CN114302949B - 微芯片 - Google Patents

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Abstract

提供有效地抑制贴合后的接合基板的剥离，难以液体泄漏的微芯片。微芯片具有具备主面以及侧面的多个基板。多个基板的主面彼此贴合，形成接合基板，并在接合基板的内部具备微流路。多个基板由厚度较大的第一基板、与第一基板相比厚度较小的其余的基板构成。在从与主面平行的方向观察接合基板的一端部时，至少第一基板的侧面具有梯度，并且侧面延伸至最外侧。

Description

微芯片
技术领域
本发明涉及在具有主面以及侧面的多个基板的主面彼此贴合而成的接合基板的内部具有微流路的微芯片。
背景技术
以往，细胞以及组织的培养、观察及分析等使用作为琼脂或者培养基的培养皿、培养板来进行。这些使用了培养皿、培养板的细胞以及组织的培养、观察及分析等在二维(平面)的环境下进行，因此无法再现细胞外微小环境。因此，近年来，为了制作三维(立体)的实验环境，提出了使用在基板的内部具有微流路的微芯片(也称为“生物芯片”)。
下述专利文献1中，作为微芯片的一例记载了在形成有槽的基板的主面上贴合树脂膜等厚度较小的基板的主面而形成具有中空状的微流路的接合基板，并将该接合基板用于微芯片。
在下述专利文献2中，记载了在使用了接合基板的微芯片中，若与接合基板的侧面接触的定位夹具与构成接合基板的树脂膜接触，则树脂膜发生剥离，为了应对这一问题，在接合基板的定位夹具所接触的区域设置不接合树脂膜的非接合面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-047614号公报
专利文献2：国际公开第2009/101845号
发明内容
发明所要解决的课题
对于使用了接合基板的微芯片，通常以不与微芯片单体接触的方式收容于微芯片运输工具来处理微芯片。然而，往往存在必须由作业者的手指把持微芯片单体的侧面的机会。例如在通过光学显微镜观察微芯片时，需要从微芯片运输工具取下微芯片单体，并由作业者的手指把持所取下的微芯片单体，即接合基板的侧面。若反复把持接合基板的侧面，则构成接合基板的各个基板反复承受应力而变形，接合基板可能剥离。由于作业者把持接合基板的侧面的哪个区域未被决定，因此在侧面的特定区域设置非接合面等对策并不充分。除此之外，在把持时施加了过度的把持力的情况下，基板也可能剥离。若这种基板的剥离到达至微流路，则可能产生从剥离的位置泄露微流路中的液体这一问题。
此外，在将接合基板收容于微芯片运输工具来处理时，也由于伴随微芯片运输的摇晃、振动等，接合基板从基板把持机构反复承受应力，其结果，担心基板剥离，液体从微流路泄漏的问题。
本发明考虑上述情况而完成，其目的在于提供有效地抑制贴合后的接合基板的剥离，不易液体泄漏的微芯片。
用于解决课题的手段
本发明的微芯片是在具有主面以及侧面的多个基板的所述主面彼此贴合而成的接合基板的内部，具备微流路的微芯片，
所述多个基板由厚度较大的第一基板、与所述第一基板相比厚度较小的其余的基板构成，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，至少所述第一基板的侧面具有梯度，并且延伸至最外侧。
另外，上述所说的“其余的基板”意为微芯片所具有的第一基板以外的基板，其张数不限于一张，也可以是两张以上的基板。
若构成微芯片的多个基板中的一个基板单独变形，则在两基板的接合面发生偏移。而且，较大的偏移、反复的偏移可能导致基板的剥离。
与此相对，根据上述构成，第一基板的厚度比其余的基板的厚度大，而且，第一基板的侧面比其余的基板延伸至更靠外侧，因此把持微芯片的侧面的作业者的手指、微芯片固定部件、镊子等基板把持机构与第一基板接触的接触概率相对地上升。另一方面，所述基板把持机构与其余的基板接触的接触概率相对地降低。与第一基板相比厚度较小的其余的基板的刚性，通常与第一基板相比相对较小，因此若使其余的基板的所述接触概率相对地降低，则能够减少因基板把持机构的接触引起的其余的基板的变形的机会。通过减少其余的基板的变形的机会，从而其余的基板难以从第一基板剥离，接合基板的剥离受到抑制。
而且，根据上述构成，基板把持机构的接触概率相对较高的第一基板的侧面具有梯度。因此，即使在基板把持机构与第一基板的侧面接触的情况下，所施加的力也由于梯度而分散。由此，屈曲、压缩等使第一基板变形的力变小。如上述那样，若使第一基板变形的力变小，则其余的基板难以从第一基板剥离。因此，接合基板的剥离受到抑制。
也可以设为所述其余的基板仅由第二基板构成，在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第二基板的侧面具有梯度。即使是基板把持机构与第二基板的侧面接触的情况下，也由于接触的力的一部分因梯度而逸出，因此使第一基板变形的力变小，其余的基板难以从第一基板剥离。因此，接合基板的剥离受到抑制。
也可以设为所述其余的基板由第二基板、在一方的主面接合于所述第一基板且在另一方的主面接合于所述第二基板的第三基板构成，在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第二基板的侧面具有梯度。在第一基板与第二基板之间夹有第三基板的接合基板的情况下，也由于接触的力的一部分因第二基板的梯度而逸出，因此使第一基板变形的力变小，其余的基板难以从第一基板剥离。因此，接合基板的剥离受到抑制。
