DE10308048A1

DE10308048A1 - Producing carrier elements from a network unit, by partitioning network unit along designated breaking points such that the unit is cut from these points towards a defined distance until reaching the channels within the unit

Info

Publication number: DE10308048A1
Application number: DE2003108048
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Krippner; Manfred Dr. Wetzko; Albrecht Dr. Vogel; Antonio Dr. Ruzzu; Christian-Joachim Dr. Schmidt; Rolf Dr. Merte
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-09

Abstract

A network unit is partitioned into carrier elements along designated breaking points (10) such that the unit is cut from these points towards a defined distance until reaching the channels (5) within the unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trägerelementen für die Mikrotechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for the production of carrier elements for the Microtechnology according to the generic term of claim 1.

Solche Trägerelemente dienen beispielsweise zur Aufnahme von Messeinrichtungen, Sensoren und Vorratsbehältern, die in der Mikrotechnik benötigt werden. Da diese Bauelemente sehr kleine Abmessungen aufweisen, sind sie oftmals schwer zu handhaben. Aus diesem Grund werden sie in Trägerelemente integriert. Diese können so ausgebildet werden, dass bei Bedarf ganze Analysegeräte darin untergebracht werden können.Such carrier elements serve, for example to accommodate measuring devices, sensors and storage containers that needed in microtechnology become. Since these components have very small dimensions, they are often difficult to handle. Because of this, they will in support elements integrated. these can be designed so that entire analysis devices can be accommodated in it can be.

Die Trägerelemente werden im Verbund gefertigt, und anschließen voneinander getrennt. Damit werden die Herstellungskosten gegenüber einer Einzelfertigung deutlich gesenkt. Durch die innere Struktur eines solchen Verbundes wird die Anzahl der Trägerelemente festgelegt. In diese Anzahl von Trägerelementen kann der Verbund nach seiner Fertigstellung aufgeteilt werden. Ein solcher Verbund wird aus zwei flächigen Bauelementen gefertigt, wovon das ein Bauelement oftmals aus Silizium und das andere aus Glas hergestellt ist. Für die Aufnahme von Messeinrichtungen, Sensoren, Vorratsbehältern und dergleichen wird wenigstens eines der Bauelemente in seiner Oberfläche mit Ausnehmungen versehen, die durch das Verbinden der beiden Bauelemente nach außen verschlossen werden. Die in den Ausnehmungen angeordneten Einrichtungen können über Kanäle miteinander oder mit dem Außenbereich des Trägerelements verbunden sein. Die Kanäle werden ebenfalls durch Ausnehmungen in der Oberfläche mindestens eines Bauelements ausgebildet, und durch das zweite Bauelement nach außen abgegrenzt. Ein solcher Verbund kann beispielsweise mit Hilfe einer Dia mantsäge in die einzelnen Trägerelemente aufgeteilt werden. Um die Lebensdauer des Sägeblatts zu erhöhen, wird dieses beim Sägen mit einer Flüssigkeit gekühlt, die auch gleichzeitig dazu dient, die dabei anfallenden Teilchen aus Silizium und Glas zu entfernen. Dabei lässt es sich jedoch nicht vermieden, dass eine größere Menge dieser Teilchen in die Kanäle gelangt. Da die Durchmesser der Kanäle kleiner als 200μm sind, ist eine Reinigung derselben nach dem Trennen des Verbundes nur bedingt oder überhaupt nicht möglich.The carrier elements are combined manufactured, and connect separated from each other. Thus, the manufacturing costs compared to one Individual production significantly reduced. Due to the internal structure of a such a network, the number of carrier elements is determined. In this number of support elements the composite can be divided after its completion. On such a network is made up of two planes Components manufactured, of which a component is often made of silicon and the other is made of glass. For the inclusion of measuring devices, Sensors, storage containers and the like at least one of the components in it surface provided with recesses by connecting the two components outward be closed. The devices arranged in the recesses can cross channels with each other or with the outside area of the carrier element be connected. The canals are also at least by recesses in the surface formed of a component, and by the second component Outside demarcated. Such a composite can, for example, with the help of a Slide saw into the individual support elements be divided. To increase the life of the saw blade, this while sawing with a liquid cooled, which also serves at the same time, the resulting particles to remove from silicon and glass. However, it cannot be avoided that a larger amount of these particles in the channels arrives. Since the diameter of the channels is smaller than 200μm, a cleaning of the same after the separation of the composite only to a limited extent or at all not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem die in einem Verbund hergestellten Trägerelementen so voneinander getrennt werden können, das ein Verschmutzen der Kanäle in den Trägerelementen durch die beim Trennen verwendete Flüssigkeiten und die dabei anfallenden Teilchen unterbunden wird.The invention is based on the object To demonstrate the process by which those produced in a composite support elements can be separated from each other this is a contamination of the channels in the support elements due to the liquids used in the separation and the resulting Particle is prevented.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is due to the characteristics of claim 1 solved.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Other inventive features are in the dependent claims characterized.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention will follow Hand explained in more detail by schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine Verbundeinheit für die Fertigung von Trägerelementen, 1 a composite unit for the production of carrier elements,

