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墾拓“芯”發(fā)現(xiàn) | 探索墾拓微流控芯片的“研、產(chǎn)、質(zhì)”

時間：2025/09/11 信息來源：墾拓媒體

微流控技術(shù)作為生命科學(xué)、醫(yī)療診斷、藥物合成及篩查等領(lǐng)域的“芯片級”核心支撐，正以顛覆性的創(chuàng)新力量重塑產(chǎn)業(yè)格局。

在這片充滿機遇與挑戰(zhàn)的賽道上，墾拓以“十年磨一劍”的專注，在微流控芯片的研發(fā)、生產(chǎn)與質(zhì)量控制全鏈條中深耕細作和不斷突破。本文將帶您走進墾拓的實驗室、生產(chǎn)線與質(zhì)檢中心，揭開一片微流控芯片從概念到落地的“芯”征程。

微流控芯片的研發(fā)是一場“微米級”的精密博弈。在墾拓的研發(fā)中心，工程師們正通過計算機模擬與特殊加工技術(shù)，將流體動力學(xué)、材料科學(xué)與微電子學(xué)深度融合，攻克著微通道設(shè)計、表面改性、多相流控制等技術(shù)難題。

1. 跨學(xué)科協(xié)同研發(fā)體系

墾拓的研發(fā)流程以“需求導(dǎo)向+基礎(chǔ)研究”雙輪驅(qū)動。針對醫(yī)療診斷領(lǐng)域?qū)Ω哽`敏度檢測的需求，墾拓開發(fā)團隊首先通過計算流體動力學(xué)仿真，模擬不同微通道結(jié)構(gòu)下流體的層流、湍流及混合效率。

同時通過分子動力學(xué)模擬，篩選出兼具低表面能和高生物相容性改性材料，如：PMMA、PC、COC、COP等，解決芯片抗污染與細胞活性保持的矛盾。

2. 快速迭代與驗證閉環(huán)

在原型開發(fā)階段，墾拓采用“敏捷研發(fā)”模式：通過微米級工藝技術(shù)，幫助客戶在短期內(nèi)制作出功能樣機，并送樣接入客戶的流體測試平臺。通過客戶端高精度壓力傳感器、熒光顯微鏡或AI圖像識別算法，實時監(jiān)測芯片內(nèi)流體的流速分布、混合均勻度及熒光信號強度，數(shù)據(jù)反饋至墾拓開發(fā)端后，工程師可在接受反饋后迅速完成下一代設(shè)計優(yōu)化。

這種“設(shè)計-測試-迭代”的閉環(huán)，使芯片的開發(fā)周期顯著縮短，通過與客戶深度合作和不斷優(yōu)化，芯片的應(yīng)用表現(xiàn)和工況適應(yīng)非常強悍。

3. 核心技術(shù)自主化突破

針對客戶端提出關(guān)鍵技術(shù)“封鎖”問題，墾拓有一套完整的全鏈條攻堅方式。例如，芯片需在微米級通道內(nèi)實現(xiàn)流體精確控制，但常常因工藝易受設(shè)備精度限制。細微誤差會導(dǎo)致流體泄漏或流動紊亂，影響泵閥的控制效果‌。

而墾拓通過自身強大的微流控技術(shù)積累和長期閥泵應(yīng)用經(jīng)驗，墾拓可通過芯片集成閥泵，達成一體式集成，大大減少了因芯片與閥泵分開設(shè)計和供應(yīng)，導(dǎo)致后續(xù)實際應(yīng)用中的不匹配問題。目前，墾拓已擁有超百余項核心技術(shù)和發(fā)明專利，為客戶構(gòu)建起技術(shù)護城河。

走進墾拓的注塑量產(chǎn)車間，全自動化生產(chǎn)線正以“秒級”精度運行：自動化機械臂精準(zhǔn)抓取芯片，鍵合車間在通過高分子鍵合技術(shù)將芯片完美拼合，工藝車間正通過先進設(shè)備和特殊工藝以滿足芯片所需的高透光、親疏水性、分子導(dǎo)電絕緣性等表面特性處理……這里，每一片芯片都要經(jīng)歷多道工序、老化測試，最終以良品下線。

1. 工藝工程化創(chuàng)新

為解決傳統(tǒng)光刻工藝成本高、周期長的問題，墾拓采用“熱壓注塑成型+分子鍵合”復(fù)合工藝：首先通過注塑機將金屬模具上的微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至高分子材料基片，再利用等離子分子鍵合技術(shù)對通道表面進行二次合成處理，既保證了通道尺寸精度，又將材料成本降低至光刻工藝的1/3。

2. 柔性制造與快速響應(yīng)

