JP2009136820A - Fluid element and method of manufacturing laminated structure - Google Patents
Fluid element and method of manufacturing laminated structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009136820A JP2009136820A JP2007318074A JP2007318074A JP2009136820A JP 2009136820 A JP2009136820 A JP 2009136820A JP 2007318074 A JP2007318074 A JP 2007318074A JP 2007318074 A JP2007318074 A JP 2007318074A JP 2009136820 A JP2009136820 A JP 2009136820A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- flow path
- bonding
- conductive film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明は、流体素子及び積層構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a fluidic device and a method for manufacturing a laminated structure.
近年、部品製造において、コンピュータで設計された複雑な3次元物体を短期間で形成する方法として積層造形方法が急速に普及している。この積層造形方法は、サイズが数cm以上の比較的大きな部品に適用されることが多かったが、近年においては、精密に加工して形成される微小構造体、例えば、微小ギアや微小光学部品、マイクロ流体素子等にもこの方法が適用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, additive manufacturing methods have rapidly spread as a method for forming a complex three-dimensional object designed by a computer in a short period of time in parts manufacture. This additive manufacturing method has often been applied to relatively large parts having a size of several centimeters or more. However, in recent years, microstructures formed by precision processing, such as micro gears and micro optical parts, are used. This method is also applied to microfluidic devices and the like.
マイクロ流体素子は、マイクロ流体デバイス、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラブ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリシス・システム(μ−TAS)とも呼ばれるデバイスである。マイクロ流体素子は、合成、物理化学的処理、検出などの他の機能を有するマイクロ流体素子と一体化して、マイクロ化学システムを構築することもできる。マイクロ流体素子は、反応溶液の温度の均一性に優れ、温度追従性が良好で、反応時間を短縮でき、試料の量が少なくて済み、溶剤などの使用量を低減でき、デバイスの製造に要する資源やエネルギーが少なく、運転を省エネルギー化でき、廃棄物の量を低減できる等の特長があり、今後の発展が期待されている。 A microfluidic device is a device also called a microfluidic device, a microfluidic device, a microfabricated device, a love-on-chip, or a micro total analysis system (μ-TAS). The microfluidic device can be integrated with a microfluidic device having other functions such as synthesis, physicochemical processing, and detection to construct a microchemical system. The microfluidic device has excellent uniformity of reaction solution temperature, good temperature followability, can shorten the reaction time, requires a small amount of sample, can reduce the amount of solvent used, etc. It has features such as fewer resources and energy, energy saving operation, and reduced waste, and future development is expected.
また、マイクロ流体素子の一種であるマイクロリアクタは、通常の反応装置より数桁小さな微小反応場を持つ装置であり、その多くは直径が1mmからミクロンオーダーの流路を反応場とすることからマイクロチャンネルリアクタとも呼ばれる。このようなマイクロリアクタは、単位体積あたりの装置表面積が大きく、熱容量の減少による精密な温度制御が可能と考えられ、温度に敏感であり、接触面積に反応速度が支配的である触媒反応には、特に魅力的な装置として、各国で研究が進められている(例えば、特許文献1参照。)。 A microreactor, a kind of microfluidic device, is a device having a small reaction field several orders of magnitude smaller than that of a normal reaction device. Also called a reactor. Such a microreactor has a large device surface area per unit volume, and is considered to be capable of precise temperature control by reducing heat capacity, is sensitive to temperature, and for catalytic reactions where the reaction rate is dominant in the contact area, As a particularly attractive device, research is being carried out in each country (for example, see Patent Document 1).
また、マイクロ流体素子の製造方法として、例えば、Siウェハ基板にポリイミドや熱酸化膜による離型層、及び導電層を順次形成し、この導電層上に断面パターンの反転パターンであるレジストパターン層を形成し、このレジストパターン層の空間内に、メッキにより断面パターン部材を形成し、更にレジストパターン層を除去してドナー基板を作製し、ドナー基板に、ターゲット基板を対向配置し、このターゲット基板を断面パターン部材に位置合わせして圧接した後、離間を行う処理を繰り返して、断面パターン部材をターゲット基板に転写ならびに積層して積層構造体を製造する方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明の目的は、流路内の流体を外部から視認することのできる流体素子及び積層構造体の製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the fluid element and laminated structure which can visually recognize the fluid in a flow path from the outside.
