JP2008232885A - マイクロチップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂製のマイクロチップ基板1の表面には、表面に沿って延びる流路用溝2が形成されている。マイクロチップ基板4は平板状の基板である。マイクロチップ基板1の流路用溝2の内面以外の表面における表面粗さRaは、表面に形成されるSiO2膜3の膜厚T1以上となっている。流路用溝2が形成されている面を内側にしてマイクロチップ基板1、4を重ね、超音波を印加することで両基板を接合する。
【選択図】図1
Description
また、この発明の第2の形態は、第1の形態に係るマイクロチップの製造方法であって、前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRaは、前記流路用溝の深さ以下であることを特徴とする。
また、この発明の第3の形態は、第1の形態又は第2の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記2つの樹脂製基板のうち一方の樹脂製基板の表面に流路用溝が形成され、前記第1工程では、前記一方の樹脂製基板に対しては、前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRa以下の厚さを有する機能性膜を、前記流路用溝が形成された面及び前記流路用溝の内面に形成し、他方の樹脂製基板に対しては、前記一方の樹脂製基板と接合する面に、表面粗さRa以下の厚さを有する機能成膜を形成し、前記第2工程では、前記一方の樹脂製基板については前記流路用溝が形成された面を内側にし、前記他方の樹脂製基板については前記機能性膜が形成された面を内側にして前記2つの樹脂製基板を重ねることを特徴とする。
また、この発明の第4の形態は、第1の形態又は第2の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記流路用溝は前記2つの樹脂製基板の両方の表面にそれぞれ形成されており、前記第1工程では、前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRa以下の厚さを有する機能性膜を、前記2つの樹脂製基板の前記流路用溝が形成された面及び前記流路用溝の内面に形成し、前記第2工程では、前記2つの樹脂製基板に形成された流路用溝をそれぞれ内側にし、互いに流路用溝の位置合わせを行って前記2つの樹脂製基板を重ねることを特徴とする。
また、この発明の第5の形態は、第1の形態から第4の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記機能性膜はSiO2膜であることを特徴とする。
また、この発明の第6の形態は、第1の形態から第5の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記第1工程では、前記流路用溝が形成された面に前記機能性膜の塗布溶液を塗布し、硬化させることで前記機能性膜を形成することを特徴とする。
また、この発明の第7の形態は、第1の形態から第5の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記第1工程では、スパッタリングによって前記機能性膜を形成することを特徴とする。
また、この発明の第8の形態は、第1の形態から第5の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記第1工程では、CVDによって前記機能性膜を形成することを特徴とする。
また、この発明の第9の形態は、第1の形態から第8の形態のいずれかに係るマイクロチップの製造方法であって、前記表面粗さRaは、5μm〜25μmであることを特徴とする。
また、この発明の第10の形態は、第9の形態に係るマイクロチップの製造方法であって、前記機能成膜の厚さは、1μm〜3μmであることを特徴とする。
この発明の第1実施形態に係るマイクロチップの製造方法について図1を参照して説明する。図1は、この発明の第1実施形態に係るマイクロチップの製造方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。
SiO2膜3、5は、例えば、蒸着、スパッタリング、CVD、又は塗布によって形成することができ、その成膜方法は特に限定されない。塗布、スパッタリング、又はCVDによる成膜方法が、流路用溝2の内面、特に流路用溝2の垂直壁面に密着性の良好なSiO2膜を形成できるため、より好ましい方法である。
例えば、塗布によってSiO2膜3、5を形成する場合、硬化後にSiO2の膜となる塗布溶液をマイクロチップ基板1、4の表面に塗布し、その後、塗布溶液を硬化させることで、マイクロチップ基板1、4の表面にSiO2膜3、5を形成することができる。
塗布溶液をマイクロチップ基板1、4に均一に塗布することが重要である。塗布溶液の物性(粘度、揮発性)を考慮し、塗布方法を適宜選択する。例えば、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スリットコーティング、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット印刷などが挙げられる。
塗布溶液を硬化させてSiO2膜を形成する際には、塗布溶液の溶媒を十分に揮発させ、SiO2の強固なネットワークを形成できることが望ましい。塗布溶液の物性(粘度、揮発性、触媒)を考慮し、硬化方法を適宜選択する。例えば、常温で塗布溶液を放置して硬化させたり、塗布溶液を60℃〜100℃の温度で加熱することで硬化させたり、塗布溶液を高温高湿下(温度60℃で湿度90%、温度80℃で湿度90%など)で硬化させたりする。また、紫外線硬化や、可視光硬化などを利用して塗布溶液を硬化させても良い。
また、スパッタリングによってSiO2膜3、5を形成する場合、例えば、シンクロン製スパッタリング装置(装置名:RAS−1100C)を使用してSiO2膜3、5を形成した。シリコンのメタル成膜室と酸化室に分かれており、基材を貼り付けたドラムを回転させてSiO2膜3、5を形成する。例えば、アルゴンガス流量が250sccm、酸素ガス流量が120sccm、RF出力が4.5kW、成膜レートが4Å/secの条件で、SiO2膜3、5を200nm成膜した。
また、CVDによってSiO2膜3、5を形成する場合、例えば、サムコ社製CVD装置(装置名:PD−270ST)を使用してSiO2膜3、5を形成した。TEOS(Tetra Ethoxy Silane)、TMOS(Tetra Mthoxy Silane)など、シリコンを含む液体ソースを気化させ、プラズマ空間中で分解、酸化させることでSiO2膜3、5を形成する。例えば、TEOS流量が12sccm、酸素ガス流量が400sccm、RF出力が300W、圧力が50Pa、成膜レートが30Å/secの条件で、SiO2膜3、5を200nm成膜した。
次に、上記第1実施形態に係るマイクロチップの製造方法の変形例について説明する。
