随着科学技术的发展，微流控芯片成为生物芯片研究领域中的前沿，代表了微全分析系统(μ-TAS)的主要发展方向。它具有快速、高效、低耗等特点，在基因分析、疾病诊断、药物筛选等领域具有广阔的应用前景。传统的微流控芯片采用硅片、玻璃等材料进行加工，工艺复杂，芯片成本高，不利于芯片的推广使用。目前，采用热压法加工PMMA芯片，具有材料价格便宜，加工工艺简单，成形容易，批量生产成本低等优点。研究塑料微流控芯片热压键合装备正是为日益扩大的芯片市场提供有效的加工装备。 本文以目前塑料微流控芯片的热压加工技术为基础，以实现自动化和批量化为目标，对芯片加工装备的压力机构及控制进行分析研究。首先综述了塑料微流控芯片制作技术，对比分析了国内外各类芯片的热压设备，对压力系统展开如下研究： 1．热压键合设备的机械结构 以保证芯片受压均匀为重点，对设备机身的结构、加压方式等进行研究分析。确定设备机身采用闭式双立柱结构；实行上部加压方式，通过力矩电机、螺旋升降机带动压头完成压力输出，并对压头的运动进行导向。 2．压力控制的研究分析 以保证压力的精确输出为控制目标，对压力控制的硬件系统进行设计，在分析了压力系统的控制模型基础上，提出采用多种改进的PID算法组合作为压力的控制策略。 3．设备的调整与测量实验 对设备的机械结构进行检测调整，测得上下压头板的平面度误差分别为6μm和4μm，压头平行度最终调整不超过10μm；对压力控制精度进行实验，在完成压力精度校准的基础上，检测了设备压力的控制精度，稳态精度为±1kgf；另外，对构建压力系统控制模型中的刚度、摩擦特性进行了分析与测试。 实验表明，本设备的压力控制精度优于目标值±2kgf要求。在热压芯片时，本设备能够将优化的工艺参数复现，制作的芯片质量稳定，一致性好。另外，本设备采用自动控制，能够应用于芯片的批量化生产。