JP2014206512A - マイクロ流路チップ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率が良好で位置精度の高いマイクロ流路チップ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のマイクロ流路チップは、貫通孔が施された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの表面に設けられた導体配線パターンと、前記導体配線パターン上を含む絶縁性フィルム上に形成されたソルダレジストパターンと、前記ソルダレジストパターン上に接着されたポリイミドフィルムを備えたマイクロ流路チップにおいて、前記ソルダレジストパターンは、流路を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソルダレジストを用いて流路を形成するマイクロ流路チップ及びその製造方法に関するものである。

近年、再生医療分野において特定の細胞を分析/分取するためにマイクロ流路チップが使用されている。この分野の更なる発展に伴いマイクロ流路チップの需要拡大が期待される。

例えば、第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、第１の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成され、第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、第１の非接着薄膜層に接し第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設され、第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されたマイクロ流路チップが知られている。

また、この他にもマイクロ流路または貫通孔または導体配線パターンを有する５層のフィルムからなるマイクロ流路チップが存在する。

図３に従来のマイクロ流路チップの主要な構成を示す。

第１層１０１、第５層１０５は貫通孔１０６を有するポリイミドフィルムからなる。この貫通孔１０６はフォトエッチング法によって形成される。

また、第２層１０２、第４層１０４は熱可塑性フィルムからなり、マイクロ流路１０７と貫通孔１０６を有するものである。このマイクロ流路１０７と貫通孔１０６はフォトエッチング法によって形成される。

そして、第３層１０３は絶縁性フィルムの両面に導体配線パターン１０９と微細貫通孔１０８と貫通孔１０６を有したフィルムである。この導体配線パターン１０９は絶縁性フィルムの表裏両面の導体を、例えばフォトエッチング法などによってパターン加工して形成されたもので主に電気的配線のための配線パターンである。微細貫通孔１０８はレーザー光の照射によって形成されるものである。貫通孔１０６はフォトエッチング法によって形成される。

第１層１０１、第２層１０２、第３層１０３、第４層１０４、第５層１０５は夫々形成された後、個片化され図３のように積み重ねられ、真空状態で金型を使用して熱と圧力を加えて貼り合わせることによりマイクロ流路チップが形成される。

特再公表２００８−４５７２号公報

しかし、従来の製造方法では各層となるフィルムを個片化後、真空中に金型で熱と圧力を加えて貼り合わせるため生産効率が悪いという問題があった。

また、第１層〜第５層を同時に貼り合わせるので、マイクロ流路が形成された層１０２、１０４とその他の層１０１、１０３、１０５と精度良く貼り合わせるのが困難であった。さらに、貼り合わせは２００℃以上の高温下で行われるため、各層が熱膨張しマイクロ流路の寸法が変化するという問題があった。

そこで、本発明は、生産効率が良好で位置精度の高いマイクロ流路チップ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のマイクロ流路チップは、貫通孔が施された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの表面に設けられた導体配線パターンと、前記導体配線パターン上を含む絶縁性フィルム上に形成されたソルダレジストパターンと、前記ソルダレジストパターン上に接着されたポリイミドフィルムを備えたマイクロ流路チップにおいて、前記ソルダレジストパターンは流路を含む。

本発明の請求項２に記載のマイクロ流路チップは、請求項１に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記流路は、前記ソルダレジストパターンの厚さの３倍以上の幅を有する。

本発明の請求項３に記載のマイクロ流路チップの製造方法は、絶縁性フィルムに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記絶縁性フィルムの表裏面に形成された導体膜をエッチングにより除去して導体配線パターンを形成する導体配線パターン形成工程と、前記導体配線パターン上にソルダレジストを設け、流路を含むパターンを形成するソルダレジストパターン形成工程と、前記ソルダレジストパターンに接着剤を介してポリイミドフィルムを貼り付けるポリイミドフィルム貼り付け工程を有する。

本発明の請求項４に記載のマイクロ流路チップの製造方法は、請求項３に記載のマイクロ流路チップの製造方法において、前記流路は、前記ソルダレジストパターンの厚さの３倍以上の幅を有する。

本発明の請求項５に記載のマイクロ流路チップの製造方法は、請求項３または４に記載のマイクロ流路チップの製造方法において、前記ソルダレジストパターン形成工程の後に、前記ソルダレジストパターンから露出する前記導体配線パターンにめっきを施す工程をさらに含む。

