聚合物微流控芯片以其成本低,携带方便和分析速度快等优点,得到越来越广泛的研究和应用。在聚合物微流控芯片的制作过程中,芯片的键合或封装是制造微流控芯片的关键工艺之一,是影响芯片质量的重要因素。在众多键合技术中,超声波焊接技术由于不需要中间介质、键合强度高,键合时间短等特点,大大提高了键合质量和键合效率,有利于实现微流控芯片的批量化生产。虽然超声波焊接技术在宏观聚合物焊接领域得到成熟的应用,但在微流控芯片键合中,尺寸的减小使得超声波焊接存在诸多问题,如微结构易发生变形或破坏,键合精度难以满足要求等。针对键合中存在的问题,本文设计了在熔融键合中导能微结构和辅助微结构,完成高质量的熔融键合；同时提出了多层芯片的微流控器件热辅助超声波键合方法,对具有多层微结构的微流控器件键合进行了实验和研究。本文从聚合物超声波熔融键合研究出发,认为超声波熔融键合虽具有效率高,操作方式简单和强度高等特点,但键合中聚合物发生相变,反应剧烈。将超声波熔融键合方法用于聚合物微流控芯片的键合,存在熔融物质流延难以控制、键合均匀性差等缺点。本文在对当前微流控芯片微接头结构形式和超声波熔融键合过程特点分析的基础上,提出了一种阻流台和导能筋相配合形式的微接头结构,并在芯片上添加能量平衡结构。为了制得精确结构的聚合物芯片,采用硅工艺制作芯片硅模具,在热压工艺下完成微流控芯片的基片和盖片制作。同时为了研究微接头对键合结果的影响,制作了三种尺寸的微接头结构芯片。对制作后的聚合物微流控芯片进行能量控制模式下的超声波熔融键合实验,实验发现熔融物质的流延得到有效控制,并且芯片键合均匀性得到明显改善。聚合物多层芯片微流控器件可以在小尺寸上更好的集成多功能模块,已是微流控芯片发展的一个重要趋势。在对当前超声波产热机理研究的基础上,提出利用热辅助超声波键合方法来键合聚合物多层芯片。热辅助超声波键合方法是在把多层芯片温度加热到一定水平上对其施加超声波来使多层芯片发生键合。本文设计了一种四层结构芯片,利用热辅助超声波键合方法完成了四层芯片微流控器件的键合,并对键合结果进行测试。同时,为了检测超声熔融键合温升变化和辅助热和超声波对四层芯片键合过程的影响,搭建了芯片的温度测试平台,对键合界面温度进行了测量。通过温度测试实验,对熔融键合和多层芯片的微流控器件键合温度场有了更深刻的认识。