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の流体素子及び積層構造体の製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides the following fluidic device and method for manufacturing a laminated structure.
(1)流路を構成する流路パターンを形成された構造体と、前記構造体の所定の面に露出した前記流路パターンの少なくとも一部が可視状に設けられるように前記構造体と接合される基板とを有する流体素子。 (1) The structure in which the flow path pattern constituting the flow path is formed, and the structure is joined so that at least a part of the flow path pattern exposed on a predetermined surface of the structure is provided in a visible state And a fluidic device.
(2)前記構造体は、電鋳法によって形成される複数の導電膜を積層して形成される前記(1)に記載の流体素子。 (2) The fluid element according to (1), wherein the structure is formed by stacking a plurality of conductive films formed by an electroforming method.
(3)前記基板は、透明材料によって形成され、前記構造体と接合膜を介して接合される前記(1)に記載の流体素子。 (3) The fluid element according to (1), wherein the substrate is formed of a transparent material and bonded to the structure through a bonding film.
(4)前記導電膜は、清浄化された接合面を直接接触させることにより接合されている前記(2)に記載の流体素子。 (4) The fluid element according to (2), wherein the conductive film is bonded by directly contacting the cleaned bonding surface.
(5)前記透明材料は、ガラスであり、前記構造体と透明な前記接合膜を介して接合される前記(3)に記載の流体素子。 (5) The fluid element according to (3), wherein the transparent material is glass and is bonded to the structure via the transparent bonding film.
(6)第1の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を接合膜を介して透明な第2の基板に順次転写して積層する工程と、前記薄膜に形成された前記流路パターンが前記第2の基板を透過して視認できるように前記接合膜を処理する工程とを含む積層構造体の製造方法。 (6) A step of forming a plurality of thin films having a flow path pattern corresponding to the flow path shape on the first substrate, and the thin films are sequentially transferred and laminated on the transparent second substrate through the bonding film. The manufacturing method of a laminated structure including the process and the process of processing the said bonding film so that the said flow-path pattern formed in the said thin film can permeate | transmit and visually recognize a said 2nd board | substrate.
(7)第1の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を透明な接合膜を介して透明な第2の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。 (7) forming a plurality of thin films having a flow path pattern corresponding to the flow path shape on the first substrate, and sequentially transferring the thin films to the transparent second substrate through the transparent bonding film A method of manufacturing a laminated structure including a step of laminating.
(8)第1の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を透明な第2の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。 (8) Lamination including a step of forming a plurality of thin films having a flow path pattern corresponding to a flow path shape on the first substrate, and a step of sequentially transferring and laminating the thin films on a transparent second substrate Manufacturing method of structure.
(9)前記処理は、エッチングによって前記流路パターンに応じた前記接合膜を除去することにより行われる前記(6)に記載の積層構造体の製造方法。 (9) The method for manufacturing a laminated structure according to (6), wherein the treatment is performed by removing the bonding film corresponding to the flow path pattern by etching.
(10)前記処理は、陽極酸化処理によって前記接合膜を透明化することにより行われる前記(6)に記載の積層構造体の製造方法。 (10) The method for manufacturing a laminated structure according to (6), wherein the treatment is performed by making the bonding film transparent by anodizing treatment.
(11)前記薄膜の形成は、電鋳法で導電膜を形成することにより行われる前記(6)から(8)のいずれか1項に記載の積層構造体の製造方法。 (11) The method for manufacturing a laminated structure according to any one of (6) to (8), wherein the thin film is formed by forming a conductive film by an electroforming method.
(12)前記薄膜の接合は、清浄化された接合面を直接接触させることにより行われる前記(6)から(8)のいずれか1項に記載の積層構造体の製造方法。 (12) The method for manufacturing a laminated structure according to any one of (6) to (8), wherein the bonding of the thin film is performed by directly contacting a cleaned bonding surface.
請求項1に記載の流体素子によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。 According to the fluid element of the first aspect, the fluid in the flow path can be visually recognized from the outside.
