JP2010000637A - Method and equipment for manufacturing flow channel chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ流路チップ(以下、単に「流路チップ」という。)の製造方法および流路チップの製造装置に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a microchannel chip (hereinafter simply referred to as “channel chip”) and a manufacturing apparatus of the channel chip.
近年、例えば医療分野やバイオ分野等において、流路チップを用いるケースが多くなりつつある。
流路チップは、樹脂材料等からなる構成基板上に数〜数百μm程度の幅の微細な流路がパターン形成されてなるものである。また、流路チップの中には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の技術を応用して、流路における流体の流れを制御するためのポンプまたはバルブ等が、構成基板上に設けられたものもある。
In recent years, for example, in the medical field and the bio field, there are increasing cases of using flow path chips.
The flow channel chip is formed by patterning a fine flow channel having a width of several to several hundreds μm on a constituent substrate made of a resin material or the like. In addition, some of the flow path chips are provided with a pump or a valve or the like on the constituent substrate for controlling the flow of fluid in the flow path by applying MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. is there.
ところで、流路チップにおける流路パターンは、当該流路チップを製造開発する各社ならではの特徴があり、当該各社のノウハウが詰まった形状となっている。
このような流路パターンを有する流路チップは、一般に、当該流路チップの流路パターンデータを基に、当該流路チップを形成するための金型を機械加工によって製作し、その金型を用いて射出成形加工等を行うことで、その製造が行われる(例えば、特許文献1参照。)。また、その他にも、フォトリソグラフィ技術を利用して流路パターンに対応するマスクを作成し、構成基板上に当該流路パターンの掘り込みを行うことによって、流路チップの製造を行うことが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
By the way, the flow path pattern in the flow path chip has a characteristic unique to each company that manufactures and develops the flow path chip, and has a shape filled with know-how of each company.
In general, a flow path chip having such a flow path pattern is manufactured by machining a mold for forming the flow path chip based on the flow path pattern data of the flow path chip. The production is performed by using the injection molding process or the like (see, for example, Patent Document 1). In addition, it is proposed to manufacture a flow path chip by creating a mask corresponding to the flow path pattern using photolithography technology and digging the flow path pattern on the constituent substrate. (For example, see Patent Document 2).
しかしながら、上述した従来における流路チップの製造方法では、当該流路チップの開発過程において、その流路パターンに変更等が生じた場合に、これに柔軟かつ迅速に対応することが非常に困難となる。
例えば、金型を用いて成形加工を行う製造方法では、流路変更等が発生した場合に、その変更後の流路パターンデータを基に、再度金型を製作し直す必要が生じてしまう。すなわち、一般に金型の製作には多くの時間(例えば、1〜4週間程度。)を要することが広く知られているが、これに伴って流路変更等への対応にも多くの時間を要することになる。したがって、流路変更等に柔軟かつ迅速に対応することが非常に困難となるのである。さらに、金型を用いて成形加工を行う製造方法では、完成した金型を用いて実際に得られた流路チップについて、その流路パターンの検証を行うことになるが、その検証結果について再考された場合には、また同じ手順を経て金型を再製作する必要が生じるため、さらに時間が掛かってしまうことも考えられる。
また、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用して行う製造方法についても、流路変更等が発生した場合には、マスク再製作やエッチング等に時間とコストが掛かってしまうことになる。したがって、必ずしも流路変更等に柔軟かつ迅速に対応し得るとは限らない。
However, in the conventional flow path chip manufacturing method described above, it is very difficult to respond flexibly and quickly to changes in the flow path pattern in the development process of the flow path chip. Become.
For example, in a manufacturing method in which a molding process is performed using a mold, when a flow path change or the like occurs, it becomes necessary to manufacture the mold again based on the changed flow path pattern data. In other words, it is widely known that generally it takes a lot of time (for example, about 1 to 4 weeks) to manufacture the mold, but this also requires a lot of time to deal with the flow path change and the like. It will take. Therefore, it becomes very difficult to respond flexibly and quickly to changes in the flow path and the like. Furthermore, in the manufacturing method in which a molding process is performed using a mold, the channel pattern of the channel chip actually obtained using the completed mold is verified, but the verification result is reconsidered. In such a case, it may be necessary to re-manufacture the mold again through the same procedure, which may take more time.
Further, for example, in a manufacturing method performed using photolithography technology, if a flow path change or the like occurs, it takes time and cost for mask remanufacturing or etching. Therefore, it is not always possible to respond flexibly and quickly to changes in the flow path or the like.
そこで、本発明は、流路パターンの変更等にも柔軟かつ迅速に対応することを可能とする流路チップの製造方法および流路チップの製造装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a flow path chip manufacturing method and a flow path chip manufacturing apparatus that can flexibly and quickly cope with changes in flow path patterns and the like.