2 ein aus der Verbundeinheit gemäß 1 gefertigtes Trägerelement, 2 one from the compound unit according to 1 manufactured support element,

3 eine weitere Verbundeinheit, 3 another compound unit,

4 das aus der Verbundeinheit gemäß 3 gefertigte Trägerelement. 4 that from the compound unit according to 3 manufactured support element.

1 zeigt eine Verbundeinheit 1, die aus zwei flächigen Bauelementen 2 und 3 zusammengefügt ist. Die beiden Bauelemente 2, 3 sind gleich groß. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bauelement 2 aus Silizium und das Bauelement 3 aus Glas gefertigt. Die beiden Bauelemente 2 und 3 weisen die gleichen Abmessungen auf. In den Oberflächen der beiden Bauelemente 2 und 3 ist an den gleichen Stellen jeweils eine Ausnehmung 4 mit linearer Ausdehnung ausgebildet, die in ihrem mittleren Bereich aufgeweitet ist. Die beiden Bauelemente 2 und 3 werden deckungsgleich so aufeinander gesetzt und dauerhaft miteinander verbunden, dass durch die beiden Ausnehmungen 4 ein geschlossener Kanal 5 gebildet wird. Es ist vorgesehen, diese Verbundeinheit 1 nach der Fertigstellung in Trägerelemente 6 aufzuteilen. Die Anzahl der Trägerelemente 6, in die eine Verbundeinheit 1 unterteilt werden kann, richtet sich nach der inneren Struktur derselben, die bei der Herstellung festgelegt wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufteilung in zwei Trägerelemente 6 vorgesehen. Beide Trägerelemente 6 sind mit jeweils einem Kanal 5 versehen. Die nach außen gerichtete Öffnung eines jeden Kanals 5 ist aufgeweitet, wie an Hand von 2 bei einem der beiden Trägerelemente 6 zu sehen ist. Für die Aufteilung der Verbundeinheit 1 in zwei Trägerelemente 6 wird diese im Randbereich der Trägerelemente 6 mit Sollbruchstellen 10 versehen. Diese werden bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an der Stelle ausgebildet, an welcher der Kanal 5 aufgeweitet ist. Hierfür wird die Verbundeinheit 1 senkrecht zur Längsachse des Kanals 5 von beiden Seiten aus mit Einschnitten versehen, deren Tiefe so gewählt wird, dass der Kanal 5 gerade nicht berührt wird. Die Einschnitte können beispielsweise mit Hilfe einer Diamantsäge ausgebildet werden. Die Sollbruchstellen 10 liegen in einer Ebene, die senkrecht zu dem Kanal 5 ausgerichtet ist. 1 shows a compound unit 1 that consist of two flat components 2 and 3 is put together. The two components 2 . 3 are the same size. In the embodiment shown here is the component 2 made of silicon and the component 3 made of glass. The two components 2 and 3 have the same dimensions. In the surfaces of the two components 2 and 3 is a recess in the same places 4 formed with linear expansion, which is expanded in its central region. The two components 2 and 3 are congruently placed on top of one another and permanently connected to each other so that the two recesses 4 a closed channel 5 is formed. It is envisaged this composite unit 1 after completion in support elements 6 divide. The number of support elements 6 into which a compound unit 1 can be divided depends on the internal structure of the same, which is determined during manufacture. In the embodiment shown here, the division into two carrier elements 6 intended. Both carrier elements 6 are with one channel each 5 Mistake. The outward opening of each channel 5 is widened, as on the basis of 2 in one of the two support elements 6 you can see. For the division of the compound unit 1 in two support elements 6 this is in the edge area of the support elements 6 with predetermined breaking points 10 Mistake. These are used in the 1 illustrated embodiment formed at the point at which the channel 5 is expanded. For this, the composite unit 1 perpendicular to the longitudinal axis of the channel 5 Make cuts on both sides, the depth of which is chosen so that the channel 5 is just not touched. The incisions can be made using a diamond saw, for example. The predetermined breaking points 10 lie in a plane perpendicular to the channel 5 is aligned.