請求項2に記載の流体素子によれば、流路を有した構造体を効率良く高精度で形成することができる。 According to the fluid element of the second aspect, the structure having the flow path can be efficiently formed with high accuracy.
請求項3に記載の流体素子によれば、透明な基板と直接接合することのできない構造体との接合が可能になる。 According to the fluid element of the third aspect, it is possible to join the structure that cannot be directly joined to the transparent substrate.
請求項4に記載の流体素子によれば、面倒な接合処理を要することなく十分な接合強度が得られる。 According to the fluid element of the fourth aspect, sufficient bonding strength can be obtained without requiring a troublesome bonding process.
請求項5に記載の流体素子によれば、透明なガラスを構造体に対して十分な接合強度をもって接合することができる。 According to the fluid element of the fifth aspect, the transparent glass can be bonded to the structure with a sufficient bonding strength.
請求項6に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。 According to the manufacturing method of the laminated structure of Claim 6, the fluid in a flow path can be visually recognized from the outside.
請求項7に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。 According to the manufacturing method of the laminated structure of Claim 7, the fluid in a flow path can be visually recognized from the outside.
請求項8に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。 According to the method for manufacturing a laminated structure according to claim 8, the fluid in the flow path can be visually recognized from the outside.
請求項9に記載の積層構造体の製造方法によれば、接合膜による接合強度を確保しながら流路内の流体を外部から視認することができる。 According to the method for manufacturing a laminated structure according to the ninth aspect, the fluid in the flow path can be visually recognized from the outside while ensuring the bonding strength by the bonding film.
請求項10に記載の積層構造体の製造方法によれば、接合膜による接合強度を確保しながら流路内の流体を外部から視認することができる。
According to the method for manufacturing a laminated structure according to
請求項11に記載の積層構造体の製造方法によれば、積層構造体を構成する複数の導電膜を効率良く高精度で形成することができる。
According to the method for manufacturing a laminated structure according to
請求項12に記載の積層構造体の製造方法によれば、面倒な接合処理を要することなく十分な接合強度が得られる。 According to the method for manufacturing a laminated structure according to the twelfth aspect, sufficient bonding strength can be obtained without requiring a troublesome bonding process.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a microreactor as a fluidic device according to a first embodiment of the present invention.
このマイクロリアクタ1は、第2の基板として設けられるガラス基板10に対して、電鋳法により形成された複数の導電膜12A〜12Dを順次常温接合することにより形成されている。ガラス基板10と導電膜12Aは、ガラス基板10に接合膜として設けられるCr膜11を介して常温接合されており、導電膜12Aに形成された流路121がガラス基板10の上面10a側から視認できるようになっている。導電膜12A〜12Dは、それぞれ流体を通過させるための孔や溝等の形状の流路パターンを有しており、積層されることによって積層体内に流体の入口から出口にかけて連結された3次元的な流路を有する積層構造体を形成するように構成されている。
The microreactor 1 is formed by sequentially bonding a plurality of
ここで「常温接合」とは、接合対象の表面に中性原子ビーム、イオンビーム等を照射して表面を清浄化した後、清浄化した接合面同士を常温(例えば、15〜25℃)雰囲気中で直接接触させ、原子同士を直接結合させる接合方法をいい、表面活性化接合ともいう。常温接合により薄膜を接合することにより、薄膜の形状や厚みの変化が少なく、高精度な積層構造体としてのマイクロリアクタ1が得られる。なお、接合の際は、無荷重でもよい。また、常温接合の他に、清浄化された接合面同士を所定の温度(例えば、100℃以下)で加熱して接合してもよい。 Here, “normal temperature bonding” means that the surfaces to be bonded are irradiated with a neutral atom beam, an ion beam or the like to clean the surfaces, and then the cleaned bonding surfaces are in a normal temperature (for example, 15 to 25 ° C.) atmosphere. This is a bonding method in which atoms directly contact each other and atoms are directly bonded to each other, and is also referred to as surface activated bonding. By bonding the thin film by room temperature bonding, the microreactor 1 is obtained as a highly accurate laminated structure with little change in the shape and thickness of the thin film. It should be noted that no load may be applied at the time of joining. In addition to room temperature bonding, the cleaned bonding surfaces may be bonded by heating at a predetermined temperature (for example, 100 ° C. or lower).