本発明は、上記目的を達成するために案出された流路チップの製造方法で、流路チップの構成基板上に転写するパターンが転写後と逆の凹凸で刻んであるスタンパを形成するスタンパ形成工程と、前記構成基板の外形に対応するキャビティの少なくとも一面を構成するように当該キャビティを形成する一対の金型に対して前記スタンパ形成工程で形成した前記スタンパの取り付けを行い、当該一対の金型および当該スタンパを用いた成形加工を行って、前記流路チップを得る成形加工工程とを含む。 The present invention provides a flow path chip manufacturing method devised to achieve the above object, wherein a stamper that forms a stamper in which a pattern to be transferred onto a constituent substrate of the flow path chip is carved with unevenness opposite to that after transfer is formed. And attaching the stamper formed in the stamper forming step to a pair of molds forming the cavity so as to constitute at least one surface of the cavity corresponding to the outer shape of the component substrate. A molding process for obtaining the flow channel chip by performing molding using the mold and the stamper.
上記手順の流路チップの製造方法によれば、一対の金型およびスタンパを用いた成形加工を行って流路チップを得る。すなわち、一対の金型によって形成されるキャビティ内に流路チップの形成材料を送り込んで硬化させることによって、当該キャビティによって画定される形状の流路チップを形成する。このとき、キャビティの少なくとも一面はスタンパによって構成されるので、形成される流路チップには、当該スタンパに刻んである凹凸パターンが転写されることになる。したがって、例えば流路チップの構成基板上に転写すべきパターンに変更等が発生した場合であっても、一対の金型に対して取り付けるスタンパのみを再製作することで対応でき、当該金型を再製作する必要が生じることはない。 According to the flow path chip manufacturing method of the above procedure, a flow path chip is obtained by performing a molding process using a pair of molds and a stamper. That is, a flow path chip having a shape defined by the cavities is formed by feeding and curing the flow channel chip forming material into a cavity formed by a pair of molds. At this time, since at least one surface of the cavity is constituted by the stamper, the uneven pattern engraved in the stamper is transferred to the formed flow path chip. Therefore, for example, even when there is a change in the pattern to be transferred onto the constituent substrate of the flow path chip, it can be dealt with by remanufacturing only the stamper attached to the pair of molds. There is no need to remanufacture.
本発明によれば、例えば流路チップの流路パターンに変更等が生じても、スタンパのみを再製作することで対応できるので、金型やマスク等を再製作する場合に比べて、要する時間やコスト等を削減することができる。したがって、流路パターンの変更等にも柔軟かつ迅速に対応することが可能となる。
このことは、短期間での種々のパターン検証が可能になることを意味する。つまり、本発明によれば、流路チップの流路パターンについて、その確認や検証等のための時間短縮が可能となる。したがって、当該流路パターンの開発をスムーズに行うことが実現可能になることも期待される。
According to the present invention, for example, even if the flow path pattern of the flow path chip is changed, it can be dealt with by remanufacturing only the stamper. And costs can be reduced. Therefore, it is possible to respond flexibly and quickly to changes in the flow path pattern and the like.
This means that various patterns can be verified in a short period of time. That is, according to the present invention, it is possible to shorten the time for confirmation and verification of the flow path pattern of the flow path chip. Therefore, it is expected that the flow path pattern can be smoothly developed.
以下、図面に基づき本発明に係る流路チップの製造方法および流路チップの製造装置について説明する。 Hereinafter, a flow path chip manufacturing method and a flow path chip manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
〔流路チップの構成例〕
先ず、流路チップの構成例について説明する
図1は、流路チップの構成例を示す斜視図である。
図例のように、流路チップ1は、平面矩形状の板状部材からなる構成基板2を備えて構成されている。そして、構成基板2の少なくとも一方の面上には、数〜数百μm程度の幅の微細な流路3がパターン形成されている。流路3は、流体が流れる経路となるように、断面凹状に掘り込まれて形成されたものである。なお、構成基板2上には、流路3の他に、当該流路3における流体の流れを制御するためのポンプまたはバルブ等(ただし不図示)が設けられていてもよい。
このような構成の流路チップ1は、例えば医療分野やバイオ分野等において、流路3を流れる薬液等の流体につき、その分析、混合、反応、分離等の化学的操作に使用される。
[Configuration example of channel chip]
First, a configuration example of a channel chip will be described. FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a channel chip.
As shown in the figure, the flow channel chip 1 includes a constituent substrate 2 made of a planar rectangular plate-like member. A fine flow path 3 having a width of about several to several hundreds μm is formed on at least one surface of the constituent substrate 2 in a pattern. The flow path 3 is formed by digging into a concave cross section so as to be a path through which a fluid flows. In addition to the flow path 3, a pump, a valve, or the like (not shown) for controlling the flow of fluid in the flow path 3 may be provided on the component substrate 2.
