专利名称：可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法
技术领域：
本发明属于医药化工领域，具体涉及一种可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法。
背景技术：
对于微机械制造MEMS和医药化工领域交叉出现的微器件如生物芯片、微胶囊、缓控释药物载体等，由于应用领域的特殊性，往往不希望有任何其他物质参与封装，造成对人体不必要的伤害，所以急需一种不用任何辅助装置和化学制剂快速有效的封装方法。
目前的封装方法主要有机械锁紧类封装方法、粘接封装方法、焊接封装方法、热压封装方法以及键合封装方法等，这些方法主要基于机械和化学的原理，添加辅助装置和粘连剂封装大型器件。对于微机械制造MEMS领域的微器件还没有专门的封装方法，主要采用焊接封装和粘接封装方法，特别是聚合物类微结构的封装一直是瓶颈问题。各种封装工艺流程如下1)机械锁紧类封装方法采用人们熟悉的锁紧元件，用来连接封装元件；2)粘接封装方法采用粘合剂使粘接的两个部件的表面被溶解，在粘接处施加压力使两个软化的表面微微流动和相互融合，从而形成内聚键合；3)焊接封装方法可分为陶瓷封装、塑料封装、金属封装以及有机树脂填充封装等。
a)陶瓷封装方法是对氧化铝瓷片进行冲片、金属图形丝网印刷、叠片、高温烧结等工艺加工后，再在其两侧焊接金属引线，然后对所有金属表面进行镀金处理，通过粘片、键合工艺装入集成电路芯片后，再进行钎焊封盖、引线处理、气密检查等工艺处理，成为良好的封装体；b)塑料封装方法是在一定的金属线框架上，先进行集成电路芯片粘接和内引线的键合，再在特定的金属模具中通过有机塑料模塑成型，最后将金属引线加工，切除多余的筋条、溢料和渡锡处理，成为一个完整的封装整体；c)金属封装由定膨胀合金材料冲制成的金属底座，借助于硼硅玻璃在弱氧化气氛下将引线按规定的布线方式熔封在金属底座上，经过一系列机械加工及表面电镀后，可以在封装基体进行芯片粘接和键合，再用金属管帽熔焊封盖，构成封装整体；d)有机树脂填充封装利用有机树脂进行涂覆、灌注和填充的集成电路封装结构。
4)热压封装方法是使两个部件的表面熔融，表面相互接触，在结合处施加压力，从而使两个部件键合；5)键合封装方法包括静电键合技术和热键合技术，都是一种自封装方法。
a)静电键合技术是将玻璃与金属、合金或半导体合在一起，而不用任何粘接剂，键合时，将键合的硅片接正极，玻璃的一面接负极，并对玻璃—硅片加热，当加有外电压时，玻璃中的Na+向负极方向漂移，在紧邻硅片的玻璃表面形成耗尽层，使硅片和玻璃之间存在较大的静电吸引力，使二者紧密接触，达到封装目的；b)热键合技术如阳极键合、直接键合、熔融键合和共晶键合都需要高温处理，以获得足够的键合能，中间不需要任何粘接剂，也不需要外加电场，键合时，在O2或N2环境中经数小时的高温处理后就形成了良好的键合。
在MEMS和医疗化工领域中，微器件的封装一直是制约产品质量的重要因素，特别是近年出现的多腔体药物控释载体系统，由于这类器件多采用对人体无害的可降解高分子材料(如聚乳酸/羟基乙酸和聚酸酐等)制备，材料降解温度低，高温时变成粘流态，不能承受很大的压力，并且聚合物类高分子材料本身不存在离子，无法施加电极。因此，目前没有专门的方法封装可降解的高分子微阵列器件，现有方法主要基于压力或添加黏结剂，封装的局部完整性无法控制，并且器件的可降解性要求不能添加非降解材料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种封装设备简单，成本低，工艺过程容易实现，封装的整体和局部完整性好的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是采用微机械制造MEMS工艺制备尺寸为50～20000μm，深度为50～20000μm，壁厚为20～50μm的可降解高分子聚合物微阵列器件；根据可降解高分子聚合物微阵列器件的尺寸，采用深紫外光刻和电镀工艺UV-LIGA制备与可降解高分子聚合物微阵列器件3的结构相对应的金属微阵列热压头；将可降解高分子聚合物微阵列器件固定在载物台上并将药物置于其中，然后将热压头安装在定位杆上，调整定位杆使热压头与可降解高分子聚合物微器件精确对准，并通过控温器使热压头的温度为45～80℃；将封装所需的可降解聚合物薄膜覆盖在可降解高分子聚合物微阵列器件上，移动定位杆使热压头下移，在热压头的作用下使可降解聚合物薄膜与可降解高分子聚合物微阵列器件键合。
本发明采用和可降解高分子聚合物微阵列器件相同的热压头进行边对边封装，同时封装温度和压力无级可调，应用范围广泛，解决了微器件局部封装完整性无法控制的缺点，该方法具有生产效率高、成本低、不添加任何辅助材料，可防止封装中添加辅助材料所带来的不良影响等优点。
图1是本发明载物台的结构示意图；图2是本发明的封装结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1，参见图1，2，采用微机械制造MEMS工艺制备尺寸为10000μm，深度为10000μm，壁厚为40μm的可降解高分子聚合物微阵列器件3；可降解高分子材料微器件的材料采用美国Birmingham Polymers，Inc.公司的50/50PLGA，根据可降解高分子聚合物微阵列器件3的尺寸，采用深紫外光刻和电镀工艺UV-LIGA制备与可降解高分子聚合物微阵列器件3的结构相对应的金属微阵列热压头5；将可降解高分子聚合物微阵列器件3固定在载物台4上并将药物8置于其中，然后将热压头5安装在定位杆1上，调整定位杆1使热压头5与可降解高分子聚合物微器件3精确对准，并通过控温器2使热压头5的温度为60℃；将封装所需的可降解聚合物薄膜7覆盖在可降解高分子聚合物微阵列器件3上，移动定位杆1使热压头5下移，通过压力传感器6调节热压头5的压力在0.5～2牛顿/厘米，保温保压10分钟使可降解聚合物薄膜7与可降解高分子聚合物微阵列器件3键合即可。将封装好的微阵列载体放置在生理盐水中，浸泡一天，没有发现结构和薄膜的脱离现象。