図2は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロリアクタの分解斜視図である。なお、各部のサイズについては説明の都合上、実際の寸法と異なっている。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the microreactor according to the first embodiment of the present invention. In addition, about the size of each part, it is different from an actual dimension on account of description.
ガラス基板10は、無色透明なガラス材からなり、上面10aは平滑な面で形成されている。また、上面10aの反対側の面である下面にはスパッタリング法等の成膜方法によって厚さ50nmで形成されたCr膜11を有する。なお、Cr膜11はガラスと導電膜との接合性を付与する接合膜であり、十分な接合性が得られれば前述した厚さに限定されず、より薄い膜であっても良い。また、Ti等の他の金属材料で形成されてもよい。
The
導電膜12A〜12Dは、Niからなり、電鋳法によって厚さ50μmで形成されている。なお、導電膜12A〜12Dの上面12aには、導電膜間の接合性を高めるものとしてスパッタリング法によって図示しないAuの薄膜が設けられているが、図示省略している。導電膜12Aは反応層であり、2つの貫通孔120と、矩形状に折り返す流路パターンで形成された流路121とを有し、流路121は2つの貫通孔120に連結している。なお、流路121のサイズは、幅10〜500μmで形成することが可能であるが、本実施の形態では幅100μmで形成されている。
The
導電膜12Bは貫通層であり、2つの貫通孔120を有する。
The
導電膜12Cは混合層であり、4つの貫通孔120と、3つの貫通孔120に連結された流路122とを有する。流路122は幅100μmで形成されている。
The conductive film 12 </ b> C is a mixed layer, and includes four through
導電膜12Dは出入口層であり、流体を供給する2つの入口123A,123Bと、流体を排出する1つの出口124とを有する。
The
図3は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロリアクタを構成する導電膜を有するドナー基板を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B部における断面を示す断面図である。 3A and 3B show a donor substrate having a conductive film constituting the microreactor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG. It is sectional drawing shown.
このドナー基板15は、第1の基板として、所定の表面粗さを有するステンレス基板からなり、上面15aにマイクロリアクタを構成する複数の導電膜12A〜12Dを有する。導電膜12A〜12Dは、例えば1cm角の正方形状に形成されており、転写工程における作業性を高めるために積層する順番に応じて一線状若しくは2次元アレイ状に配列されている。本実施の形態では、ガラス基板に対して導電膜12A、導電膜12B、導電膜12C、導電膜12Dの順に積層される。
The
(ドナー基板の形成)
本実施の形態では、電鋳法を用いてドナー基板15を形成する。まず、ステンレス基板を準備する。次に、ドナー基板15上に厚さ30〜50μmのドライフィルムレジストを形成し、各導電膜の形状に対応したフォトマスクにより露光した後、ドライフィルムレジストを現像する。これにより、各導電膜の形状に対応してポジネガ反転したレジストパターンが形成される。次に、このレジストパターンを有するドナー基板15をめっき槽に浸漬し、レジストパターンに覆われていないドナー基板15の表面にNi電鋳膜を成長させる。なお、電鋳膜の膜厚は、ドライフィルムレジストの膜厚よりも小さくする。次に、レジストパターン及びNiの表面にスパッタリング法によってAuを成膜する。次に、レジストパターンを除去することによって、上面15aに導電膜12A〜12Dが設けられたドナー基板15が得られる。なお、ドナー基板15は、上記したステンレス基板以外に、例えば、Si、セラミック、合成樹脂等の絶縁体からなる絶縁性基板を用いることもできる。
(Formation of donor substrate)
In the present embodiment,
絶縁性基板を用いる場合は、まず、基板の表面にスピンコート法によりポリイミドを厚さ1〜5μmで塗布し、硬化処理及び表面のフッ素化処理を施すことによって離型層を形成する。次に、離型層の表面に電導性を付与するために、Ti,Cu等の金属からなる導電膜を設ける。 In the case of using an insulating substrate, first, polyimide is applied to the surface of the substrate with a thickness of 1 to 5 μm by spin coating, and a release layer is formed by performing curing treatment and surface fluorination treatment. Next, in order to impart electrical conductivity to the surface of the release layer, a conductive film made of a metal such as Ti or Cu is provided.
