DE10308050A1 - Verfahren zum Verbinden von Röhrchen mit Kanälen von Trägerelementen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Röhrchen (10), die sich außerhalb eines Trägerelements (1) befinden, mit Kanälen (6), die innerhalb eines Trägerelements (1) verlaufen, und mit nach außen weisenden Öffnungen (6E) versehen sind. Die Durchmesser der Kanäle (6) und der Röhrchen (10) sind aufeinander abgestimmt. Jeder Kanal (6) wird durch mindestens zwei Ausnehmungen (4, 5) in zwei gegeneinander gesetzten flächigen Bauelementen (2, 3) gebildet, aus denen das Trägerelement (1) gefertigt ist. Zum Verbinden eines Kanals (6) mit einem Röhrchen (10) wird jedes Trägerelement (1) vor jeder Öffnung (6E) eines Kanals (6) mit wenigstens einer Stützfläche (4) für ein Röhrchen (10) versehen. Die Öffnung (6E) eines jeden Kanals (6) ist zusätzlich aufgeweitet, damit das Ende eines jeden Röhrchens (10) leicht in einen Kanal (6) eingeführt werden kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Röhrchen mit Kanälen von Trägerelementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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 sind so ausgebildet, dass bei Bedarf ganze Analysegeräte darin untergebracht werden können.
  • Ein solcher Trägerelement wird aus zwei flächigen Bauelementen gefertigt, wovon das ein Bauelement oftmals aus Silizium und das andere aus Glas besteht. 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. Die mit dem Außenbereich eines Trägerelements in Verbindung stehenden Kanäle können beispielsweise mit flexiblen Röhrchen verbunden werden, über welche den Kanäle bei Bedarf ein strömendes Medium in Form eines Gases oder einer Flüssigkeit zugeführt wird. Die Röhrchen werden hierfür mit jeweils einem Ende in die Öffnungen der Kanäle gesteckt und dort dauerhaft befestigt. Das geschieht vorzugsweise mit Hilfe eines Klebers. Da die Kanäle und Röhrchen Durchmesser aufweisen, die kleiner als 200μm sind, ist das Verbinden sehr aufwendig. Zudem kann es wegen der geringen Abmessungen beim Festkleben der Röhrchen in den Kanälen zu einer Verstopfung der Röhrchen und Kanäle kommen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, das eine vereinfachte, feste und sichere Verbindung zwischen Röhrchen mit geringem Durchmesser, die sich außerhalb von Trägerelementen befinden, und Kanälen mit entsprechend geringem Durchmesser, die innerhalb von Trägerelementen verlaufen, ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Trägerelement mit zwei Kanälen sowie damit zu verbindende Röhrchen ,
  • 2 die Öffnungen von zwei Kanälen,
  • 1 zeigt ein Trägerelement 1, das aus zwei flächigen Bauelement 2 und 3 zusammengesetzt ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bauelement 2 aus Silizium und das Bauelement 3 aus Glas gefertigt. Ihre Abmessungen sind so gewählt, dass beide Bauelemente 2 und 3 gleich breit sind, das Bauelement 2 jedoch geringfügig länger als das Bauelement 3 ausgebildet ist. Beide Bauelement 2 und 3 sind auf einer Oberfläche an den gleichen Stellen mit jeweils zwei Ausnehmungen 4 und 5 versehen, deren Abmessungen so gewählt werden, das sie zumindest die gleiche Breite aufweisen. Für die Fertigung des Trägerelements 1 werden die beiden Bauelemente 2 und 3 so zusammengefügt, dass jeweils eine Ausnehmung 4 einer Ausnehmung 5 gegenüber liegt, so dass hierdurch jeweils ein gegenüber liegt, so dass hierdurch jeweils ein Kanal 6 gebildet wird, der nach außen geöffnet ist. Dabei werden die beiden Bauelemente 2 und 3 so angeordnet, dass sich die Ausnehmungen 4 wegen des länger ausgebildeten Bauelements 2 vor den Öffnungen 6E der Kanäle 6 erstrecken. Diese Ausnehmungen 4 werden als Stützflächen für die Röhrchen 10 genutzt, die mit den Kanälen 6 zu verbinden sind. Die Außendurchmesser der Röhrchen 10 sind gerade so groß, das sie in den Ausnehmungen 4 und in den Kanälen 6 angeordnet werden können. Durch die Stützflächen 4 wird beim Verbinden der Röhrchen 10 mit den Kanälen 6 eine passive Höhenjustage bewirkt.