The flow path chip 1 having such a configuration is used for chemical operations such as analysis, mixing, reaction, and separation of a fluid such as a chemical flowing through the flow path 3 in the medical field, the bio field, and the like.
〔流路チップの製造方法〕
次に、以上のような構成の流路チップ1の製造方法について説明する。ここでは、樹脂材料からなる流路チップ1を、射出成形を利用して製造する場合を例に挙げる。
図2は、本発明に係る流路チップの製造方法の手順の一具体例を示す説明図である。
[Manufacturing method of channel chip]
Next, a method for manufacturing the flow path chip 1 having the above configuration will be described. Here, a case where the flow path chip 1 made of a resin material is manufactured using injection molding will be described as an example.
FIG. 2 is an explanatory view showing a specific example of the procedure of the flow channel chip manufacturing method according to the present invention.
例えば、図2(a)に示すように、構成基板2の両面に流路3が形成されてなる流路チップ1を製造する場合について考える。このような流路チップ1の製造にあたっては、先ず、当該流路チップ1の形状を特定する三次元CAD(Computer Aided Design)データを用意する。当該三次元CADデータは、流路チップ1の開発設計時に作成したものを用いればよい。 For example, as shown in FIG. 2A, consider the case of manufacturing a channel chip 1 in which channels 3 are formed on both surfaces of a component substrate 2. In manufacturing such a channel chip 1, first, three-dimensional CAD (Computer Aided Design) data for specifying the shape of the channel chip 1 is prepared. As the three-dimensional CAD data, data created at the time of development and design of the flow channel chip 1 may be used.
そして、三次元CADデータを用意したら、その三次元CADデータを基に、流路チップ1における流路3の形成面の形状を特定する三次元データを、それぞれの形成面について作成する。具体的には、用意した三次元CADデータから各形成面についての形状データ部分を抽出し、その形状データ部分を後述する光造形装置で処理可能なファイル形式のデータに変換することで、流路3の形成面についての三次元データを作成する。なお、光造形装置で処理可能なファイル形式としては、例えばSTL(Standard Triangulated LanguageまたはSTereo Lithography)ファイルフォーマットによるものが挙げられる。 When three-dimensional CAD data is prepared, three-dimensional data for specifying the shape of the formation surface of the flow channel 3 in the flow channel chip 1 is created for each formation surface based on the three-dimensional CAD data. Specifically, a shape data portion for each forming surface is extracted from the prepared three-dimensional CAD data, and the shape data portion is converted into data in a file format that can be processed by an optical modeling apparatus to be described later. Three-dimensional data about the formation surface 3 is created. In addition, as a file format which can be processed with an optical modeling apparatus, the thing by the STL (Standard Triangulated Language or STereo Lithography) file format is mentioned, for example.
その後は、作成した三次元データを用いて、光造形装置による光造形を行う。光造形とは、液状の光硬化樹脂(例えば、紫外光に反応し硬化する紫外線硬化樹脂。)を光造形装置が照射するレーザ光を使用して硬化させ積層することで、当該光造形装置に入力された三次元データと寸分違わぬ精密な立体物を作成する技術である。このような光造形を行う光造形装置としては、公知のものを用いればよい。
この光造形を行うと、光造形装置は、図2(c)に示すように、流路チップ1の構成基板2上に形成される流路3とは逆の凹凸形状を有するスタンパ4を形成することになる。すなわち、光造形装置では、入力された三次元データを用いて光造形によるスタンパ形成工程を実行し、これにより流路チップ1を製造するために必要となるスタンパ4を形成するのである。
Thereafter, optical modeling is performed by the optical modeling apparatus using the created three-dimensional data. Stereolithography is a method of curing and laminating a liquid photocuring resin (for example, an ultraviolet curable resin that cures in response to ultraviolet light) using laser light emitted by the stereolithography apparatus. This is a technology for creating precise three-dimensional objects that are exactly the same as the input 3D data. As an optical modeling apparatus for performing such optical modeling, a known apparatus may be used.
