到10-7，完全可以运用到水质监测、血液检测、肿瘤筛查等实际应用中。

然而将硅基生物传感芯片投入实际应用中时，合理的封装是个大问题。既要保证硅片的密闭固定，又要尽可能满足传感器的恒温工作条件。除此之外，整体封装结构要尽量紧凑以便于使用。目前还没有一套成熟的封装方案满足上述要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑型可控温多通道硅基生物传感器的封装方案。通过该封装方案可实现硅基生物传感芯片恒温、高效检测，解决了芯片封装困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种硅基生物传感芯片的封装结构，包括依次层叠设置并无缝贴合的第一板、第二板和第三板，三板相对固接，其中第一板由透光的生物惰性材料制成，第二板由隔热材料制成，第三板由导热材料制成；所述第二板上设有贯穿第二板板面设置的通槽，硅基生物传感芯片置于通槽内，且硅基生物传感芯片的底面与第三板板面之间具有间隙，该间隙由导热胶填充；所述第一板的与第二板贴合的一侧板面上与硅基生物传感芯片正对位置处设有微流槽，该微流槽与硅基生物传感芯片的顶面围合成用于容纳待测液的腔室，所述第一板的侧面开设有连通所述微流槽的进液孔和出液孔；所述第一板上与硅基生物传感芯片对应区域的微流槽的两侧分别设有供入射光纤和出射光纤穿过的通孔。

优选的，所述第一板、第二板、第三板均为长条状板体，所述通槽、硅基生物传感芯片、微流槽及通孔沿三板的长度方向周期性设置多组。

优选的，所述通槽靠近第一板的一侧设有沉槽部，所述硅基生物传感芯片的边缘搭接在沉槽部的台阶上。

优选的，所述第三板上与第二板贴合的一侧设有凸台，该凸台与第二板上的通槽位置相对应，凸台凸伸至通槽内部，所述导热胶填充在凸台的顶面与硅基生物传感芯片之间。

优选的，所述通孔为矩形孔。

优选的，所述微流槽的两端分别设有进液池和出液池，所述进液池和出液池的深度大于微流槽的深度，所述进液孔和出液孔分别于进液池和出液池连通。

优选的，所述第一板上与第二板相背的一侧还叠放有一盖板，所述盖板上设有与第一板上的通孔相对应的矩形穿孔。

优选的，所述第一板、第二板、第三板以及盖板上设有同轴且等径的螺纹孔，各板之间通过螺钉固定连接。

优选的，所述第一板由聚二甲基硅氧烷制成。

优选的，所述第二板和盖板为塑料板，所述第三板为铜板。