实施例2，本实施例的可降解高分子聚合物微阵列器件3的尺寸为18000μm，深度为18000μm，壁厚为20μm；热压头5的温度为45℃，其它步骤同实施例1。
实施例3，本实施例的可降解高分子聚合物微阵列器件3的尺寸为20000μm，深度为20000μm，壁厚为50μm；热压头5的温度为80℃，其它步骤同实施例1。
实施例4，本实施例的可降解高分子聚合物微阵列器件3的尺寸为6000μm，深度为6000μm，壁厚为30μm；热压头5的温度为50℃，其它步骤同实施例1。
实施例5，本实施例的可降解高分子聚合物微阵列器件3的尺寸为800μm，深度为800μm，壁厚为45μm；热压头5的温度为75℃，其它步骤同实施例1。
实施例6，本实施例的可降解高分子聚合物微阵列器件3的尺寸为50μm，深度为50μm，壁厚为35μm；热压头5的温度为55℃，其它步骤同实施例1。
本发明利用具有和可降解高分子聚合物微阵列器件3相同结构的热压头5封装器件，封装前用控温器2预热热压头5至设定温度，将可降解高分子聚合物微阵列器件3放置在载物台4上，通过微进给机构移动热压头5至可降解高分子聚合物微阵列器件3上，通过压力传感器6调节施加在可降解高分子聚合物微阵列器件3上的压力，实现边对边的热压键合封装。
本发明的热压键合温度较低，一般在聚合物的玻璃态附近，不会影响微器件的结构形状、降解特性以及填充物的特性；由于结合压力进行封装，实现压力和温度无级可调，封装效率较高；热压头和被封件有相同的结构，实现边对边的键合，微阵列结构与聚合物薄膜达到较高的封装强度；封装的整体和局部完整性好；封装设备简单，成本较低，工艺过程容易实现，适合大规模、批量生产。
权利要求
1.可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于1)采用微机械制造MEMS工艺制备尺寸为50～20000μm，深度为50～20000μm，壁厚为20～50μm的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)；2)根据可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸，采用深紫外光刻和电镀工艺UV-LIGA制备与可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的结构相对应的金属微阵列热压头(5)；3)将可降解高分子聚合物微阵列器件(3)固定在载物台(4)上并将药物(8)置于其中，然后将热压头(5)安装在定位杆(1)上，调整定位杆(1)使热压头(5)与可降解高分子聚合物微器件(3)精确对准，并通过控温器(2)使热压头(5)的温度为45～80℃；4)将封装所需的可降解聚合物薄膜(7)覆盖在可降解高分子聚合物微阵列器件(3)上，移动定位杆(1)使热压头(5)下移，在热压头(5)的作用下使可降解聚合物薄膜(7)与可降解高分子聚合物微阵列器件(3)键合。
2.根据权利要求1所述的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于所说的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸为10000μm，深度为10000μm，壁厚为40μm；热压头(5)的温度为60℃。
3.根据权利要求1所述的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于所说的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸为18000μm，深度为18000μm，壁厚为20μm；热压头(5)的温度为45℃。
4.根据权利要求1所述的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于所说的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸为20000μm，深度为20000μm，壁厚为50μm；热压头(5)的温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于所说的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸为6000μm，深度为6000μm，壁厚为30μm 热压头(5)的温度为50℃。
6.根据权利要求1所述的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于所说的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸为800μm，深度为800μm，壁厚为45μm；热压头(5)的温度为75℃。
7.根据权利要求1所述的可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，其特征在于所说的可降解高分子聚合物微阵列器件(3)的尺寸为50μm，深度为50μm，壁厚为35μm 热压头(5)的温度为55℃。
全文摘要
可降解高聚物材料微阵列结构的可调热压键合封装方法，采用微机械制造工艺制备尺寸为50～20000μm，深度为50～20000μm，壁厚为20～50μm的微阵列器件；根据微阵列器件的尺寸，采用深紫外光刻和电镀工艺制备与微阵列器件的结构相对应的金属微阵列热压头；将微阵列器件固定在载物台上并将药物置于其中，然后将热压头安装在定位杆上使热压头与物微器件精确对准，并通过控温器使热压头的温度为45～80℃；将封装所需的薄膜覆盖在微阵列器件上，热压头下移将薄膜与微阵列器件键合。本发明采用和微阵列器件相同的热压头进行边对边封装，不添加任何辅料，防止封装中添加辅料所带来的不良影响。同时封装温度和压力可调，解决了微器件局部封装完整性无法控制的缺点。
文档编号B81C3/00GK1899953SQ200610043159
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者陈天宁, 王小鹏, 钱良山, 唐君强 申请人:西安交通大学