When this stereolithography is performed, the stereolithography apparatus forms a
図3は、スタンパ形成工程を経て形成されるスタンパの一具体例を示す説明図である。
スタンパ形成工程で形成されるスタンパ4は、流路チップ1における流路3とは逆の凹凸形状を有するものである。
具体的には、例えば構成基板2上に凹状の流路3を形成する場合であれば、スタンパ4には、図3(a)に示すように、当該凹状に対応する凸形状部4aが形成される。したがって、凹状の流路3を形成する場合であれば、スタンパ4は、当該流路3を形成するための、いわゆる「雄型」として機能することになる。
ただし、スタンパ4は、凸形状部4aを有したものに限定されることはない。例えば、構成基板2上に凸形状を形成する場合であれば、スタンパ4は、当該凸形状に対応する凹形状部が形成され、これによりいわゆる「雌型」として機能することになる。
つまり、スタンパ4は、流路チップ1の構成基板2上に転写する流路3の形成パターンが、当該転写後とは逆の凹凸で刻まれたものである。
なお、スタンパ4は、流路チップ1に対するパターン形成を行うためのものであるから、その外径形状については特に限定されるものではないが、例えば図3(a)に示した如く、形成すべき流路チップ1と同一の平面矩形状とすることが考えられる。また、スタンパ4については、例えば図3(b)に示すように、円盤状の台座4b上の所定位置に接着等によって固定され、これによりミラースタンパ4cと呼ばれるモジュールを構成するものであってもよい。
FIG. 3 is an explanatory view showing a specific example of a stamper formed through a stamper forming step.
The
Specifically, for example, when the concave flow path 3 is formed on the component substrate 2, the
However, the
That is, the
Note that the
ところで、スタンパ4は、上述したように光造形によって形成されるものであるが、後述するように流路チップ1を形成するための射出成形に用いられる。したがって、スタンパ4は、光造形で用いる光に対する硬化性を有し、かつ、射出成形における成形温度に対する耐熱性を有した樹脂材料を用いて、形成されているものとする。
このような樹脂材料としては、射出成形で用いる成形樹脂材料より高いガラス転移温度Tgであって分子量の高い硬化樹脂を選定して用いることが考えられる。例えば、成形樹脂材料が環状オレフィンコポリマー(COC)であれば、一般的なガラス転移温度Tgは70〜145℃であることから、これよりガラス転移温度Tgが高く、分子量がある程度高いものを、スタンパ4を形成する樹脂材料として用いればよい。
さらに具体的には、スタンパ4を形成する樹脂材料としては、以下に述べるようなものが挙げられる。例えば、光造形で用いられる紫外線硬化樹脂としては、光重合性オリゴマ−またはモノマー、反応性希釈剤および光重合開始剤からなり、必要に応じて光重合助剤、添加剤、着色剤等を配合する。硬化の反応機構としてはラジカル重合反応またはカチオン重合反応がある。前者はアクリロイル基やビニル基が官能基であり、後者はエポキシ基やビニルエーテル基が官能基となる。光重合性オリゴマ−またはモノマーの種類としてはウレタンアクリレ−ト系、エポキシアクリレ−ト系、エステルアクリレ−ト系、アクリレ−ト系、エポキシ系、ビニルエーテル系、オキセタン系のいずれを用いてもよいが、いずれの場合も成形温度に対して必要なガラス転移温度Tg(すなわち、射出成形で用いる成形樹脂材料より高いガラス転移温度Tg。)が確保されているものとする。
Incidentally, the
As such a resin material, it is conceivable to select and use a cured resin having a glass transition temperature Tg higher than that of a molding resin material used in injection molding and having a high molecular weight. For example, if the molding resin material is a cyclic olefin copolymer (COC), the general glass transition temperature Tg is 70 to 145 ° C. Therefore, a material having a glass transition temperature Tg higher than that and a molecular weight somewhat higher than this is used. What is necessary is just to use as a resin material which forms 4.
More specifically, examples of the resin material for forming the
以上のようなスタンパ形成工程を経てスタンパ4を形成した後は、図2(d)に示すように、当該スタンパ4における凹凸の形成面上に、金属膜5を成膜する。すなわち、スタンパ形成工程の後、当該スタンパ形成工程で形成したスタンパ4を用いた射出成形を行う前に、金属膜5を成膜する表面処理工程を実行し、これにより当該スタンパ4おける凹凸の形成面に対して当該金属膜5を積層させるのである。
この金属膜5の成膜は、射出成形後の成形品との剥離性改善のために行う。したがって、成膜する金属膜5は、射出成形に供する成形材料、すなわち流路チップ1の形成材料、に対して、剥離性を有しているものとする。
このような剥離性を有した金属膜5としては、例えば、クロムスパッタ膜、ニッケルスパッタ膜、ニッケル電鋳膜、クロムメッキ膜、無電解ニッケルメッキ膜、白金スパッタ膜、金スパッタ膜、シリコンスパッタ膜、または、これらを適宜組み合わせたもの等が挙げられる。さらに具体的には、例えば、クロムメッキをした後に金スパッタを行って得られる膜や、さらに表層を硬化すべく無電解ニッケルメッキを施した後にニッケル電鋳を行って得られる膜等が、具体例として挙げられる。
なお、金属膜5を成膜するための処理(スパッタ処理、メッキ処理、電鋳処理等)自体については、公知技術を利用して行えばよいため、ここではその説明を省略する。
After forming the
The
Examples of the
In addition, about the process (sputtering process, plating process, electroforming process etc.) itself for forming the
図4は、表面処理工程で行う表面処理とその処理結果の具体例を示す説明図である。
図4(a)には、スタンパ4の凹凸形成面上に成膜する金属膜5となり得るものの種類とその膜厚の具体例を示している。
また、図4(b)には、図4(a)に示した各膜についての剥離特性について、当該各膜が成膜されていない場合との比較において、その具体例を示している。なお、図中に示した剥離特性の評価結果は、転写後の雄型流路の状態変化を見て目視判断したものである。
FIG. 4 is an explanatory view showing a specific example of the surface treatment performed in the surface treatment step and the treatment result.