(導電膜の積層)
図4(a)〜(c)は、導電膜の積層工程を概略的に示す図である。以下に、図1から図3の図面をあわせて参照しつつ、導電膜の積層について説明する。なお、マイクロリアクタ1の各断面形状に対応した複数の導電膜12A〜12Dが積層装置20における同一の積層工程を経てガラス基板10上に順次転写されるので、図4に示す導電膜12A〜12Dのうち導電膜12A,12Bの積層工程だけを説明する。そのため、図4においては、導電膜12Dの図示を省略している。
(Lamination of conductive film)
4A to 4C are diagrams schematically showing a conductive film laminating process. Hereinafter, the lamination of conductive films will be described with reference to FIGS. 1 to 3 together. In addition, since several electrically
マイクロリアクタ1を製造するにあたって、まず、図4(a)に示すように、ドナー基板15を真空槽21内の下部ステージ25上に配置し、ガラス基板10を真空槽21内の上部ステージ26に吸着等によって固定する。このガラス基板10の接合面にはCr膜11が設けられている。
In manufacturing the microreactor 1, first, as shown in FIG. 4A, the
次に、排気口22から真空槽21内を排気して高真空状態あるいは超高真空状態にする。次に、下部ステージ25を上部ステージ26に対して相対的に移動させて、ガラス基板10の直下にドナー基板15の導電膜12Aを位置させる。次に、ガラス基板10に設けられるCr膜11表面にFAB(Fast Atom Bombardment)源24Aからアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。同様に、FAB源24Bから導電膜12Aの表面にアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。
Next, the inside of the
次に、図4(b)に示すように、垂直ステージ28を下降させ、所定の荷重でガラス基板10とドナー基板15とを所定の時間で押圧し、ガラス基板10と導電膜12AとCr膜11を介して常温接合する。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4(c)に示すように、垂直ステージ28を上昇させると、導電膜12Aがドナー基板15から剥離し、ガラス基板10側に転写される。これは、導電膜12AとCr膜11との接合力が導電膜12Aとドナー基板15との密着力よりも大きいからである。
Next, as shown in FIG. 4C, when the
次に、下部ステージ25を移動させ、ガラス基板10の直下にドナー基板15上の導電膜12Bが配置されるように位置決めする。次に、ガラス基板10側に転写された導電膜12Aの表面(ドナー基板15に接触していた面)、及び導電膜12Bの表面にアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。
Next, the
次に、垂直ステージ28を下降させ、導電膜12Aと導電膜12Bとを常温接合させた後、垂直ステージ28を上昇させると、導電膜12Bがドナー基板15から剥離し、ガラス基板10側に転写される。
Next, when the
以降、同様の工程を繰り返し、導電膜12A〜12Dの接合が完了した後、ガラス基板10を上部ステージから28から取り外すことでマイクロリアクタ1が形成される。このように常温接合によって導電膜12A〜12Dを接合して積層することで、導電膜12A〜12Dの形状や厚みの変化が少なくなる。
Thereafter, the same process is repeated, and after the joining of the
図5は、Cr膜のエッチングを示し、(a)はエッチング前、(b)はエッチング後を示す部分斜視図である。 5A and 5B are partial perspective views showing the etching of the Cr film, where FIG. 5A is a view before etching and FIG. 5B is a view after etching.
上記したように形成されたマイクロリアクタ1に対し、ガラス基板10と導電膜12Aとの間に設けられたCr膜11を部分的に除去することによって、マイクロリアクタ1内に供給された流体の状態を外部から視認することができる。
By removing the
まず、図2で説明したマイクロリアクタ1の入口123A,123BからCr膜11を除去するためのエッチャントを供給する。エッチング前の状態では、図5(a)に示すように、ガラス基板10と導電膜12Aとの間のCr膜11によって流路121を視認することはできない。しかし、エッチャントがマイクロリアクタ1内の貫通孔120及び流路121,122を介してガラス基板10の裏面に流れ込むと、図5(b)に示すように、流路121に露出した未接合部分のCr膜11がエッチングされて流路121が視認可能になる。
First, an etchant for removing the
(マイクロリアクタの動作)
以下に、マイクロリアクタ1に2つの液体を供給して混合する動作について説明する。
(Operation of microreactor)
Below, the operation | movement which supplies and mixes two liquids to the microreactor 1 is demonstrated.
