KR100460769B1 - The fabrication method of micro-fluidics channel using screenprinting process for bio-microsystem - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생체물질 분석용 바이오마이크로시스템의 미세유체 흐름관의 제작 방법에 관한 것으로 실리콘, 유리, 플라스틱 기판 제작 단계와, 효소 고정화 단계와, PDMS 도포 단계와, 2장의 기판을 접합하고 경화하는 단계로 이루어져 실리콘, 유리, 플라스틱, 기판 위에 미세유체 흐름관을 형성하고 실리콘, 유리, 플라스틱, 기판 제작 단계와, 스페이서를 이용한 PDMS의 도포 단계와, 2장의 기판을 접합하는 단계로 이루어저 스페이서에 의해 일정한 높이를 유지하는 미세유체관을 제작함으로써 공정이 간단하고 공정비가 저렴하며 일정 깊이의 채널 형성이 가능하여 대량 생산 방식에 적합한 뛰어난 효과가 있다.The present invention relates to a method for fabricating a microfluidic flow tube of a biomicrosystem for biomaterials analysis, comprising the steps of fabricating silicon, glass, and plastic substrates, enzymatic immobilization, PDMS coating, and bonding and curing two substrates. Forming a microfluidic flow tube on the silicon, glass, plastic, substrate, and manufacturing the silicon, glass, plastic, substrate, PDMS coating using the spacer, and bonding the two substrates by the spacer By manufacturing a microfluidic pipe that maintains a constant height, the process is simple, the process cost is inexpensive, and the channel can be formed at a certain depth, which is suitable for mass production methods.

Description

스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름관 제작 방법 {The fabrication method of micro-fluidics channel using screenprinting process for bio-microsystem}The fabrication method of micro-fluidics channel using screenprinting process for bio-microsystem}

본 발명은 스크린프린터법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름과의 제작에 관한 것으로 특히, 생체물질 분석용 바이오마이크로시스템의 미세유체 흐름관의 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the fabrication of microfluidic streams for biomicrosystems using a screen printer method, and more particularly, to a fabrication method of microfluidic flow tubes of biomicrosystems for biomaterial analysis.

도 1은 종래의 미세유체 흐름관(microfluidic channel)의 제작방식을 도시한 것으로 유리 또는 실리콘 기판의 식각을 통해 수 마이크로미터의 홈을 형성하여 2장의 기판을 접합하는 방법(유리-유리, Si-Si, 유리-Si)을 사용하였으며 그 방법은 실리콘 또는 유리 웨이퍼 기판 제작 단계(S1)와; 금 및 크롬의 마스크층 처리 단계(S2)와; 감광을 코팅하는 단계(S3)와; 자외선 노광 및 현상하는 단계(S4)와; 마스크층 형성 단계(S5)와; 감광제거 및 기판 식각하는 단계(S6)와; 2장의 기판을 접합하는 단계(S7)로 이루어진 종래의 기술이 있었다.1 illustrates a conventional method of manufacturing a microfluidic channel. A method of joining two substrates by forming a groove of several micrometers through etching of a glass or silicon substrate (glass-glass, Si- Si, glass-Si) and the method comprises the steps of fabricating a silicon or glass wafer substrate (S1); A mask layer treatment step (S2) of gold and chromium; Coating the photosensitive (S3); Ultraviolet exposure and development (S4); A mask layer forming step (S5); Removing photoresist and etching the substrate (S6); There is a conventional technique consisting of the step (S7) of joining two substrates.

그러나, 이러한 종래의 기술은 식각방식에 의한 정밀한 구조 제작이 용이하나 복잡한 공정이 요구되며 내산성의 마스크층을 형성하여야 하므로 공정이 매우 복잡하고 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있있다.However, such a conventional technique is easy to manufacture a precise structure by the etching method, but a complicated process is required, and the acid-resistant mask layer has to be formed, which has a problem that the process is very complicated and requires a lot of manufacturing cost.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 기존의 미세유체 흐름관의 제작공정 시 수반되는 복잡한 반도체공정을 단순화 할 수 있는 기술로서 공정 시간단축, 생산비 절감이 가능한 미세유체 흐름관의 제작 공정개발하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, an object of the present invention is a technology that can simplify the complicated semiconductor process involved in the manufacturing process of the existing microfluidic flow tube as a fine process that can reduce the process time, production cost Development of the manufacturing process of the fluid flow tube.

상기 본 발명의 목적은 실리콘, 유리, 플라스틱 기판 제작 단계와, 효소 고정화 단계와, PDMS 도포 단계와, 2장의 기판을 접합하고 경화하는 단계로 이루어져 미세유체 흐름관을 제작하고 실리콘, 유리, 플라스틱, 기판 제작 단계, 스페이서를 이용한 PDMS의 도포 단계, 2장의 기판을 접합하는 단계로 이루어저 스페이서에 의해 일정한 높이를 유지하는 미세유체관을 제작하여 스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름과 제작방법을 제공함으로써 달성하였다.The object of the present invention is to produce a microfluidic flow tube consisting of a silicon, glass, plastic substrate manufacturing step, enzyme immobilization step, PDMS coating step, the two substrates bonding and curing step, and the silicon, glass, plastic, Microfluidic flow for biomicro system using screen printing method by manufacturing microfluidic tube which maintains a constant height by spacers, consisting of substrate manufacturing step, PDMS application step using spacer, and bonding two substrates Achieved by providing a method.