FIG. 4A shows a specific example of the types and thicknesses of the
FIG. 4B shows a specific example of the peeling characteristics of each film shown in FIG. 4A in comparison with the case where each film is not formed. In addition, the evaluation result of the peeling characteristics shown in the figure is determined visually by looking at the change in the state of the male channel after transfer.
以上のような表面処理工程による金属膜5の成膜後は、図2(e)に示すように、当該金属膜5が成膜されたスタンパ4を、流路チップ1を製造するための射出成形を行う射出成形装置における成形加工部に取り付ける。さらに詳しくは、当該射出成形装置の成形加工部に装着された一対の金型6に対して、スタンパ4の取り付けを行う。
一対の金型6は、一般に、固定側金型と可動側金型とからなる。そして、それぞれが所定の位置関係にある状態で、成形品の外形形状を画定する空洞部分であるキャビティ7を形成するようになっている。
このような一対の金型6に対するスタンパ4の取り付けは、当該スタンパ4における金属膜5の成膜面、すなわち凹凸形成面が、キャビティ7の少なくとも一面を構成するように、行われるものとする。「少なくとも一面」とは、流路チップ1における流路3の形成面に対応したものである。したがって、構成基板2の両面に流路3を形成する場合であれば、これに対応して、キャビティ7における二面を構成するように、スタンパ4の取り付けが行われるものとする。
そして、スタンパ4の取り付けが完了すると、その後は、キャビティ7内に流路チップ1の形成材料を送り込んで硬化させる。つまり、一対の金型6に対するスタンパ4の取り付けが行われた射出成形装置では、当該一対の金型6および当該スタンパ4を用いた射出成形加工を行う成形加工工程を実行する。
After the formation of the
The pair of
The
When the attachment of the
図5は、成形加工工程の実行条件の具体例を示す説明図である。
図例のように、射出成形装置では、型温度50℃、樹脂温度(ノズル)250〜270℃、型締め力12t、樹脂の種類が環状オレフィンポリマー(COP)といった条件で、射出成形加工を行うことが考えられる。ただし、ここで示した条件は一具体例に過ぎず、例えば樹脂の種類としてCOCを用いるといったように適宜変更しても構わない。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of execution conditions for the molding process.
As shown in the figure, in the injection molding apparatus, injection molding is performed under conditions such as a mold temperature of 50 ° C., a resin temperature (nozzle) of 250 to 270 ° C., a clamping force of 12 t, and a resin type of cyclic olefin polymer (COP). It is possible. However, the condition shown here is only a specific example, and may be appropriately changed, for example, COC is used as the type of resin.
以上のような成形加工工程を経ることで、図2(f)に示すような流路チップ1の成型品が得られることになる。 Through the molding process as described above, a molded product of the channel chip 1 as shown in FIG. 2F is obtained.
〔流路チップの製造装置〕
次に、以上のような手順の製造方法を実行する流路チップ1の製造装置について、特にここでは成形加工工程を実行する射出成形装置を例に挙げて説明する。
[Channel chip manufacturing equipment]
Next, the manufacturing apparatus of the flow channel chip 1 that executes the manufacturing method of the above procedure will be described by taking an injection molding apparatus that executes a molding process as an example.
図6は、本発明に係る流路チップの製造装置の一つである射出成形装置の要部構成例を示す説明図である。
図例の射出成形装置は、一対の金型6として、固定側金型6aと、可動側金型6bと、を備えている。そして、必要に応じて、可動側金型6bの位置を可動させ得るようになっている。これらの各金型6a,6bは、いずれも、射出成形装置で成形する流路チップ1の構成基板2の外形に対応するキャビティ7を形成するものである。
FIG. 6 is an explanatory view showing a configuration example of a main part of an injection molding apparatus which is one of the flow channel chip manufacturing apparatuses according to the present invention.