也可以设为在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第二基板的侧面与所述第三基板的侧面相比延伸至更靠外侧。由于基板把持机构与第三基板接触的接触概率相对地降低，因此能够减少伴随与第三基板的接触的变形的机会。故而，第三基板难以从第一基板或者第二基板剥离，接合基板的剥离受到抑制。
也可以设为在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，在所述第一基板中与所述其余的基板接合的主面，包含在所述第一基板的一侧面之中位于最外侧的最外侧部，在所述第二基板中与所述第一基板最近的主面，包含在所述第二基板的一侧面之中位于最外侧的最外侧部。由此，第一基板以及第二基板各自的梯度从第一基板以及第二基板各自的最外侧部朝向未接合的主面而形成。关于该梯度的朝向，基板把持机构按压接合基板的按压力的一部分由于反作用而作用于使接合基板彼此接合的方向。由此，接合基板的剥离受到抑制。
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第一基板的侧面在与所述其余的基板的侧面之间不产生台阶较好。由于无台阶，因此基板把持机构按压接合基板的按压力不局部地集中。由此，接合基板的剥离受到抑制。
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的长边方向侧面时，在所述第一基板的两端部各自中，包含所述第一基板不与所述其余的基板接合的非接合区域较好。由此，在接合基板的长边方向两端部中，基板把持机构与其余的基板接触的接触概率相对地降低，接合基板的剥离受到抑制。
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的短边方向侧面时，在所述第一基板的两端部各自中，包含所述第一基板不与所述其余的基板接合的非接合区域较好。由此，在接合基板的短边方向两端部中，基板把持机构与其余的基板接触的接触概率相对地降低，接合基板的剥离受到抑制。
在从与所述接合基板的主面正交的方向观察所述接合基板的角部中的任一个时，
所述其余的基板的所述角部呈倒角形状，所述第一基板的所述角部与所述其余的基板的所述角部相比，位于从所述接合基板的重心更远离的位置较好。由此，基板把持机构与其余的基板的角部接触的接触概率相对地降低。此外，由于其余的基板的角部具有倒角形状，因此由基板把持机构带来的按压力分散，其余的基板难以变形。故而，接合基板的剥离特别容易发生的角部中的剥离受到抑制。
也可以设为在从与所述接合基板的主面正交的方向观察所述接合基板的角部中的任一个时，所述第一基板的所述角部的至少一个呈圆弧状的倒角形状，构成所述其余的基板的至少一个基板的所述角部呈直线或者折线形状。由此，基板把持机构与其余的基板的角部接触的接触概率相对地降低。而且，由于第一基板呈圆弧状的倒角形状，因此由基板把持机构带来的按压力分散，其余的基板难以变。故而，接合基板的剥离特别容易发生的角部中的剥离受到抑制。
发明的效果
根据本发明，实现了更有效地抑制接合基板的剥离而降低了液体泄漏的可能性的微芯片。
附图说明
图1是本发明的微芯片的第一实施方式的立体概略图。
图2A是表示第一实施方式的接合基板的一端部的一例的图。
图2B是图2A中的B部的放大图。
图2C是图2A中的C部的放大图。
图3A是表示第一实施方式的第一变形例的接合基板的一端部的图。
图3B是表示第一实施方式的第二变形例的接合基板的一端部的图。
图3C是表示第一实施方式的第三变形例的接合基板的一端部的图。
图4A是第一实施方式的接合基板的一例。
图4B是第一实施方式的接合基板的另一例。
图4C是第一实施方式的接合基板的其他例。
图5是表示第一实施方式的第四变形例的接合基板的一端部的图。
图6是表示第二实施方式的接合基板的一端部的图。
图7A是表示第二实施方式的第一变形例的接合基板的一端部的图。
图7B是表示第二实施方式的第二变形例的接合基板的一端部的图。
图8A是表示第二实施方式的第三变形例的接合基板的一端部的图。
图8B是表示第二实施方式的第四变形例的接合基板的一端部的图。
图9A是表示第三实施方式的接合基板的一端部的图。
图9B是表示第三实施方式的第一变形例的接合基板的一端部的图。
图9C是表示第三实施方式的第二变形例的接合基板的一端部的图。
图9D是表示第三实施方式的第三变形例的接合基板的一端部的图。
图10A是第四实施方式的接合基板的角部放大图。
图10B是第四实施方式的第一变形例的接合基板的角部放大图。
图11是第四实施方式的第二变形例的接合基板的角部放大图。
具体实施方式
参照附图对本发明的微芯片进行说明。另外，本说明书中公开的各附图仅为示意性的图示。即，附图中的尺寸比与实际的尺寸比不一定一致，此外，在各附图之间，尺寸比也不一定一致。
[第一实施方式]
将本发明的微芯片的一例作为第一实施方式进行说明。
＜微芯片的概要＞
图1是本实施方式的微芯片的立体概略图。微芯片1由在第一基板10的主面10a层叠第二基板20的主面20a、并将两基板接合的接合基板50a构成。主面指的是构成基板(10、20)的面中的面积远比其他面的面积大的面。之后详细进行叙述，主面并不一定限于平坦的面，包含设有槽等的有凹凸的面。第一基板10具有两个主面(10a、10b)，该两个主面相互对置配置。第二基板20具有两个主面(20a、20b)，该两个主面相互对置配置。接合后的接合基板50a具有相互对置配置的第一基板10的主面10b、以及第二基板20的主面20b。
