微流控芯片是一种快速、高效、低耗的微分析装置,可在数平方厘米的基片上制作微通道结构及其它功能单元,被广泛应用于DNA分析、免疫学测定、食品检验及航天科学等众多领域。如今,塑料等聚合物材料以其价格低廉、工艺简单以及可重复加工性好等优势立足于芯片加工领域。通常,对于热塑性材料而言,热压机则成为其沟道成型及封装的关键设备。本文针对现有热压机存在加热效率低、不具真空装置等问题,设计了一套采用电磁感应加热的压头系统,其优点是操作简单、运行稳定、自动化程度高。首先,对国内外目前热压设备研究现状以及存在的问题进行了分析、综述,同时介绍了电磁感应加热技术在机械领域的应用前景,进一步说明了采用电磁感应加热技术对现有热压机压头系统进行重新设计的必要性。其次,为了提高热压机热压过程中压头快速升温以及热压完成后脱模的降温效率,基于研究现状和存在问题分析,建立了一套采用电磁感应加热方式进行加热的加热(电磁感应)-制冷(循环水)装置,制定了采用电磁感应加热热压机压头系统加热-制冷装置的设计方案,设计了该装置的机械结构。同时,为了避免热压成型后脱模过程中外界空气对芯片热压成型质量的影响,基于电磁感应加热压头系统加热-致冷装置,建立了一套压头系统局部封闭式的真空装置,制定了该装置的设计方案,设计了该真空装置的机械结构。再次,为了提高热压机的各项性能,更好达到制作塑料等聚合物微流控芯片的工艺要求,采用Ansys/workbench软件对该压头系统进行了磁热耦合分析,并对分析结果进行了讨论。结果表明,当线圈距离压头板距离为1mm,压头板材料为铜,感应频率为8500HZ,降温水流速为1.2m/s时,该系统不仅能达到热压复制工艺中150℃的温度需求,也能够满足了芯片在成型脱模时65℃的温度需求。同时,一块芯片的加工周期比采用传统加热方式缩短了 3倍。另外,为了实现压头系统的自动化控制,建立了一套压头温度控制系统,主要设计了硬件部分和上位机软件部分,其中硬件部分进行了硬件选型及其电路设计等;上位机软件部分包括登录界面、串口通讯模块、数据采集可视化模块、上位机控制模块以及上位机报警模块的设计。实现了下位机STM32单片机系统与上位机labview软件的实时通讯,达到了压头系统实时、精准控制的目的。最后,为了提高压头系统温度控制精度,基于PID控制基本原理和特点,设计了压头温度PID控制和动态PID控制方法,并建立了其实现步骤。此外,基于这两种PID控制方法进行了压头加热测试,并对测试结果进行了分析对比。对比结果显示该动态PID控制方法能较好达到压头系统的控温要求。