本発明によれば、マイクロ流路チップを形成する層を順次連続的に形成することが可能となるため、生産効率を良くすることができる。

また、流路が露光装置によるパターン焼付けによって形成されるため、位置精度を向上させることができる。

図１は本発明のマイクロ流路チップの断面図である。 図２は本発明のマイクロ流路チップの製造方法を示す断面図である。 図３は従来技術のマイクロ流路チップの展開図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

本発明を実施するための形態に係るマイクロ流路チップは、図１に示すように絶縁性フィルム１と貫通孔５と導体配線パターン２とソルダレジストパターン３と流路６と接着層付きポリイミドフィルム４を主要な構成要素として備えている。

本発明では、図１に示す構造からなるマイクロ流路チップとする、つまり、図３に示した第２層及び第４層にソルダレジストを用いることにより、流路６を含むパターンの形成を露光装置と露光マスクにより所定のパターンを焼付けて現像する方法を採用することができる。前記露光マスクは、サブミクロンオーダーでパターン設計が可能であるため、流路６の寸法と位置を正確かつ自由に描画可能である。また、露光装置の照射時間は数十秒程度で済むため、生産性を向上させることができる。さらに、加熱、加圧工程を有しないためマイクロ流路の寸法が変化することはなく、位置精度のバラツキも数十μｍオーダーに小さくすることができる。

本発明を実施する形態に係るマイクロ流路チップの製造方法は、貫通孔形成工程、導体配線パターン形成工程、レジストパターン形成工程、ポリイミドフィルム貼り付け工程を有するものである。

次に、具体的な製造方法について説明する。

まず、両面に導体膜２ａを形成した絶縁性フィルム１を準備する（図２（ａ））。

次に、貫通孔形成工程として、レーザー光などにより導体膜２ａに貫通孔５を形成し（図２（ｂ））、さらに絶縁性フィルム１に貫通孔５を形成する（図２（ｃ））。

そして、導体配線パターン形成工程として、絶縁性フィルム１の表裏両面に形成された導体膜２ａにレジスト膜７ａを形成しフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後（図２（ｄ））、レジストパターンから露出した導体膜２ａをエッチングにより除去して導体配線パターン２を形成する（図２（ｅ））。さらに、絶縁性フィルム１及び導体配線パターン２上にレジスト膜７ｂを形成しフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後（図２（ｆ））、レジストパターンから露出した絶縁性フィルム１をエッチングにより除去する（図２（ｇ））。

さらに、レジストパターン形成工程として、導体配線パターン２を形成した後、表裏両面にソルダレジスト３ａを形成する（図２（ｈ））。そして、フォトリソグラフィー法により、ソルダレジスト３ａを露光現像して、ソルダレジストパターン３を形成する（図２（ｉ））。

最後に、ポリイミドフィルム貼り付け工程として、接着層付きのポリイミドフィルム４を所定の位置に貼り付ける（図２（ｊ））。

これらの工程により、本発明のマイクロ流路チップが完成する。

上述したレジストパターン形成工程では、ソルダレジストパターン３は液状のフォトソルダレジストを印刷版等で塗布しフォトリソグラフィー法によって形成したが、ドライフィルムタイプを使用することもできる。その場合、工程が短縮化できるとともに、ソルダレジスト表面の平坦性が得られ易い。

また、レジストパターン形成工程の後、ソルダレジストパターン３から露出する導体配線パターン２に金めっき（図示しない）などの機能めっきを施しても良い。

なお、ソルダレジストパターン３に設けられた流路６は、ソルダレジストパターン３の厚さの３倍以上の幅を有することが望ましい。ソルダレジストパターン３の厚さの３倍未満の幅では、ソルダレジストの現像性が低下し寸法精度が悪化するためである。

（実施例）
以下に実施例を示す。

まず、１２．５μｍ厚のカプトン（商標登録）からなる絶縁性フィルム１の両面に銅めっきにて形成された６μｍ厚の導体膜２ａからなる両面導体フィルムを用意し搬送時、フィルム変形を予防するためＰＥＴテープを貼りつけた。