以下，适当参照XYZ坐标系进行说明，该XYZ坐标系将与接合基板50a的主面(10b、20b)平行的方向设为XY平面，将与该XY平面正交的方向设为Z方向。另外，若参照该坐标系，则Z方向对应于接合基板50a的厚度方向。
此外，在本说明书中，在表达方向时，在区别正负的朝向的情况下，如“+X方向”、“-X方向”那样，标注正负的附图标记进行记载。此外，在不区别正负的朝向地表达方向的情况下，仅记载“X方向”。即，在本说明书中，在仅记载为“X方向”的情况下，包含“+X方向”与“-X方向”这两方。对于Y方向以及Z方向也同样。
接合基板50a的除了主面以外的其他面为侧面。在本实施方式中，第一基板10具有与XZ平面大致平行且以X轴向作为长边方向的两个侧面(15、16)，以及与YZ平面大致平行且以Y轴向作为长边方向的两个侧面(17、18)。第二基板20也同样，具有与XZ平面大致平行且以X轴向作为长边方向的两个侧面(25、26)，以及与YZ平面大致平行且以Y轴向作为长边方向的两个侧面(27、28)。对于侧面在后详细叙述。
构成基板(10、20)的材料可以使用实质上非多孔质体的材料。这里，“实质上非多孔质体”指的是基板的表观面积接近实际的表面积的状态。作为上述那样的形成非多孔质体的材料的例子，可列举出玻璃、硅等无机材料，或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚苯乙烯(PS)、有机硅等树脂材料。另外，这些树脂材料也可以组合两种以上。此外，也可以使第一基板10与第二基板20之间使用的材料不同。
在第一基板10的主面10a形成有槽。主面10a与第二基板20的主面20a接合。此时，主面10a中的未形成有槽的区域与主面20a贴合。主面10a中的形成有槽的区域未与主面20a贴合，而是以在所述槽配置由第二基板20构成的盖的方式，对置配置彼此的主面(10a、20a)。配置了盖的所述槽形成中空状的空间。中空状的空间的一部分作为流路13发挥功能。流路13由于其宽度尺寸等微小，因此被广泛称作微流路。然而，流路的宽度尺寸等不限于微米量级。
在流路13的两端分别形成有朝向第一基板10的主面10b开口的液体流通口(11、12)。在本实施方式中，第二基板20不具有用于形成流路的槽、作为液体流通口发挥功能的开口，但第二基板20也可以具有用于形成流路的槽、作为液体流通口发挥功能的开口。
在基板(10、20)设置槽、开口例如有注射成型、光刻法工序与蚀刻工序的组合、铸造、切削加工等方式，根据构成基板的材料选择最佳的方式较好。作为一例，通过如上述那样由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚苯乙烯(PS)、有机硅等树脂材料构成第二基板20，从而能够通过注射成型容易地形成凹部(13)。此外，在不对第一基板10设置凹部的情况下，除了上述树脂材料之外，还可以使用硼硅酸盐玻璃等玻璃材料。
液体流通口(11、12)用作注入或者提取包含细胞以及组织的液体试样的开口。液体流通口(11、12)具有向微芯片1注入液体试样的目的、以及从微芯片1排出液体的目的中的至少一方的目的。例如，也可以是一方的液体流通口11被用作液体注入口，另一方的液体流通口12被用作液体排出口。在流路13内存在液体时，流路13不一定处于该液体形成流动的状态。例如包含存储有液体的状态等无液体的流动的状态。上述的流路的形状、液体流通口的数量以及它们的布局为例示，优选的是按需设计。
流路13用作培养、混合、分离、反应、合成或者分析这样的液体试样的场所。在这样的场所中需要用于收容液体试样的大空间时，也可以在流路13的中途设置液体试样的存储部。此外，也可以在该大空间的地板或者壁面固定与检测对象物(例如特定的蛋白质)反应并发出荧光的物质，从而用作荧光显微镜的检测部。
＜第一基板以及第二基板的形状以及尺寸＞
在本实施方式中，第一基板10以及第二基板20是各自的主面呈矩形状的基板。然而，第一基板10以及第二基板20的主面无需一定为矩形状。第一基板10以及第二基板20的主面既可以是正方形状，也可以是三角形状，还可以是五角以上的多边形状、圆形状、椭圆形状。另外，如参照图10A～图11在第四实施方式中后述那样，在具有包含矩形的多边形状的主面的第一基板10或者第二基板20中，第一基板10以及第二基板20中的至少一方的基板的角部也可以被倒角。以下，参照图2A以下的附图对各基板(10、20)的构造的详细内容进行说明。
图2A是从图1中的A向视方向观察的接合基板50a的一端部中的侧视图。A向视方向是与接合基板50a的主面平行的方向，这里为X方向。第一基板10的厚度(Z方向上的宽度尺寸)T10比第二基板20的厚度T20大。第一基板10的厚度T10为1mm以上较好，且为5mm以下较好。第一基板10的厚度T10能够提供在通常使用微芯片1时不弯曲的程度的刚性。
第二基板20的厚度T20为10μm以上较好，且为3mm以下较好。第二基板20通常比第一基板10的刚性小。在将微芯片1用于观察、分析的情况下，第二基板20的厚度T20越薄，则微芯片1的观察以及分析性能越优异。第二基板20例如也可以是具有挠性的薄膜状的基板。第一基板10以及第二基板20的厚度以外的尺寸之后进行叙述。
(接合基板的侧面)
另外，微芯片1通常把持接合基板50a的侧面而被运输、定位或者固定。即，使运输微芯片1的作业者的手、或用于将微芯片1定位或者固定的部件等基板把持机构，与接合基板50a的侧面接触，对该侧面施加能够支承或者固定接合基板50a程度的大小的按压力。