まず、図2に示す導電膜12Dの下面側から入口123A,123Bに対して液性の異なる液体を同時に供給する。ここでは、第1の液体L1を入口123Aから供給し、第2の液体L2を入口123Bから供給するものとする。
First, liquids having different liquidity are simultaneously supplied from the lower surface side of the
第1の液体L1及び第2の液体L2は、導電膜12Cの混合層に導入され、流路122で混合されて一体となり、貫通孔120から導電膜12Bに供給される。
The first liquid L1 and the second liquid L2 are introduced into the mixed layer of the
混合された液体は、導電膜12Bの貫通層を経て上層に導かれ、貫通孔120から導電膜12Aに供給される。
The mixed liquid is guided to the upper layer through the through layer of the
導電膜12Aに供給された液体は、貫通孔120から流路121に導入され、矩形状に折り返す流路内を移動することによって拡散混合が促進される。観察者は、流路121内を移動する液体の状態について、ガラス基板10の上面10a側から観察することができる。
The liquid supplied to the
流路121から貫通孔120に送り出された液体Lは、導電膜12B及び12Cの貫通孔120を経て導電膜12Dの出口124から液体L3として排出される。
The liquid L sent out from the
[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同様の構成及び機能を有する部分については、同一の符号を付している。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a perspective view showing a microreactor as a fluid element according to a second embodiment of the present invention. In the following description, parts having the same configurations and functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
このマイクロリアクタ1は、ガラス基板10と導電膜12Aとを接合する接合膜としてAl膜31を設けた点において第1の実施の形態と異なっている。また、Al膜31は、流路が設けられる部分が陽極酸化処理に基づいて透明な膜に変化した陽極酸化部31Aとなっている。
The microreactor 1 is different from the first embodiment in that an
図7は、Al膜に対する処理を示し、(a)は処理前、(b)は処理後を示す部分斜視図である。 FIG. 7 is a partial perspective view showing the process for the Al film, where (a) is before the process and (b) is after the process.
Al膜31は、マイクロリアクタ1の形成後に流路内にシュウ酸,リン酸等の電解液を供給し、流路内を電解液で満たした状態でAl膜31を陽極として電気分解することにより、流路121に露出したAl表面がAl2O3からなる透明な陽極酸化部31Aに変化する。図7(a)に示すように、マイクロリアクタ1の形成直後にガラス基板10側から下層の流路が不可視の状態でも、陽極酸化処理を行うことで図7(b)に示すように流路121に接した部分のAlが酸化されて陽極酸化部31Aに変化することにより、ガラス基板10側から流路121が視認可能になる。
The
[第3の実施の形態]
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
[Third embodiment]
FIG. 8 is a perspective view showing a microreactor as a fluidic device according to a third embodiment of the present invention.
このマイクロリアクタ1は、ガラス基板10と導電膜12Aとを接合する接合膜としてSiN膜41を設けた点、図示しないが各導電膜12A〜12Dの表面にAuに代えてAlの薄膜がスパッタリング法によって設けられている点において、第1の実施の形態と異なっている。
In the microreactor 1, a
SiN膜41は、透明であるとともに、Alとの接合性を有することから、導電膜12Aとの接合によってガラス基板10の上面10a側から流路121を視認することが可能になる。なお、SiN膜に代えて、ガラス基板10の表面に予めAl2O3膜を設けたものであっても良い。
Since the
[第4の実施の形態]
図9は、本発明の第4の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
[Fourth embodiment]
FIG. 9 is a perspective view showing a microreactor as a fluidic device according to a fourth embodiment of the present invention.