Nach dem die Sollbruchstellen 10 ausgebildet sind, werden die Staubteilchen (hier nicht dargestellt) entfernt, die hierbei aus Glas- und Silizium besteht. Anschließend wird die Verbundeinheit 1 im Bereich der beiden Sollbruchstellen 10 in zwei Trägerelemente 6 gebrochen. Bei diesem Trennvorgang werden Glas- und Siliziumteilchen in keiner nennenswerten Menge gebildet. Zudem sind die dabei entstehenden Glas- und Siliziumteilchen (hier nicht dargestellt) weit aus größer als die Teilchen des Sägestaubs, so dass die Kanäle 5 hierdurch nicht verschmutzt werden. Wie 2 zu entnehmen ist, entstehen beim Durchbrechen der Verbundeinheit 1 an den Trägerelementen 6 aufgerauhte Kanten 6K. Durch diese wird die Funktionsfähigkeit der Trägerelemente 6 jedoch nicht beeinträchtigt.After the predetermined breaking points 10 are formed, the dust particles (not shown here), which are made of glass and silicon stands. Then the compound unit 1 in the area of the two predetermined breaking points 10 in two support elements 6 Broken. In this separation process, glass and silicon particles are not formed in any significant amount. In addition, the resulting glass and silicon particles (not shown here) are far larger than the particles of sawdust, so that the channels 5 not be soiled by this. How 2 can be seen, arise when breaking through the composite unit 1 on the support elements 6 roughened edges 6K , Through this the functionality of the carrier elements 6 however not affected.

3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Verbundeinheit 1 im Bereich eines der zu fertigenden Trägerelemente 6. Die Verbundeinheit 1 ist auch bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei flächigen, gleich großen Bauelementen 2 und 3 gefertigt. Die beiden Bauelemente 2 und 3 sind aus den gleichen Werkstoffen gefertigt, wie die in 1 gezeigten und in der zugehörigen Beschreibung erläuterten Bauelementen 2 und 3. In einer Oberfläche des Bauelements 3 ist eine Ausnehmung 7 mit geringer Tiefe ausgebildet. An diese Ausnehmung 7 schließt sich eine zweite Ausnehmung 11 an, die um etwa das dreifache tiefer und geringfügig länger ausgebildet ist als die Ausnehmung 7. Das Bauelement 2 ist, an der gleichen Stelle, an der sich in der Oberfläche des Bauelements 3 die beiden Ausnehmungen 7 und 11 befinden, mit einer Ausnehmung 8 versehen. Diese erstreckt sich von dem ersten Ende der Ausnehmung 7, über das zweite Ende der Ausnehmung 11 hinaus. Die Ausnehmung 8 ist etwa so tief wie die Ausnehmung 7. Die beiden Bauelemente 2 und 3 werden so miteinander verbunden, dass die beiden Ausnehmungen 7 und 11 der Ausnehmung 8 zugewandt sind. Durch die beiden Ausnehmungen 7 und 8 wird ein Kanal 5 bildet, während die beiden Ausnehmungen 8 und 11 einen quaderförmigen Hohlraum 11H begrenzen. Nach dem die Verbundeinheit 1 fertiggestellt ist, wird sie mit Sollbruchstellen 12, 13 und 14 versehen. Eine erste Sollbruchstelle 12 wir in der Oberfläche des Bauelements 3 im Bereich des Hohlraums 11H ausgebildet, und zwar nahe bei dessen seitlicher Begrenzungsfläche, die dem Kanal 5 gegenüberliegt. Hierfür wird ein Einschnitt vorzugsweise mit einer Säge ausgebildet, und zwar senkrecht zur Längsachse des Kanals 5. Der Einschnitt wird so nahe an den Hohlraum 11H geführt, dass nur noch ein minimaler Abstand zwischen beiden verbleibt. Zudem wird der Einschnitt so geführt, dass er sich über die gesamte Breite des Bauelements 3 erstreckt. In der Oberfläche des Bauelements 3 ist eine zweite Sollbruchstelle 13 ausgebildet, und zwar über der Öffnung des Kanals 5, die zu dem Hohlraum 11H hinweist. Der hierfür ausgebildete Einschnitt endet in einer Ebe ne mit der Oberkante des Hohlraums 11. Diese Sollbruchstelle 13 erstreckt sich ebenfalls über die gesamte Breite des Bauelements 3. Eine dritte Sollbruchstelle 14 ist im Bereich des Bauelements 2 vorgesehen. Sie verläuft senkrecht zur Längsachse des Kanals 5 und liegt in der gleichen Ebene wie die Sollbruchstelle 12. Nach dem Fertigstellen der Sollbruchstellen 12, 13 und 14 wird zunächst auch hierbei der Sägestaub (hier nicht dargestellt) entfernt. Anschließend wird die Verbundeinheit 1 an diesen Sollbruchstellen 12, 13 und 14 gebrochen, und dabei in die Trägerelemente 6 unterteilt. Eines dieser Trägerelemente 6 ist in 4 dargestellt. Durch das Wegbrechen der oberen und einer seitlichen Begrenzungsfläche des Hohlraums 11 ist vor der Öffnung des Kanals 5 eine Auflagefläche 15 entstanden. 3 shows a section of a composite unit 1 in the area of one of the carrier elements to be manufactured 6 , The compound unit 1 is also in the embodiment shown here from two flat, equal components 2 and 3 manufactured. The two components 2 and 3 are made of the same materials as those in 1 components shown and explained in the associated description 2 and 3 , In a surface of the component 3 is a recess 7 trained with shallow depth. This recess 7 a second recess closes 11 which is approximately three times deeper and slightly longer than the recess 7 , The component 2 is in the same place as in the surface of the component 3 the two recesses 7 and 11 with a recess 8th Mistake. This extends from the first end of the recess 7 , over the second end of the recess 11 out. The recess 8th is about as deep as the recess 7 , The two components 2 and 3 are connected to each other so that the two recesses 7 and 11 the recess 8th are facing. Through the two recesses 7 and 8th becomes a channel 5 forms while the two recesses 8th and 11 a cuboid cavity 11H limit. After which the compound unit 1 is completed, it will have predetermined breaking points 12 . 13 and 14 Mistake. A first predetermined breaking point 12 we in the surface of the component 3 in the area of the cavity 11H formed, namely close to the lateral boundary surface, the channel 5 opposite. For this purpose, an incision is preferably made with a saw, specifically perpendicular to the longitudinal axis of the channel 5 , The incision is so close to the cavity 11H led that there is only a minimal distance between the two. In addition, the incision is made so that it extends across the entire width of the component 3 extends. In the surface of the component 3 is a second predetermined breaking point 13 trained, namely over the opening of the channel 5 leading to the cavity 11H points. The incision formed for this ends in a plane with the upper edge of the cavity 11 , This predetermined breaking point 13 also extends over the entire width of the component 3 , A third predetermined breaking point 14 is in the area of the component 2 intended. It runs perpendicular to the longitudinal axis of the channel 5 and lies on the same level as the predetermined breaking point 12 , After completing the predetermined breaking points 12 . 13 and 14 the sawdust (not shown here) is first removed. Then the compound unit 1 at these predetermined breaking points 12 . 13 and 14 broken, and thereby in the support elements 6 divided. One of these support elements 6 is in 4 shown. By breaking away the upper and one lateral boundary surface of the cavity 11 is before the opening of the channel 5 a support surface 15 emerged.