在基板把持机构与接合基板50a的侧面接触时，若第一基板10的厚度T10比第二基板20的厚度T20大，则向第一基板10的接触概率相对地变大，向第二基板20的接触概率相对地变小。第二基板20通常比第一基板10的刚性小，因此通过降低向刚性较小的第二基板20的接触概率，从而能够减少第二基板20变形的机会。由此，能够抑制第二基板20从第一基板10的剥离。
在图2A中，与第一基板10的YZ平面大致平行的侧面17表示为平面状，与XZ平面大致平行的侧面15表示为线状。第二基板20也同样，与YZ平面大致平行的侧面27表示为平面状，与XZ平面大致平行的侧面25表示为线状。在接合基板50a为矩形的本实施方式的情况下，侧面(15、25)整体被识别为一端部。然而，在接合基板50a例如为圆形基板的情况下，仅弯曲的侧面的一部分区域被识别为一端部。
在图2A中，与XZ平面大致平行的侧面15在详细观察时具有梯度。这里，具有第一基板10的+Z侧(第二基板20侧)的主面10a与-Z侧(与第二基板20相反的一侧)的主面10b相比，在Z方向上观察位于外侧那样的梯度。简而言之，第一基板10具有对于Z方向随着从主面10b接近主面10a而Y方向的长度变大那样的梯度。
图2B是图2A中的B部的放大图。使用该图对侧面15具有梯度的优点进行说明。考虑基板把持机构对第一基板10的侧面15施加为了支承或者固定接合基板所需的按压力Fg。按压力Fg对第一基板10施加力Fr。力Fr分解为垂直作用于侧面15的力Fr2、以及与侧面15平行地作用的力Fr3。Fr2成为使第一基板10变形的重要因素，另一方面，由于Fr3向梯度方向施加，因此Fr3不成为使第一基板10变形的重要因素。由于具有梯度，在施加比摩擦力大的Fr3时，基板从基板把持机构向远离加压区域的方向滑动。由此，必然会减小基板把持机构的按压力Fg(在由手夹持的情况下，将放松力道地把持)。因此，能够减少基板把持机构使基板变形的力。其结果，第二基板20难以从第一基板10剥离。
在图2B中，第一基板10的主面10b与侧面15之间的角部152呈倒角形状。此外，图2C是图2A中的C部的放大图。在图2C中，第一基板10的主面10a与侧面15之间的角部151呈倒角形状。在本说明书中，倒角形状意为切削角部，在切削后的部分作出新的面那样的形状，但实际上不局限于切削角部来设置倒角。也可以在将基板成型的阶段，成型出具有倒角形状的状态。倒角形状能够使用C倒角等倒角面为平面的形状、或R倒角等倒角面为曲面的形状等各种类型。
在本说明书中，在设于主面与侧面之间的倒角形状指的是形成于主面与侧面之间的新的倒角面在Y方向以及Z方向上的宽度分别为1mm以下。Y方向以及Z方向上的宽度中的某一方超过1mm则为局部梯度(详细内容与图3B以及图3C一同后述)。
通过将角部设为倒角形状，从而能够实现基板把持机构的按压力的分散。而且，由于按压力的分散，该角部的缺损的发生受到抑制，难以发生因缺损导致的碎片的飞散等问题。除此之外，能够减少对其他部件的损伤、作业者在操作时受伤等。形成于主面与侧面之间的任一角部的倒角有关的记载也能够适用于后续变形例以及其他实施方式中的基板具有的任一角部。
在图2A中，在第一基板的侧面15之中，在Z方向上观察时，位于最外侧(Y方向的绝对值较大)的最外侧部是位于第一基板10的主面10a上的角部。在角部151呈倒角形状的情况下，由倒角产生的新的面(例如图2C中的角部151的倒角面)被视作构成主面的一部分。故而，在角部151呈倒角形状的情况下，最外侧部也是位于第一基板10的主面10a上的角部。
在图2A中，示出了仅接合基板50a的一端部具有相对于Z方向形成规定的角度的梯度，但对于其他的一端部也具有相对于Z方向形成规定的角度的梯度较好。即，对于侧面16、侧面17以及侧面18也与侧面15同样地设有梯度较好。
侧面15的梯度角θ15(沿着侧面15的方向与基板的厚度方向Z之间所成的角)优选的是1度以上，更优选的是3度以上。由此，能够有效地抑制成为第一基板10的变形的重要因素的力。此外，所述梯度角θ15优选的是5度以下。由此，能够适度地对侧面15施加由把持带来的按压力，能够稳定地支承接合基板。
与第一基板10的与YZ平面大致平行的侧面17延伸至接合基板50a的+Y方向的最外侧。而且，本实施方式中的第一基板10在从X方向或者-Z方向观察时，在第二基板20的外侧(+Y侧)具有非接合区域10n。由此，在基板把持机构与接合基板50a的侧面接触时，基板把持机构与第一基板10的侧面15接触的接触概率比与第二基板20的侧面25接触的接触概率高。如上述那样，第二基板20通常与第一基板10相比具有相对较小的刚性，因此能够减少伴随第二基板20的接触导致的变形的机会。因此，第二基板20难以从第一基板10剥离。
在图2A中，示出了在接合基板50a的一端部中侧面17延伸至接合基板50a的最外侧，并具有非接合区域10n，但对于其他的一端部也同样延伸至外侧，并具有非接合区域10n较好。
在图2A中，侧面15由梯度角θ15为恒定的平面构成，但侧面15具有各种方式。在图3A所示的第一变形例中，第一基板10的侧面15由梯度角θ15根据厚度方向位置而变动的曲面构成。在该图中，侧面15由多个圆弧相连的曲线示出。在图3B所示的第二变形例中，第一基板10的侧面15由局部的梯度形成面154以及与XZ平面平行的平面153构成。在图3C所示的第三变形例中，侧面15由两种梯度形成面(155、156)构成，梯度形成面155与梯度形成面156的相交线形成了最外侧部157。图3B以及图3C所示的侧面的具有局部的梯度的梯度形成面，是指梯度面在Y方向以及Z方向上的宽度的至少一方超过1mm。在图3B以及图3C中，局部的梯度形成面中的梯度角也可以不恒定。局部的梯度形成面中的梯度角也可以根据厚度方向位置而变动。