  • Die Röhrchen 10 sind aus einem flexiblen Material gefertigt. Diese Flexibilität der Röhrchen 10 wird beim Verbinden der Röhrchen 10 mit den Kanälen 6 genutzt. Wird ein Ende eines solchen Röhrchen 10 bewegt, so bewirkt diese Eigenschaft, dass das zweite Ende des Röhrchens 10 der vorgegebenen Bewegung nur bedingt folgt. Kommt ein Röhrchen 10 mit einer Stützfläche 4 in Kontakt, die beim Einführen des Röhrchens in einen Kanal 6 in der Bewegungsrichtung des Röhrchens 10 liegt, so legt sich das Röhrchen 10 an diese Stützfläche 4 an und verharrt in dieser Position. Um eine passive Montage mit hoher Präzision in allen Raumrichtungen zu erreichen, ist, wie 2 zeigt, der Querschnitt eines jedes Kanals 6 im Bereich seiner Öffnung 6E so aufgeweitet, dass sich diese nach außen zu verbreitert.
  • Zum Verbinden eines Röhrchens 10 mit einem Kanal 6 wird das Röhrchen 10 zunächst auf dem Bauelement 2 unmittelbar neben der Ausnehmung 4 abgesenkt. Durch das weitere Absenken des Röhrchens 10 in die Ausnehmung 4 hinein wird es durch seine Eigenspannung auf die Stützfläche aufgedrückt. Dieses an sich zu weite Absenken entspricht gerade der Toleranz der Höhenjustage, die nun für das Positionieren gewonnen wird. Durch das seitliche Bewegen eines jeden Röhrchen 10 wird erreicht, das dieses in den verbreiterten Bereich eines Kanals 6 einrastet. Ist das erreicht, wird jedes Röhrchen 10 noch etwas weiter in den zugehörigen Kanal 6 geschoben.
  • Jedes Röhrchen 10 wird in dem Kanal 6 fixiert, in das sein Ende geschoben ist. Die Verbindungsstelle wird zusätzlich abgedichtet. Hierfür wird, wie 2 zeigt, ein Kleber 12 verwendet. Dieser wird rundum so auf Ende das Röhrchen 10 im Bereich der Öffnung 6E aufgetragen wird, dass der Spalt 6S zwischen jedem Kanal 6 und jedem Röhrchen 10 gasdicht verschlossen wird.
  • 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.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Verbinden von Röhrchen (10), die sich außerhalb eines Trägerelements (1) befinden, mit Kanälen (6) die innerhalb eines Trägerelements (1) verlaufen, und nach außen weisende Öffnungen (6E) besitzen, wobei die Durchmesser der Röhrchen (10) und der Kanäle (6) aufeinander abgestimmt sind, und jeder Kanal (6) durch mindestens zwei Ausnehmungen (4, 5) in zwei gegeneinander gesetzten, flächigen, das Trägerelement bildenden Bauelementen (2, 3) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, jeder nach außen offene Kanal (6) mit mindestens einer Stützfläche (4) und einer Führungshilfe (6E) für die Verbindung mit mindestens einem Röhrchen (10) versehen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder nach außen gerichteten Öffnung (6E) eines Kanals (6) mit wenigstens eine Stützfläche (4) für wenigstens ein Röhrchen (10) versehen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stützfläche (4) durch eine Ausnehmung mit gebildet wird, die gleichzeitig für die Bildung eines Kanals (6) genutzt wird, und dass das mit dieser Ausnehmung (4) versehene Bauelement (2) zur Bildung der Stützfläche (4) hierfür über die Begrenzung des Trägerelements (1) hinaus verlängert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (6) als Führungshilfe für ein Röhrchen (10) wenigstens im Bereich seiner Öffnung (6E) aufgeweitet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Röhrchen (10) im Bereich der Öffnung (6E) eines Kanals (6) fixiert und der Kanal (6) in diesem Bereich nach außen gasdicht verschlossen wird.
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