Die nach außen gerichtete Öffnung des Kanals 5 soll mit einer Zuleitung in Form eines Röhrchens (hier nicht dargestellt) verbunden werden, das innen hohl ist, und einen Durchmesser von weniger als 200μm aufweist. Damit dieses Röhrchen leichter mit dieser Öffnung des Kanals 5 verbindbar ist, und dabei nicht bricht, kann dessen Ende auf der Auflagefläche 15 abgestützt werden.The outward opening of the channel 5 is to be connected to a supply line in the form of a tube (not shown here) which is hollow on the inside and has a diameter of less than 200 μm. To make this tube easier with this opening of the channel 5 is connectable, and does not break, its end can be on the support surface 15 be supported.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr umfasst sie alle Variationen des Verfahrens die dem Kern der Erfindung zugeordnet werden können.The invention is limited not only on the embodiment described here. Rather includes they all variations of the method associated with the essence of the invention can be.

Claims

Process for the production of carrier elements ( 6 ) from a compound unit ( 1 ), whose internal structure is attached to a defined number of support elements ( 6 ) adapted and after completion in the support elements ( 6 ) is divided, characterized in that the composite unit ( 1 ) for the division into carrier elements ( 6 ) at defined points with predetermined breaking points ( 10 . 12 . 13 . 14 ) and the division into the predetermined number of carrier elements ( 6 ) by breaking the compound unit ( 1 ) in the area of the predetermined breaking points ( 10 . 12 . 13 . 14 ) he follows.

A method according to claim 1, characterized in that the predetermined breaking points ( 10 . 12 . 13 . 14 ) in the edge areas of the support elements ( 6 ) through cuts in the surfaces of the composite unit ( 1 ) trained and up to a defined distance from the channels ( 5 ) and / or cavities ( 11H ) and that the composite unit ( 1 ) after removing the dust formed during the formation of the incisions at these predetermined breaking points ( 10 . 12 . 13 . 14 ) is broken.

Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the incisions for the formation of the predetermined breaking points ( 10 . 12 . 13 . 14 ) up to a minimum distance to the channels ( 5 ) and / or cavities ( 11H ) are introduced.