图4A是示出了在多个一端部中侧面分别延伸至最外侧，具有多个非接合区域的接合基板的一例的图。在图4A中，与YZ平面大致平行的侧面17分别延伸至+Y方向以及-Y方向最外侧。而且，分别在第一基板10的短边方向(Y轴向)两端部中，第一基板10具有不与第二基板20接合的非接合区域10n。
第一基板10的主面10a的短边方向一端部、与第二基板20的主面20a的短边方向一端部的最短距离，即非接合区域10n的短边方向上的宽度W1为0.05mm以上较好。在接合基板50a的短边方向两端部中，难以与第二基板20接触。此外，为了确保微流路形成空间，宽度W1为0.5mm以下较好。
图4B是示出了在多个一端部中侧面延伸至最外侧，具有多个非接合区域的接合基板的另一例的图。在图4B中，与XZ平面大致平行的侧面15分别延伸至+X方向以及-X方向最外侧。而且，分别在第一基板10的长边方向(X轴向)两端部中，第一基板10具有不与第二基板20接合的非接合区域10n。
第二基板20的主面10a的长边方向端部、与接合于第一基板10的第二基板20的主面20a的长边方向端部的最短距离，即非接合区域10n的长边方向上的宽度W2为0.05mm以上较好。在接合基板50a的长边方向两端部中，难以与第二基板20接触。此外，为了确保微流路形成空间，宽度W2为0.5mm以下较好。
图4C是示出了在包围接合基板的四个侧面中，第一基板10的侧面延伸至最外侧，具有多个非接合区域的接合基板的其他例的图，是从+Z方向观察接合基板的图。在本实施例中，在接合基板50a的长边方向两端部中分别具有宽度W1的非接合区域10n，并且在接合基板50b的长边方向两端部中分别具有宽度W2的非接合区域10n。宽度W1与宽度W2既可以是相同的值也可以是不同的值。由于在长边方向与短边方向各自的两端部中包含非接合区域10n，因此无论基板把持机构从哪一方向接触的情况下，都能够降低向第二基板20的接触概率。
图5是第一实施方式的第四变形例，与图2A相同，示出了从与第一基板10或者第二基板20的主面平行的方向(这里为X方向)观察的接合基板50b的一端部。在Z方向上观察，在第一基板10的侧面15之中位于最外侧的角部151，位于第一基板10的主面10b上。因此，第一基板10的梯度的朝向与图2A相反。即使是图5所示的梯度的朝向，也由于接触的力的一部分因梯度而逸出，因此能够抑制成为第一基板10的变形的重要因素的力。由此，第二基板20难以从第一基板10剥离。
图5的角部151形成锐角。若将角部151设为倒角形状，则能够获得可抑制缺损的发生等由倒角形状带来的上述效果。但是，通常在角部151附近的微小的缺损中，缺损位置未到达内部的微流路，不会成为液体泄漏问题。而且，突然产生的过度的力的一部分由于发生缺损而被吸收，抑制在第一基板10中成为变形的重要因素的力，因此也可以不将角部151设为倒角形状而是保持锐角原样。在后续实施方式以及变形例中，对于各基板具有锐角的情况也同样。
＜基板的接合方法＞
接合第一基板10与第二基板20虽然可以使用粘合剂、粘合带，但在本实施方式中，通过不需要粘合剂等的以下的顺序进行接合。
首先，对两基板的接合面(10a、20a)进行使表面活化的处理。作为表面活化处理的方法，能够利用照射紫外线的方法、使其与等离子气体接触的方法。
照射紫外线的方法例如通过从在波长172nm具有亮线的氙准分子灯等紫外线光源，对第二基板20的主面20a以及第一基板10的主面10a照射波长200nm以下的真空紫外线来执行。作为紫外线光源的其他例，能够适当使用在185nm具有亮线的低压汞灯，在波长120～200nm的范围具有亮线的氘灯。真空紫外线的照度例如为5～500mW/cm2。照射时间根据树脂而适当设定，例如为5～600秒钟。
接触等离子气体的方法通过使由大气压等离子体对工艺气体进行等离子体化后的气体与第二基板20的主面20a、以及第一基板10的主面10a接触来执行。工艺气体例如可以使用以氮气、氩气等为主要成分并含有0.01～5体积％的氧气的气体。也能够使用氮气与清洁干燥空气(CDA)的混合气体。等离子气体的接触时间例如为5～100秒钟。
接下来，进行接合工序：以使实施了表面活化处理的两基板的接合面(10a、20a)接触的方式将第一基板10与第二基板20重叠，并使用冲压机将两基板(10、20)按压并接合。在接合工序中，为了维持表面活化状态，从紫外线照射工序完成起规定时间内例如10分钟以内进行较好。
关于该接合工序，为了使接合稳固，根据需要在加热后的环境中进行。在接合工序中，加热温度、按压力等接合条件根据第一基板10的构成材料以及第二基板20的构成材料而设定。若列举具体的条件，按压时的温度例如为40～150℃，用于接合的按压力例如为0.1～10MPa。
在将第一基板10与第二基板20接合后的基板加压规定时间之后，也可以根据需要进一步加热规定时间。通过在将接合基板50a加压之后加热，即使在加压后的层叠基板中的接合界面混合存在已获得足够的接合状态的部分、以及未获得足够的接合状态的部分的情况下，也能够通过加热，在未获得足够的接合状态的部分中，将其接合状态设为所期望的状态。
之后，经过冷却工序，制作在第一基板10的一主面上接合有第二基板20的接合基板50a。
[第二实施方式]
第二实施方式除了如下述那样构成微芯片的接合基板的形状以外，与第一实施方式相同，因此省略共通事项的记载。对于第三实施方式也同样。