The injection molding apparatus shown in the figure includes a fixed
このうち、固定側金型6aの側には、キャビティ7の一面を構成するように、ミラースタンパ4cが取り付けられるようになっている。すなわち、ミラースタンパ4cの取り付けによって、当該ミラースタンパ4cにおけるスタンパ4が、キャビティ7の一面を構成するようになっている。なお、ミラースタンパ4cは、図示しない固定部品によって固定される。この固定部品は、公知技術を利用して構成すればよいが、固定側金型6aに対してミラースタンパ4cを着脱可能に取り付けるように構成されているものとする。
Among these, the
一方、可動側金型6bの側には、ミラースタンパ4cと対向するキャビティ7の一面を構成するように、スタンパ4が取り付けられるようになっている。すなわち、スタンパ4の取り付けによって、当該スタンパ4がミラースタンパ4cとは別のキャビティ7の一面を構成するようになっている。
可動側金型6bの側に取り付けられるスタンパ4は、当該可動側金型6bの一部を構成する係止爪部6cを利用して行うものとする。つまり、スタンパ4は、可動側金型6bにおける当該スタンパ4の取り付け面と、当該可動側金型6bの一部を構成する係止爪部6cとに挟持されることによって、当該取り付け面上の所定位置に固定されるようになっている。
さらに、可動側金型6bにおけるスタンパ4の取り付け面には、当該スタンパ4に対する真空吸着を行うために吸着穴8が形成されている。そして、その吸着穴8を利用した真空吸着を、スタンパ4の固定の際に併用するようになっている。
このように、スタンパ4は、可動側金型6bの係止爪部6cおよび吸着穴8を利用した真空吸着によって、可動側金型6bに対して着脱可能に取り付ける。
On the other hand, the
The
Furthermore, a suction hole 8 is formed on the mounting surface of the
As described above, the
つまり、各金型6a,6bに対しては、スタンパ4またはミラースタンパ4cが、着脱可能に取り付けられるようになっている。
That is, the
また、各金型6a,6b並びにミラースタンパ4cおよびスタンパ4によって構成されるキャビティ7には、ランナー11およびスプール12が連通している。そして、これらランナー11およびスプール12を通じて、キャビティ7内に流路チップ1の形成材料が送り込まれるようになっている。
さらに、可動側金型6bの側には、一般的な射出成形装置が備えるエジェクタプレート戻しピン13、製品エジェクトピン14、エジェクタプレート15、スプールエジェクトピン16およびエジェクタプレート戻しスプリング17等からなるエジェクタ機構が設けられている。そして、そのエジェクタ機構を利用して、射出成形後の成形品である流路チップ1のキャビティ7内からの取り出しを行うようになっている。
つまり、射出成形装置では、ランナー11およびスプール12並びに上述したエジェクタ機構を備えており、これらが一対の金型6並びにミラースタンパ4cおよびスタンパ4を用いた成形加工を行う成形加工部として機能するようになっている。
In addition, a
Further, on the
That is, the injection molding apparatus includes the
以上のような構成の射出成形装置では、固定側金型6aの側にミラースタンパ4cが取り付けられ、可動側金型6bの側にスタンパ4が取り付けられた後に、流路チップ1の成形加工工程を実行する。すなわち、各金型6a,6b並びにミラースタンパ4cおよびスタンパ4によって構成されるキャビティ7内に、ランナー11およびスプール12を通じて、流路チップ1の形成材料を送り込んで硬化させる。これにより、当該キャビティ7によって画定される形状の流路チップ1を成形する。そして、流路チップ1の成形後は、エジェクタ機構を利用して、当該流路チップ1のキャビティ7内からの取り出しを行う。
In the injection molding apparatus configured as described above, after the
このとき、流路チップ1の形状を画定するキャビティ7は、当該流路チップ1の流路形成面に対応する二面が、ミラースタンパ4cおよびスタンパ4のそれぞれによって構成されている。したがって、そのキャビティ7内で成形される流路チップ1には、ミラースタンパ4cおよびスタンパ4に刻んである凹凸パターンが、各面に転写されることになる。つまり、流路チップ1の構成基板2の外形形状については、当該外形に対応するキャビティ7を形成する一対の金型6に依存して成形されることになるが、当該構成基板2における流路形成面については、ミラースタンパ4cおよびスタンパ4のそれぞれに形成されている凹凸形状に依存して成形されることになる。
At this time, the
〔本実施形態における作用効果〕
以上に説明したように、本実施形態における流路チップ1の製造方法によれば、スタンパ形成工程を経た後に、そのスタンパ形成工程で形成したスタンパ4を用いて、当該流路チップ1を得る成形加工工程を実行する。また、本実施形態における流路チップ1の製造装置では、一対の金型6並びにミラースタンパ4cおよびスタンパ4を用いた成形加工を行って当該流路チップ1を得るが、その成形加工に用いるミラースタンパ4cおよびスタンパ4が着脱可能に取り付けられている。
したがって、例えば流路チップ1の構成基板2上に転写すべきパターンに変更等が発生した場合であっても、一対の金型6に対して取り付けるミラースタンパ4cまたはスタンパ4のみを再製作することで対応でき、当該金型6を再製作する必要が生じることはない。つまり、例えば流路チップ1の流路パターンに変更等が生じても、ミラースタンパ4cまたはスタンパ4のみを再製作することで対応できるので、金型やマスク等を再製作する場合に比べて、要する時間やコスト等を削減することができ、当該変更等に柔軟かつ迅速に対応し得るようになる。
このことは、流路チップ1について、短期間での種々のパターン検証が可能になることを意味する。つまり、流路チップ1の流路パターンについて、その確認や検証等のための時間短縮が可能となる。したがって、当該流路パターンについての開発をスムーズに行うことが実現可能になることが期待される。
[Operational effects in this embodiment]
As described above, according to the method for manufacturing the flow channel chip 1 in the present embodiment, after the stamper forming step, the flow channel chip 1 is obtained by using the