まず、変形例1に係るマイクロチップの製造方法について図2を参照して説明する。図2は、変形例1に係るマイクロチップの製造方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。
次に、変形例2に係るマイクロチップの製造方法について図3を参照して説明する。図3は、変形例2に係るマイクロチップの製造方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。
次に、変形例3について図4から図6を参照して説明する。図4から図6は、変形例3に係るマイクロチップの製造方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。変形例3では、変形例2の別の例について説明する。
次に、この発明の第2実施形態に係るマイクロチップの製造方法について、図7及び図8を参照して説明する。図7及び図8は、この発明の第2実施形態に係るマイクロチップの製造方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。
実施例では、第1実施形態に係るマイクロチップの製造方法の具体例について説明する。
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂(日本ゼオン社製、ゼオノア)を成形し、外形寸法が50mm×50mm×1mmの板状部材に幅50μm、深さ50μmの複数の流路用溝と、内径2mmの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。
この流路側マイクロチップ基板が、上記第1実施形態における流路用溝2が形成されたマイクロチップ基板1に相当する。
このカバー側マイクロチップ基板が、上記第1実施形態におけるマイクロチップ基板4に相当する。
そして、流路側マイクロチップ基板に対しては流路用溝が形成された面にSiO2膜を形成し、さらに、カバー側マイクロチップ基板の表面にSiO2膜を形成した。この実施例では、CVD装置(サムコ社製、PD−270ST)を使用してSiO2膜を形成した。CVDの原料は、TEOS(Tetra Ethoxy Silane)を使用した。流量を12sccm、酸素ガス流量を400sccm、RF出力を300W、圧力を50Pa、成膜レートを30Å/secにて、SiO2膜を200nm形成した。CVD装置を使用することで、幅50μm、深さ50μmの流路用溝、幅50μm、深さ30μmの流路用溝の内部にもSiO2膜を均一に形成することができた。流路用溝内部のSiO2膜の厚さは130nmであった。
そして、流路側マイクロチップ基板については流路用溝が形成された面を内側にし、カバー側マイクロチップ基板についてはSiO2膜が形成された面を内側にし、両基板を重ねた。そして、超音波溶着機によって両基板に超音波を印加し、基板を加圧することで接合した。超音波溶着の条件を以下に示す。
超音波の周波数:15kHz、加圧力:0.5N、印加時間:1秒
以上の工程を経ることで、内面がSiO2膜で覆われた微細流路が形成されたマイクロチップを製造することができた。また、接合面に形成されたSiO2膜は、超音波を印加することによって剥離したため、樹脂同士の接合となり、超音波溶着によってマイクロチップ基板同士を強固に接合することができた。
2、9、21、24、29、34、41、71 流路用溝
3、5、10、22、25、27、30、32、35、37 SiO2膜
6、11、26、31、36 微細流路
60 台
Claims (10)
- 2つの樹脂製基板を有し、前記2つの樹脂製基板のうち少なくとも一方の樹脂製基板の表面に流路用溝が形成され、前記流路用溝が形成された面を内側にして接合されたマイクロチップの製造方法であって、
前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRa以下の厚さを有する機能性膜を、前記流路用溝が形成された面及び前記流路用溝の内面に形成する第1工程と、
前記流路用溝が形成された面を内側にして前記2つの樹脂製基板を重ね、その状態で前記2つの樹脂製基板に対して超音波を印加することで前記接合する面を溶融させ、前記2つの樹脂製基板を加圧することで、前記2つの樹脂製基板を接合する第2工程と、
を含むことを特徴とするマイクロチップの製造方法。 - 前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRaは、前記流路用溝の深さ以下であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記2つの樹脂製基板のうち一方の樹脂製基板の表面に流路用溝が形成され、
前記第1工程では、前記一方の樹脂製基板に対しては、前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRa以下の厚さを有する機能性膜を、前記流路用溝が形成された面及び前記流路用溝の内面に形成し、他方の樹脂製基板に対しては、前記一方の樹脂製基板と接合する面に、表面粗さRa以下の厚さを有する機能成膜を形成し、
前記第2工程では、前記一方の樹脂製基板については前記流路用溝が形成された面を内側にし、前記他方の樹脂製基板については前記機能性膜が形成された面を内側にして前記2つの樹脂製基板を重ねることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。 - 前記流路用溝は前記2つの樹脂製基板の両方の表面にそれぞれ形成されており、前記第1工程では、前記流路用溝の内面以外の表面における表面粗さRa以下の厚さを有する機能性膜を、前記2つの樹脂製基板の前記流路用溝が形成された面及び前記流路用溝の内面に形成し、
前記第2工程では、前記2つの樹脂製基板に形成された流路用溝をそれぞれ内側にし、互いに流路用溝の位置合わせを行って前記2つの樹脂製基板を重ねることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。 - 前記機能性膜はSiO2膜であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記第1工程では、前記流路用溝が形成された面に前記機能性膜の塗布溶液を塗布し、硬化させることで前記機能性膜を形成することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記第1工程では、スパッタリングによって前記機能性膜を形成することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記第1工程では、CVDによって前記機能性膜を形成することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記表面粗さRaは、5μm〜25μmであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記機能成膜の厚さは、1μm〜3μmであることを特徴とする請求項9に記載のマイクロチップの製造方法。
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