次に、ＵＶ光レーザーを用いて絶縁性フィルム１と片面の導体膜２ａを貫通する２０μｍ径の貫通孔５を形成した。

続いてフィルムの外周を補強するため銅めっきを施した。この時、不要な箇所に銅めっきを施さないためにレジストを用いて保護を行った。

銅めっきにてフィルムが補強されたため不要となった変形防止用のＰＥＴテープを剥がし、粘着物の除去とレーザー照射時に発生したスミアを除去するためのデスミア処理を施した。

そして、一般的なフォトファブリケーションプロセスにて両面の導体膜２ａを加工して表裏両面に導体配線パターン２を形成した。

さらに、真空ロールラミネーターで導体配線パターン２を形成した絶縁性フィルム１の両面に２５μｍ厚のドライフィルムソルダレジスト３ａをラミネートして露光マスクおよび露光装置を用いて所定のパターン等を焼付け、現像を行って所望のマイクロ流路６を形成した。その後ベークしてソルダレジストパターン３を硬化した。

露出した導体配線パターン２に電解金めっき（図示しない）を施し、最後に接着層付きのポリイミドフィルム４（カバーレイフィルム）を貼り付けて個片化することにより本発明のマイクロ流路チップが完成した。

完成したマイクロ流路チップについて、流路の位置精度、及び寸法精度を評価した。

流路の位置精度は、ＴＯＰＣＯＮ製の工場顕微鏡ＴＭＭ−１３０ＥＮに１０倍の対物レンズを使用し、マイクロ流路と絶縁性フィルムに設けられた特定パターンの相対距離を測定する方法で評価した。

また、寸法精度は、前記ＴＯＰＣＯＮ製の工場顕微鏡ＴＭＭ−１３０ＥＮに１０倍の対物レンズを使用し、マイクロ流路の全長Ｌにおいて両端部とＬ／２を含む３点の幅を測定する方法で評価した。

評価結果によれば、本発明のマイクロ流路チップは、位置精度は従来の±２００μｍから±３０μｍへ改善し、かつ、寸法精度は、従来の±１００μｍから±１０μｍへ改善した。

また、マイクロ流路チップとなる各層を連続的に形成することが可能となり、従来では２００個／日の生産数を大きな設備投資を行わずに２００００個／日に増やし量産効率を改善することが出来た。

１ 絶縁性フィルム
２ 導体配線パターン
３ ソルダレジストパターン
４ 接着層付きポリイミドフィルム
５ 貫通孔
６ 流路
１０１ マイクロ流路チップ第１層
１０２ マイクロ流路チップ第２層
１０３ マイクロ流路チップ第３層
１０４ マイクロ流路チップ第４層
１０５ マイクロ流路チップ第５層
１０６ 貫通孔
１０７ 流路
１０８ 微細貫通孔
１０９ 導体配線パターン

Claims (5)

1. 貫通孔が施された絶縁性フィルムと、
   前記絶縁性フィルムの表面に設けられた導体配線パターンと、
   前記導体配線パターン上を含む絶縁性フィルム上に形成されたソルダレジストパターンと、
   前記ソルダレジストパターン上に接着されたポリイミドフィルムを備えたマイクロ流路チップにおいて、
   前記ソルダレジストパターンは、流路を含むマイクロ流路チップ。
2. 請求項１に記載のマイクロ流路チップにおいて、
   前記流路は、前記ソルダレジストパターンの厚さの３倍以上の幅を有するマイクロ流路チップ。
3. 絶縁性フィルムに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記絶縁性フィルムの表裏面に形成された導体膜をエッチングにより除去して導体配線パターンを形成する導体配線パターン形成工程と、
   前記導体配線パターン上にソルダレジストを設け、流路を含むパターンを形成するソルダレジストパターン形成工程と、
   前記ソルダレジストパターンに接着剤を介してポリイミドフィルムを貼り付けるポリイミドフィルム貼り付け工程を有するマイクロ流路チップの製造方法。
4. 請求項３に記載のマイクロ流路チップの製造方法において、
   前記流路は、前記ソルダレジストパターンの厚さの３倍以上の幅を有するマイクロ流路チップの製造方法。
5. 請求項３または４に記載のマイクロ流路チップの製造方法において、
   前記ソルダレジストパターン形成工程の後に、前記ソルダレジストパターンから露出する前記導体配線パターンにめっきを施す工程をさらに含むマイクロ流路チップの製造方法。

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