Therefore, for example, even when the pattern to be transferred onto the constituent substrate 2 of the flow path chip 1 is changed, only the
This means that various pattern verifications can be performed in a short period for the flow path chip 1. That is, it is possible to shorten the time for confirmation and verification of the flow path pattern of the flow path chip 1. Therefore, it is expected that smooth development of the flow path pattern can be realized.
また、本実施形態では、スタンパ形成工程において、スタンパ4を光造形によって形成している。すなわち、最終的な造形対象物である流路チップ1ではなく、当該流路チップ1における流路3を形成する際の「雄型」または「雌型」として機能するスタンパ4を、光造形によって形成している。
したがって、流路3のパターンが微細かつ複雑なものであっても、光造形を利用することで、当該パターンに対応する立体物であるスタンパ4を容易かつ迅速に形成することができ、この点に依っても流路チップ1の流路パターン開発をスムーズに行うことが実現可能になる。
なお、本実施形態ではスタンパ4を光造形によって形成する場合を例に挙げたが、当該スタンパ4の形成は、光造形以外の公知技術を利用して行っても構わない。
In the present embodiment, the
Therefore, even if the pattern of the flow path 3 is fine and complicated, the
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光造形を利用したスタンパ4の形成にあたり、当該形成を、光造形で用いる光に対する硬化性を有し、かつ、成形加工工程における射出成形温度に対する耐熱性を有した樹脂材料を用いて行っている。
したがって、スタンパ形成工程で形成したスタンパ4を、そのまま成形加工工程において用いることが可能となり、この点に依っても流路チップ1の流路パターン開発をスムーズに行うことが実現可能になる。
Further, in the present embodiment, in forming the
Therefore, the
また、本実施形態では、スタンパ形成工程でスタンパ4を形成した後、当該スタンパ4を用いた成形加工工程を行う前に、当該スタンパ4における凹凸形成面に金属膜5を成膜する表面処理工程を実行するようになっている。
したがって、スタンパ形成工程で形成したスタンパ4を、そのまま成形加工工程において用いる場合であっても、当該スタンパ4について、成形加工工程での射出成形加工に供する流路チップ1の形成材料に対する剥離性を十分に確保し得るようになり、射出成形加工の剥離不良等の不具合発生を未然に防止することができる。
なお、表面処理工程は、必須の工程ではなく、場合によっては省略しても構わない。
Further, in the present embodiment, after the
Therefore, even when the
The surface treatment process is not an essential process and may be omitted depending on circumstances.
また、本実施形態では、成形加工工程でのスタンパ4の取り付けを、可動側金型6bの一部を構成する係止爪部6cを利用して行うようになっている。すなわち、係止爪部6cは、可動側金型6bの一部を構成しており、流路チップ1の外径形状を画定する当該可動側金型6bとしての機能と、スタンパ4の取り付け固定を行う固定具としての機能とを、兼用するようになっている。
したがって、スタンパ4を着脱可能に取り付ける場合であっても、当該スタンパ4の固定に必要となる固定力(取り付け状態の保持力)を確保しつつ、そのための構成が複雑化してしまうのを極力抑制することができる。
In the present embodiment, the
Therefore, even when the
さらに、本実施形態では、係止爪部6cを利用したスタンパ4の取り付け固定に加えて、当該スタンパ4に対する真空吸着を併用するようになっている。したがって、スタンパ4の固定に必要となる固定力(取り付け状態の保持力)を十分に確保し得るようになる。
Furthermore, in this embodiment, in addition to the attachment and fixing of the
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、本実施形態では、流路チップ1における構成基板2の両面(表裏面)のそれぞれに流路3を形成する場合を例に挙げたが、いずれか一方の面のみに流路3を形成する場合であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。その場合には、流路3の形成面に対応して、スタンパ4がキャビティ7の少なくとも一面を構成するように、当該スタンパ4についての取り付けを行えばよい。
また、本実施形態では、成形加工工程にて射出成形を行う場合を例に挙げたが、当該射出成形ではなく、他の公知の成形技術を用いる場合であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
さらに、本実施形態では、スタンパ4の取り付けに係止爪部6cを利用したり吸着穴8による真空吸着を併用したりする場合を例に挙げたが、他の公知技術を利用して当該取り付けを行うことも実現可能である。他の公知技術を利用した取り付けとしては、ネジ等の締結具を利用したものや、接着剤または粘着剤を利用したもの等が挙げられる。
In the present embodiment, the preferred specific examples of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the contents, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.