このマイクロリアクタ1は、第2の実施の形態のマイクロリアクタ1におけるターゲット基板として、ガラス基板10に代えてポリメチルメタクリレートや、ポリカーボネート等の透明樹脂からなる透明樹脂基板50を用いた点において、第2の実施の形態と異なっている。
This microreactor 1 is the second point in that a transparent resin substrate 50 made of a transparent resin such as polymethyl methacrylate or polycarbonate is used instead of the
常温接合によるマイクロリアクタ1の形成では、熱的な制約のある樹脂材料でも、Al膜の様な導電膜でコートすることによりガラスを用いた場合と同等の高い接合強度で接合できる。また、ガラス基板と同様に上面50aから流路の視認が可能な構成を実現できるとともに、形状や厚みの変化が少ないものとできる。 In the formation of the microreactor 1 by room temperature bonding, even a resin material having a thermal restriction can be bonded with a high bonding strength equivalent to the case of using glass by coating with a conductive film such as an Al film. Moreover, it is possible to realize a configuration in which the flow path can be visually recognized from the upper surface 50a as in the case of the glass substrate, and it is possible to reduce changes in shape and thickness.
[第5の実施の形態]
図10は、本発明の第5の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
[Fifth embodiment]
FIG. 10 is a perspective view showing a microreactor as a fluidic device according to a fifth embodiment of the present invention.
このマイクロリアクタ1は、第1の実施の形態のマイクロリアクタ1におけるターゲット基板として、ガラス基板10に代えてサファイア基板60を設けるとともに、表面にAuに代えてAlの薄膜が設けられた導電膜12Aとの間の接合膜を不要にした点において、第1の実施の形態と異なっている。
The microreactor 1 is provided with a sapphire substrate 60 instead of the
サファイア基板60は透明であり、熱的にも安定であるので、ガラス基板と同様に上面60aから流路の視認が可能な構成を実現できるとともに、ガラスを用いた場合と同等の高い接合強度で接合できる。また、半導体プロセスを用いた工程での作業性、加工性に優れる。なお、サファイア基板に代えて、酸化亜鉛やチタン酸ストロンチウムからなる基板であっても良い。
Since the sapphire substrate 60 is transparent and thermally stable, it is possible to realize a configuration in which the flow path can be visually recognized from the
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施が可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることが可能である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. In addition, the constituent elements of the respective embodiments can be arbitrarily combined without departing from the spirit of the present invention.
例えば、マイクロリアクタの形状、導電膜の枚数や厚さ等は、これに限定されるものではないことは勿論である。また、マイクロリアクタを構成する薄膜についても、上記したNi等の導電膜に限定されず、セラミックス等からなる薄膜であっても良い。 For example, it is needless to say that the shape of the microreactor, the number of conductive films, the thickness, and the like are not limited thereto. Further, the thin film constituting the microreactor is not limited to the above-described conductive film such as Ni, and may be a thin film made of ceramics or the like.
電鋳法による導電膜についても、10〜100μmの厚さのもの、特に20〜50μmの厚さのものが多く用いられるが、500μm以上の厚さのものを形成することも可能である。 Regarding the electroconductive film formed by electroforming, one having a thickness of 10 to 100 μm, particularly 20 to 50 μm, is often used, but one having a thickness of 500 μm or more can also be formed.
1…マイクロリアクタ
10…ガラス基板
10a…上面
11…Cr膜
12A…導電膜
12a…上面
12A〜12D…導電膜
15…ドナー基板
15a…上面
20…積層装置
21…真空槽
22…排気口
24A,24B…FAB源
25…下部ステージ
26…上部ステージ
28…垂直ステージ
31…Al膜
31A…陽極酸化部
41…SiN膜
50…透明樹脂基板
50a…上面
60…サファイア基板
60a…上面
120…貫通孔
121,122…流路
123A,123B…入口
124…出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (12)
前記構造体の所定の面に露出した前記流路パターンの少なくとも一部が可視状に設けられるように前記構造体と接合される基板とを有する流体素子。 A structure in which a flow path pattern constituting the flow path is formed;
A fluid element comprising: a substrate bonded to the structure so that at least a part of the flow path pattern exposed on a predetermined surface of the structure is provided in a visible state.