針對不同客戶的定制化需求，墾拓生產(chǎn)線采用“模塊化+數(shù)字化”設(shè)計：產(chǎn)線由多個獨立功能模塊（如開模注塑、芯片鍵合、表面處理）共同組成，通過不同模塊車間實現(xiàn)產(chǎn)品的快速切換、響應(yīng)和技術(shù)獨立，同時，MES與ERP、PLM系統(tǒng)無縫對接，從訂單下達、物料追溯到工藝參數(shù)下發(fā)全程數(shù)字化，使批量定制訂單的交付周期顯著縮短和信息追溯，并且對定制產(chǎn)品生產(chǎn)過程的絕對保密性。

3.加工設(shè)備和特殊工藝的多樣性

墾拓在微流控芯片設(shè)備領(lǐng)域建立了完整的技術(shù)矩陣：

核心設(shè)備層：配置CNC三軸、四軸、五軸加工中心、微米級精密模具系統(tǒng)、±5μm級注塑成型機、等離子鍵合設(shè)備及激光焊接工作站，配套材料表面處理線與微米級三坐標(biāo)檢測儀。

工藝創(chuàng)新層：開發(fā)分子熱鍵合異質(zhì)材料接合技術(shù)，結(jié)合激光微焊接、超聲定向焊接及薄膜鍵合（bonding）工藝、模流分析（DFM）。

表面工程體系：涵蓋微米級研磨拋光（Ra≤0.02μm）、高光潔微孔加工（∅0.1-0.5mm）、光學(xué)級透亮處理（透光率≥92%）及非接觸式無損微加工技術(shù)，突破超薄壁結(jié)構(gòu)（0.05mm）與深徑比（1:80）的微流道加工極限。

精度標(biāo)準(zhǔn)：實現(xiàn)內(nèi)部流道容積精準(zhǔn)控制（50-200μL±1%），滿足微流體層析、藥物篩選與毒性測試、PCR擴增、基因測序等多場景的容積精度需求。

在墾拓的質(zhì)量控制中心，一臺臺高精度檢測設(shè)備正對芯片進行“魔鬼式”考驗：模擬極端環(huán)境測試，超微距顯微鏡掃描通道表面粗糙度，分析材料析出物等……每一項指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1. 全流程質(zhì)量管控體系

墾拓的質(zhì)量管理覆蓋產(chǎn)品全生命周期：

來料檢驗：對原材料實施“雙批次抽檢+全參數(shù)掃描”，例如，對聚合物各項指標(biāo)進行檢測，不合格批次直接退貨；

過程控制：在關(guān)鍵工序（如模具注塑）設(shè)置統(tǒng)計過程控制看板，實時監(jiān)控精度參數(shù)波動，當(dāng)注塑半成品低于或高于標(biāo)準(zhǔn)差時，系統(tǒng)自動觸發(fā)產(chǎn)線停機調(diào)整；

成品測試：每片芯片需通過可靠性測試，并與客戶端場景進行真實循環(huán)加載測試，確保無泄漏、無變形。

2. 客戶導(dǎo)向的質(zhì)量改進機制

墾拓建立“多級質(zhì)量反饋體系”：

一級反饋：批量性生產(chǎn)的一致性管控，并結(jié)合樣品測試過程的問題反饋，為不同應(yīng)用客戶制定多樣化的質(zhì)量檢測方案，保障量產(chǎn)過程中的芯片合格良率；

二級反饋：不定期召開“質(zhì)量復(fù)盤會”，由研發(fā)、生產(chǎn)、售后團隊共同分析客戶不良案例，通過優(yōu)化芯片表面處理工藝，將客戶反饋的“實際應(yīng)用”問題減少；

三級反饋：針對戰(zhàn)略客戶，墾拓派駐質(zhì)量工程師駐場服務(wù)，與客戶聯(lián)合制定“專屬質(zhì)量方案”。

結(jié)語：以“芯”賦能未來

從實驗室里的理論突破，到生產(chǎn)線上的規(guī)模制造，再到質(zhì)量體系的嚴(yán)苛把控，墾拓堅信“微流控的未來，是讓‘芯片實驗室’走進千家萬戶”。

如今，其芯片已應(yīng)用于全球數(shù)億人次的健康檢測，在傳染病篩查、癌癥早診等領(lǐng)域守護生命健康；在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，便攜式芯片設(shè)備可實時檢測水質(zhì)重金屬，為生態(tài)文明建設(shè)提供“微觀”支持。隨著AI、物聯(lián)網(wǎng)與微流控技術(shù)的深度融合，全球正加速布局智能診斷、可穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域，以“芯”賦能全球健康與可持續(xù)發(fā)展。

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