图6示出了第二实施方式的微芯片的接合基板51。与图2A相同，示出了从X方向观察的接合基板51的一端部。在本实施方式中，除了第一基板10的侧面15之外，第二基板20的侧面25也具有梯度。
基板把持机构与第二基板20的侧面25接触的接触概率虽然比与第一基板10的侧面15接触的接触概率低，但并不为零。即使在基板把持机构与侧面25接触的情况下，也由于接触的力的一部分因侧面25的梯度而逸出，因此在第二基板20整体中成为变形的重要因素的力变小，第二基板20难以从第一基板10剥离。
侧面25的梯度角θ25(沿着侧面25的方向与基板的厚度方向Z之间所成的角)优选的是1度以上，更优选的是3度以上。由此，能够有效地抑制成为第二基板20的变形的重要因素的力。此外，所述梯度角θ25优选的是5度以下。由此，能够适度地对侧面25施加由把持带来的按压力，能够稳定地支承接合基板。此外，对于侧面26、侧面27以及侧面28，也与侧面25同样地设有梯度形状较好。
图7A是第二实施方式的第一变形例，具有由第一基板10、第二基板20、以及在一方的主面接合于第一基板10且在另一方的主面接合于第二基板20的第三基板30构成的接合基板52。该图示出了从与各基板的主面平行的方向观察的接合基板52的一端部。接合基板52的第三基板30的厚度T30比第一基板10的厚度T10小。而且，第三基板30的厚度T30也可以比第二基板20的厚度T20小。第三基板30例如也可以是特定的细胞、组织能够通过的多孔膜。第三基板30通过使用多孔膜，从而能够将由接合基板52构成的微芯片用于细胞、组织的分离等。
在从Z方向观察接合基板52时，第一基板10的侧面15与第三基板的侧面35相比处于外侧。若着眼于图7A中图示的位置，则第一基板10的侧面15与第三基板的侧面35相比处于更靠+Y侧。由此，基板把持机构与侧面15接触的接触概率相对地上升，另一方面，基板把持机构与比第一基板10薄的第三基板30的侧面35接触的接触概率相对地降低。另外，在本实施方式中，第一基板10的侧面15以及第二基板20的侧面25分别具有梯度，但第二基板20的侧面25也可以不具有梯度。
图7B是第二实施方式的第二变形例，示出了从与各基板的主面平行的方向观察的接合基板53的一端部。在本变形例中，除了第一基板10的侧面17之外，第二基板20的侧面27也比第三基板30的侧面37延伸至更靠外侧。若着眼于图7B中图示的位置，则第一基板10的侧面15以及第二基板20的侧面25在Z方向上观察时，分别比第三基板30的侧面35位于更靠外侧(+Y侧)。由此，基板把持机构与侧面15以及侧面25接触的接触概率相对地上升，另一方面，基板把持机构与第三基板30接触的接触概率相对地降低。
图8A是第二实施方式的第三变形例，与上述的实施方式相同，示出了从与各基板的主面平行的方向观察的接合基板54a的一端部。若着眼于图8A中图示的位置，则在Z方向上观察接合基板54a时，角部151在第一基板10的侧面15之中位于最外侧(+Y侧)。换言之，角部151在第一基板10的侧面15之中处于最远离第一基板10的重心的位置。
角部151所处的第一基板10的主面10a是与第二基板20接合的面。若着眼于图8A中图示的位置，则在Z方向上观察时，角部251在第二基板20的侧面25之中位于最外侧(+Y侧)。角部251所处的第二基板20的主面20a是与第一基板10接合的面。简而言之，角部(151、251)所处的主面(10a、20a)与在各个基板中对置的主面(10b、20b)相比，位于接合基板的厚度方向内侧。
由此，从厚度方向内侧的角部(151、251)向各个基板的厚度方向外侧形成梯度。关于梯度的朝向，基板把持机构按压接合基板54a的按压力的一部分由于反作用而作用于使接合基板54a彼此接合的方向。由此，抑制第二基板20从第一基板10的剥离。
图8B是第二实施方式的第四变形例，与上述的实施方式相同，示出了从与各基板的主面平行的方向观察的接合基板54b的一端部。接合基板54b由第一基板10、第二基板20、以及在一方的主面接合于第一基板10且在另一方的主面接合于第二基板20的第三基板30构成。
若着眼于图8B中图示的位置，则第一基板10的角部151在Z方向上观察时，在第一基板10的侧面15之中位于最外侧(+Y侧)。角部151所处的第一基板10的主面10a是与其余的构成基板的第三基板30的一主面接合的面。角部251在Z方向上观察时，在第二基板20的侧面25之中位于最外侧(+Y侧)。在第二基板20中与第一基板10最近的主面20a包含角部251。简而言之，在该变形例中，角部(151、251)所处的主面(10a、20a)也与在各个基板中对置的主面(10b、20b)相比，位于接合基板的厚度方向内侧。
由此，从厚度方向内侧的角部(151、251)向各个基板的厚度方向外侧形成梯度。在本实施方式中，关于梯度的朝向，基板把持机构按压接合基板54b的按压力的一部分由于反作用而作用于使接合基板54b彼此接合的方向。而且，由于与第一基板10以及第二基板20与第三基板30相接的两主面(10a、20a)包含角部(151、251)，因此第三基板30从第一基板10以及第二基板20的侧面位于更深处，基板把持机构与第三基板30的侧面35接触的接触概率进一步降低。
[第三实施方式]