前記薄膜を接合膜を介して透明な第2の基板に順次転写して積層する工程と、
前記薄膜に形成された前記流路パターンが前記第2の基板を透過して視認できるように前記接合膜を処理する工程とを含む積層構造体の製造方法。 Forming a plurality of thin films having a flow path pattern corresponding to the flow path shape on the first substrate;
Sequentially transferring and laminating the thin film to a transparent second substrate through a bonding film;
And a step of processing the bonding film so that the flow path pattern formed in the thin film can be seen through the second substrate.
前記薄膜を透明な接合膜を介して透明な第2の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。 Forming a plurality of thin films having a flow path pattern corresponding to the flow path shape on the first substrate;
And a step of sequentially transferring and laminating the thin film onto a transparent second substrate through a transparent bonding film.
前記薄膜を透明な第2の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。 Forming a plurality of thin films having a flow path pattern corresponding to the flow path shape on the first substrate;
And a step of sequentially transferring and laminating the thin film onto a transparent second substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007318074A JP2009136820A (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Fluid element and method of manufacturing laminated structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007318074A JP2009136820A (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Fluid element and method of manufacturing laminated structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009136820A true JP2009136820A (en) | 2009-06-25 |
Family
ID=40868030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007318074A Pending JP2009136820A (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Fluid element and method of manufacturing laminated structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009136820A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109607471A (en) * | 2018-12-11 | 2019-04-12 | 吉林大学 | The super-micro syringe and preparation method thereof of picoliters magnitude based on patterned surface |
-
2007
- 2007-12-10 JP JP2007318074A patent/JP2009136820A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109607471A (en) * | 2018-12-11 | 2019-04-12 | 吉林大学 | The super-micro syringe and preparation method thereof of picoliters magnitude based on patterned surface |
CN109607471B (en) * | 2018-12-11 | 2020-10-30 | 吉林大学 | Picoliter-scale ultra-micro injector based on patterned surface and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7708950B2 (en) | Microfluidic device | |
US8926782B2 (en) | Laminated microfluidic structures and method for making | |
Lei | Materials and fabrication techniques for nano-and microfluidic devices | |
KR20070108532A (en) | Apparatuses and methods for manipulating droplets on a printed circuit board | |
KR20120030130A (en) | Fluidic devices with diaphragm valves | |
JPWO2007049332A1 (en) | Flow cell and manufacturing method thereof | |
US20060101775A1 (en) | Channel structure and method of manufacturing the same | |
TW201233443A (en) | Multilayer microfluidic probe head with immersion channels and fabrication thereof | |
TW562871B (en) | Method for producing microcomponents | |
JP2006187685A (en) | Microstructure, microreactor, heat exchanger and manufacturing method of microstructure | |
Temiz et al. | ‘Chip-olate’and dry-film resists for efficient fabrication, singulation and sealing of microfluidic chips | |
WO2006080336A1 (en) | Filter and method of manufacturing the same | |
JP4528488B2 (en) | Manufacturing method of laminated structure and laminated structure | |
DE102018112258B4 (en) | ACOUSTOFLUIDIC COMPONENTS AND PROCESSES FOR THEIR MANUFACTURE | |
JP2006122735A (en) | Channel structure and fluid mixing apparatus | |
CA2504080C (en) | A manufacturing method of a microchemical chip made of a resin and a microchemical chip made of a resin by the method | |
JP2009136820A (en) | Fluid element and method of manufacturing laminated structure | |
TW200531919A (en) | Microfluidic chip | |
TW592003B (en) | Method for using a printed circuit substrate to manufacture a micro structure | |
US20140054261A1 (en) | Micro-device on glass | |
Lee et al. | Microfabrication of a nickel mold insert by a modified deep X-ray lithography process and its application to hot embossing | |
JP5832282B2 (en) | Micro mixer | |
TWI252839B (en) | Method of manufacturing microchip and product made by same | |
Phatthanakun et al. | Fabrication of metallic microchannel mold using X-ray LIGA for microfluidic applications | |
JP2021062417A (en) | Manufacturing method of microchannel device, and microchannel device |