도 1은 종래의 반도체 공정을 이용한 미세 유체관의 제작 공정도,1 is a manufacturing process diagram of a microfluidic tube using a conventional semiconductor process,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름관 제작 공정도,Figure 2 is a microfluidic flow tube manufacturing process diagram for a biomicro system using the screen printing method of the preferred embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 스페이서의 의해 일정한 높이를 유지하는 미세유체관 형성 공정도이다.Figure 3 is a flow diagram of microfluidic tube formation maintaining a constant height by the spacer of a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1, 4 : 기판 2 : 금 및 크롬 마스크층1, 4: substrate 2: gold and chrome mask layer

3 : 감광 5 : 미세유체 흐름관3: dimming 5: microfluidic flow tube

6 : 효소 7 : PDMS6: enzyme 7: PDMS

이하, 본 발명의 구성을 바람직한 실시예 들어 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings for a preferred embodiment.

도 2는 바람직한 실시예의 스크린프린터법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름관 제작 공정도로 하기와 같은 단계로 이루어져 있다.Figure 2 is a process for producing a microfluidic flow tube for a biomicro system using the screen printer method of the preferred embodiment consists of the following steps.

실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판 제작 단계(S8)와;A substrate fabrication step (S8) of silicon, glass, and plastic material;

효소 고정화 단계(S9)와;An enzyme immobilization step (S9);

PDMS 도포하는 단계(S10)와;PDMS coating step (S10);

2장의 기판을 접합하고 경화하는 단계(S11)로 이루어져 있다.상기 실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판 제작 단계(S8)는 PDMS(poly-dimethylsiloxane)에 LCD 용 스페이서(spacer)를 혼합한 실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판을 스크린프린트 장비에 장착한 후에 상기 PDMS와 LCD용 스페이서가 섞여진 실리콘, 유리, 플라스틱을 스크린프린터로 인쇄하는 것이다.Bonding and curing the two substrates (S11). The substrate manufacturing step (S8) of the silicon, glass, and plastic material includes silicon, glass, in which a spacer for LCD is mixed with poly-dimethylsiloxane (PDMS). After attaching the substrate of the plastic material to the screen printing equipment, the silicon, glass, and plastic mixed with the PDMS and the spacer for the LCD are printed by the screen printer.

상기 스페이서는 전극이 형성되어 있는 유리 기판간의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 절연체 유리구슬이다.The spacer is an insulator glass bead that maintains a constant gap between the glass substrates on which the electrodes are formed.

상기 효소 고정화 단계(S9)는 유리, 실리콘, 플라스틱 등의 기판 상부에 효소 및 그 밖의 생화학물질을 고정하는 것이다.The enzyme immobilization step (S9) is to fix the enzyme and other biochemicals on the substrate, such as glass, silicon, plastic.

상기 PDMS 도포하는 단계(S10)는 스크린프린트 장비에 고정된 기판 위에 패턴이 형성된 마스크를 위치시키고 마스크 위에 실장 및 미세유체 통로의 제작에 필요한 점도를 갖는 고분자 접착물질을 인쇄공정을 통해 기판위에 인쇄하는 것이며 상기 PDMS(polydimethysiloxane)는 일반적인 Si 이 함유된 Rubber를 칭하는 것이며, 일반적으로 전기적 절연체나 내화학성의 차폐 물질로 사용되고 있으며 본 발명의 PDMS의 사용용도는 기판간의 접합물질로 사용되며 PDMS에 LCD용 스페이스를 혼합하여 스크링프린팅함으로써 마이크로 채널을 제작하는 것이다.The step of applying the PDMS (S10) is to place a mask formed with a pattern on the substrate fixed to the screen printing equipment and to print on the substrate a polymer adhesive material having a viscosity required for mounting and fabrication of the microfluidic passage on the mask The PDMS (polydimethysiloxane) refers to a rubber containing a general Si, generally used as an electrical insulator or chemical shielding material, the use of the PDMS of the present invention is used as a bonding material between the substrate and the space for LCD in PDMS By mixing and screen printing to produce a micro channel.

상기 2장의 기판을 접합하고 경화하는 단계(S11)는 상기 PDMS 도포하는 단계(S10)에서 인쇄된 기판위에 또 다른 하나의 기판을 위치시켜 접합하고 접합된 두 기판은 고분자 접합체가 경화되면서 실장 공정이 이루어지며 동시에 고분자 접합체의 패턴과 패턴사이에 미세 유통로가 형성되는 것이다.Bonding and curing the two substrates (S11) is performed by placing another substrate on the printed substrate in the PDMS coating step (S10) and bonding the two substrates to a mounting process while the polymer conjugate is cured. At the same time, a fine flow path is formed between the pattern and the pattern of the polymer conjugate.