图9A是第三实施方式的微芯片，与上述的实施方式相同，示出了从与各基板的主面平行的方向观察的接合基板55a的一端部。第一基板10的侧面15配置为与被接合的第二基板20的侧面25之间不产生台阶。基板把持机构的按压力不局部地集中于基板的角部等，而是能够在接合基板55a的侧面整体(15、25)分散，因此在接合基板55a整体中成为变形的重要因素的力变小，故而第二基板20难以从第一基板10剥离。此外，通过不具有台阶(非接合面)地接合，从而能够增大基板的接合面积、加强接合力。
图9B示出了第三实施方式的第一变形例。在第一变形例中，第一基板10的侧面15也配置为与被接合的第二基板20的侧面25之间不产生台阶。包含角部151的主面10a、与包含角部251的主面20a被接合，从而能够使接合基板中的接合面积最大化、加强接合力。而且，关于两侧面(15、25)中的梯度的朝向，基板把持机构按压接合基板55b的按压力的一部分由于反作用而作用于使接合基板55b彼此接合的方向，抑制了接合基板55b的剥离。
与由两张基板构成的图9A、图9B相同的效果在三张基板的情况下也能够得到。图9C示出了第三实施方式的第二变形例，图9D示出了第三实施方式的第三变形例。接合基板(55c、55d)分别由第一基板10、第二基板20、以及在一方的主面接合于第一基板10且在另一方的主面接合于第二基板20的第三基板30构成。第一基板10的侧面15配置为与被接合的第三基板30的侧面35之间不产生台阶。第二基板20的侧面25配置为与被接合的第三基板30的侧面35之间不产生台阶。
[第四实施方式]
图10A是第四实施方式的微芯片中的、从+Z方向观察接合基板58a的一个角部(被基板的两个侧面夹住的角部)的放大图。即，在该图中示出了由第一基板10以及第二基板20构成的接合基板58a的角部之一在从接合基板58a的第二基板20侧观察的情形。第二基板20的角部呈倒角形状23，第一基板10的角部14与第二基板的倒角形状23相比，位于从接合基板58a的重心更远离的位置。倒角形状意为切削角部，在切削后的部分作出新的面那样的形状，实际上不局限于切削角部来设置倒角。
这种被基板的两个侧面夹住的角部以往是由于基板把持机构的接触以及按压而特别容易剥离的场所。然而，通过将被第二基板20的两个侧面夹住的角部设为倒角形状23，从而与第二基板20的角部(倒角形状23)接触的接触概率相对地降低。此外，即使基板把持机构与第二基板的倒角形状23接触，也由面来承受基板把持机构的接触，因此按压力分散，第二基板20难以变形。
在本实施方式中，倒角形状23呈R倒角，即以不形成角那样呈曲面。然而，也可以将倒角形状23设为C倒角、即将相交的两个基板侧面以相同的宽度倒角(换言之，以倒角部分成为等腰三角形的方式进行倒角)那样的形状。R倒角以及C倒角对由基板把持机构带来的按压力的分散效果较高。此外，也可以将相交的两个基板侧面以彼此不同的宽度倒角(倒角部分的三角形也可以不是等腰三角形)。而且，在上述实施方式中，说明了将接合基板58a的一个角部设为倒角形状，但在其他角部中也同样设为倒角形状较好。对于后述的变形例也相同。
图10B是第四实施方式的第一变形例，是接合基板58b的角部的放大图。第一基板10的角部具有C倒角形状141。第二基板20的角部的倒角部分由折线形状231、即角度不同的多个边(在图10B中为两个边)构成。通过增加倒角部分的边的数量，从而在倒角部分产生的角度变大，基板把持机构的按压力分散。无限增加边的数量便成为R倒角形状。此外，设于图10A以及图10B的倒角部分均为向基板外突出的凸状，但也可以是凹状(向基板内突出的形状)。
此外，在第一～第三实施方式中，在第一基板10、第二基板20的边设有相对于厚度方向(Z方向)的梯度，但也可以不在这些基板(10、20)的边设置厚度方向的梯度，而仅在这些基板(10、20)的角部设置相对于厚度方向的梯度。通过将梯度设于基板把持机构比基板的边更容易接触的基板的角部，从而能够抑制由基板把持机构带来的按压力所对应的变形。
图11是第四实施方式的第二变形例，是从+Z方向观察接合基板59的一个角部的放大图。即，示出了从第二基板20侧观察由第一基板10以及第二基板20构成的接合基板59的角部的情形。第一基板10的角部以及第二基板20的角部分别具有R倒角形状，即圆弧状的倒角形状。
由此，基板把持机构与第二基板20的倒角形状23的角部接触的接触概率相对地降低。而且，由于两基板(10、20)呈圆弧状的倒角形状，因此由基板把持机构带来的按压力分散，其余的基板难以变形。但是，两基板均可以设为直线状或者折线状的倒角形状。
在以上的实施方式以及各种变形例中，将构成接合基板的多个基板中的厚度相对较大的基板设为第一基板，将厚度相对较小的基板设为第二基板(以及第三基板)。即，基于各基板的厚度来决定第一基板。然而，也可以以基板的刚性为基准来决定第一基板。即，也可以将构成接合基板的多个基板中的刚性相对较大的基板设为第一基板，将刚性相对较小的基板设为其余的基板(第二基板、第三基板)。在上述的全部记载中，取代“厚度相对较大的基板”与“厚度相对较小的基板”而分别采用“刚性相对较大的基板”与“刚性相对较小的基板”，也能够成立。基板的刚性由基板的材质、设于内部的槽、开口的大小、数以及配置而决定。在使用刚性相互不同的基板的情况下，刚性相互不同的基板彼此的厚度也可以相同。
在以上的实施方式中，仅公开了由两张基板构成的接合基板以及由三张基板构成的接合基板，但也可以是由四张枚以上的基板构成的接合基板。此外，上述的实施方式或者各种变形例也能够适当组合。而且，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改进。
附图标记说明
1：微芯片
10：第一基板
10a、10b：(第一基板的)主面
10n：非接合区域
11、12：液体流通口