For example, in the present embodiment, the case where the flow path 3 is formed on each of both surfaces (front and back surfaces) of the constituent substrate 2 in the flow path chip 1 is described as an example, but the flow path 3 is formed only on one of the surfaces. Even in this case, the present invention can be applied in exactly the same manner. In that case, the
Further, in the present embodiment, the case where injection molding is performed in the molding process has been described as an example, but the present invention is exactly the same even when other known molding techniques are used instead of the injection molding. It is possible to apply.
Furthermore, in this embodiment, the case where the locking
1…流路チップ、2…構成基板、3…流路、4…スタンパ、4c…ミラースタンパ、5…金属膜、6…金型、6a…固定側金型6ab…可動側金型6bc…係止爪部、7…キャビティ、8…吸着穴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path chip, 2 ... Constituent board, 3 ... Flow path, 4 ... Stamper, 4c ... Mirror stamper, 5 ... Metal film, 6 ... Mold, 6a ... Fixed side mold 6ab ... Movable side mold 6bc ... Stopper, 7 ... cavity, 8 ... suction hole
Claims (7)
前記構成基板の外形に対応するキャビティの少なくとも一面を構成するように当該キャビティを形成する一対の金型に対して前記スタンパ形成工程で形成した前記スタンパの取り付けを行い、当該一対の金型および当該スタンパを用いた成形加工を行って、前記流路チップを得る成形加工工程と
を含む流路チップの製造方法。 A stamper forming step of forming a stamper in which a pattern to be transferred onto the constituent substrate of the flow path chip is engraved with irregularities opposite to those after transfer; and
The stamper formed in the stamper forming step is attached to a pair of molds forming the cavity so as to configure at least one surface of the cavity corresponding to the outer shape of the component substrate, the pair of molds and the pair of molds A flow path chip manufacturing method including: a flow forming process by performing a forming process using a stamper to obtain the flow path chip.
請求項1記載の流路チップの製造方法。 The flow path chip manufacturing method according to claim 1, wherein in the stamper forming step, the stamper is formed by stereolithography.
請求項2記載の流路チップの製造方法。 The stamper is formed in the stamper forming step using a resin material that has curability to light used in the optical shaping and has heat resistance against a molding temperature in the molding process. A manufacturing method of a channel chip.
を含む請求項1から3のいずれか1項に記載の流路チップの製造方法。 After the stamper is formed in the stamper forming step, before the molding process using the stamper is performed, the flow path chip that is subjected to the molding process in the molding process on the uneven surface of the stamper. The manufacturing method of the flow-path chip | tip of any one of Claim 1 to 3 including the surface treatment process which forms the metal film which has the peelability with respect to the forming material.
請求項1から4のいずれか1項に記載の流路チップの製造方法。 The flow path chip manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the stamper is attached in the molding process by using a locking claw portion that constitutes a part of the mold.
請求項5記載の流路チップの製造方法。 The manufacturing method of the flow-path chip according to claim 5, wherein vacuum stamping with respect to the stamper is used together with the attachment of the stamper in the molding process.
前記キャビティの少なくとも一面を構成するように前記一対の金型に対して着脱可能に取り付けられ、前記構成基板上に転写するパターンが転写後と逆の凹凸で刻んであるスタンパと、
前記一対の金型および前記スタンパを用いた成形加工を行って前記流路チップを得る成形加工部と
を備える流路チップの製造装置。 A pair of molds forming a cavity corresponding to the outer shape of the substrate of the flow path chip;
A stamper that is detachably attached to the pair of molds so as to constitute at least one surface of the cavity, and a pattern to be transferred onto the component substrate is engraved with concavities and convexities opposite to those after transfer;
A flow channel chip manufacturing apparatus comprising: a molding processing unit that obtains the flow channel chip by performing a molding process using the pair of molds and the stamper.
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