도 3은 바람직한 실시예의 스페이서에 의해 일정한 높이를 유지하는 미세유체관이 형성되는 공정도로 하기와 같은 단계로 이루어져 있다.3 is a process diagram in which a microfluidic tube maintaining a constant height is formed by a spacer according to a preferred embodiment, and includes the following steps.

실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판 제작 단계(S12)와;A substrate fabrication step (S12) of silicon, glass, and plastic material;

스페이서를 이용한 PDMS 도포하는 단계(S13)와;PDMS coating using a spacer (S13);

2장의 기판을 접합하는 단계(S14)로 이루어져 있다.It consists of the step S14 of joining two board | substrates together.

상기 실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판 제작 단계(S12)는 상기 도 2에서 설명한 S8단계와 동일한 것으로 원하는 패턴의 채널을 스크린 마스크에 전사하여 마스크를 제작하는 것이다.Substrate fabrication step (S12) of the silicon, glass, plastic material is the same as the step S8 described in FIG. 2 to transfer the channel of the desired pattern to the screen mask to produce a mask.

상기 스페이서를 이용한 PDMS 도포하는 단계(S13)는 PDMS용액과 ball-type, optical fiber-type 스페이서를 혼합한 후 혼합된 용액을 인쇄하여 PDMS용액과 스페이서가 함께 일정 위치에 인쇄되어 스페이서의 크기로서 미세유체관의 높이를 넓은 면적에 일정하게 유지시키는 것이다.PDMS coating step using the spacer (S13) is a mixture of PDMS solution and ball-type, optical fiber-type spacer and then print the mixed solution by printing the PDMS solution and the spacer together at a predetermined position to fine as the size of the spacer The height of the fluid pipe is kept constant over a large area.

상기 2장의 기판을 접합하는 단계(S14)는 페이서 적용의 경우고분자접합제(sealant)를 인쇄하는 방식에서의 fluidics channel제작 방식에서 발생되므로 상하판 두기판 접합시에 기판사이의 함몰현상에 의한 일정한 channel높이의 유지가 어려움으로 스페이서는 단순히 두 기판 조립 시 기판간의 미세한 마이크로 단위의 거리를 유지하여 기판사이의 높이를 유지시켜 주는 것이다.The bonding of the two substrates (S14) occurs in a fluidics channel manufacturing method in which a polymer adhesive is printed in the case of a pacer application, so that the bonding between the substrates at the time of bonding the upper and lower plates is caused. Because of the difficulty in maintaining a constant channel height, the spacer simply maintains the distance between the substrates by maintaining the micro-unit distance between the substrates when the two substrates are assembled.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로 시스템용 미세유체통로의 제작은 공정이 간단하고 공정비가 저렴하며 일정 깊이의 채널 형성이 가능하며 대량 생산 방식에 적합한 효과가 있으므로 반도체산업상 매우 뛰어난 발명인 것이다.As described above, the present invention provides a microfluidic channel for the biomicro system using the screen printing method, because the process is simple, the process cost is inexpensive, the channel can be formed at a predetermined depth, and the semiconductor industry is suitable for mass production. It is a very excellent invention.

Claims (3)

미세유체 흐름관 제작 방법에 있어서,In the microfluidic flow tube manufacturing method, PDMS(polydimethylsioxane)에 LCD 용 스페이서를 혼합한 실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판을 제작한 후 상기 기판을 스크린프린트 장비에 장착하는 단계와;Fabricating a substrate made of silicon, glass, and plastic material, in which a spacer for LCD is mixed with polydimethylsioxane (PDMS), and then mounting the substrate to a screen printing apparatus; 상기 기판을 스크린프린터로 인쇄한 후 기판에 효소 및 생화학물질로 고정화하는 효소 고정화 단계와;An immobilization step of immobilizing the substrate with a screen printer and then immobilizing the enzyme with a biochemical on the substrate; PDMS에 LCD용 스페이서를 혼합하고 스크린프린팅하여 마이크로 채널을 제작하는 PDMS 도포 단계와;PDMS coating step of producing a micro-channel by mixing and screen printing the LCD spacer to PDMS; 상기 PDMS 도포한 기판 상부에 또 다른 실리콘, 유리, 플라스틱 재료의 기판을 접합하고 경화하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름관 제작 방법.The method of manufacturing a microfluidic flow tube for a biomicro system using the screen printing method, comprising the step of bonding and curing another silicon, glass, plastic material substrate on the PDMS coated substrate. 제 1항에 있어서, 상기 PDMS 도포는 접합 물질로 고분자 접착제를 사용한 것을 특징으로 하는 스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름관 제작 방법.The method of claim 1, wherein the PDMS coating is a method for producing a microfluidic flow tube for a biomicro system using a screen printing method, characterized in that a polymer adhesive is used as a bonding material. 제 1항에 있어서 상기 PDMS 도포는 기판사이의 일정 거리를 유지시키기 위해 스페이서를 적용한 것을 특징으로 하는 스크린프린트법을 이용한 바이오마이크로시스템용 미세유체 흐름관 제작 방법.The method of claim 1, wherein the PDMS coating is a microfluidic flow tube manufacturing method for a biomicro system using a screen printing method, wherein a spacer is applied to maintain a predetermined distance between substrates.
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