13：流路
14：角部
15、16、17、18：(第一基板的)侧面
20：第二基板
20a、20b：(第二基板的)主面
23：倒角形状
25、26、27、28：(第二基板的)侧面
30：第三基板
35、37：(第三基板的)侧面
50a、50b、51、52、53、54a、54b、55a～55d、58a、58b、59：接合基板
141：C倒角形状
151、152、251：角部
153：平面
154、155、156：梯度形成面
157：最外侧部
231：折线形状。

Claims (12)

1.一种微芯片，在具有主面以及侧面的多个基板的所述主面彼此贴合而成的接合基板的内部具备微流路，其特征在于，
所述多个基板包括厚度大的第一基板与厚度小于所述第一基板的厚度的其余的基板，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，至少所述第一基板的侧面具有梯度，并且所述第一基板的具有所述梯度的所述侧面延伸至最外侧，
所述其余的基板仅包括第二基板，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第二基板的侧面具有梯度，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的长边方向侧面或者所述接合基板的短边方向侧面时，在所述第一基板与所述其余的基板接合的主面的两端部，分别包含所述第一基板不与所述其余的基板接合的非接合区域。
2.如权利要求1所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，在所述第一基板中与所述其余的基板接合的主面包含在所述第一基板的一侧面之中位于最外侧的最外侧部，在所述第二基板中与所述第一基板最近的主面包含在所述第二基板的一侧面之中位于最外侧的最外侧部。
3.如权利要求1所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述接合基板的主面正交的方向观察所述接合基板的角部中的任一个角部时，
所述其余的基板的所述角部呈倒角形状，
所述第一基板的所述角部与所述其余的基板的所述角部相比，位于更远离所述接合基板的重心的位置。
4.如权利要求3所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述接合基板的主面正交的方向观察所述接合基板的角部中的任一个角部时，
所述第一基板的所述角部的至少一个呈圆弧状的倒角形状，
构成所述其余的基板的至少一个基板的所述角部呈直线或者折线形状。
5.一种微芯片，在具有主面以及侧面的多个基板的所述主面彼此贴合而成的接合基板的内部具备微流路，其特征在于，
所述多个基板由厚度大的第一基板与厚度小于所述第一基板的厚度的其余的基板构成，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，至少所述第一基板的侧面具有梯度，并且所述第一基板的具有所述梯度的所述侧面延伸至最外侧，
所述其余的基板包括第二基板和第三基板，该第三基板在一方的主面接合于所述第一基板且在另一方的主面接合于所述第二基板，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第二基板的侧面具有梯度。
6.如权利要求5所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第二基板的侧面与所述第三基板的侧面相比延伸至更靠外侧。
7.如权利要求5所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第一基板中与所述其余的基板接合的主面包含在所述第一基板的一侧面之中位于最外侧的最外侧部，所述第二基板中与所述第一基板最近的主面包含在所述第二基板的一侧面之中位于最外侧的最外侧部。
8.如权利要求5所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的一端部时，所述第一基板的侧面在与所述其余的基板的侧面之间不产生台阶。
9.如权利要求5所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的长边方向侧面时，在所述第一基板的两端部分别包含所述第一基板不与所述其余的基板接合的非接合区域。
10.如权利要求5所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述主面平行的方向观察所述接合基板的短边方向侧面时，在所述第一基板的两端部分别包含所述第一基板不与所述其余的基板接合的非接合区域。
11.如权利要求5所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述接合基板的主面正交的方向观察所述接合基板的角部中的任一个角部时，
所述其余的基板的所述角部呈倒角形状，
所述第一基板的所述角部与所述其余的基板的所述角部相比，位于更远离所述接合基板的重心的位置。
12.如权利要求11所述的微芯片，其特征在于，
在从与所述接合基板的主面正交的方向观察所述接合基板的角部中的任一个角部时，
所述第一基板的所述角部的至少一个呈圆弧状的倒角形状，
构成所述其余的基板的至少一个基板的所述角部呈直线或者折线形状。
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