JP5144675B2 - マイクロ流体装置の作製方法および得られた装置 - Google Patents

マイクロ流体装置の作製方法および得られた装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5144675B2
JP5144675B2 JP2009539280A JP2009539280A JP5144675B2 JP 5144675 B2 JP5144675 B2 JP 5144675B2 JP 2009539280 A JP2009539280 A JP 2009539280A JP 2009539280 A JP2009539280 A JP 2009539280A JP 5144675 B2 JP5144675 B2 JP 5144675B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frit
substrate
hole
consolidated
recess
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009539280A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010522641A (ja
Inventor
タンギュイ,ロナン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of JP2010522641A publication Critical patent/JP2010522641A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5144675B2 publication Critical patent/JP5144675B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C3/00Assembling of devices or systems from individually processed components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00206Processes for functionalising a surface, e.g. provide the surface with specific mechanical, chemical or biological properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00824Ceramic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00831Glass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05Microfluidics
    • B81B2201/058Microfluidics not provided for in B81B2201/051 - B81B2201/054
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03Static structures
    • B81B2203/0353Holes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

本発明は、一般に、化学処理に有用なマイクロ流体装置、特に、2つ以上の基板の間の容積に、凹部または流路を画成する、構造化された、固結されたフリットの形状をしているマイクロ流体装置に関する。
本明細書で理解されるマイクロ流体装置は、一般に、サブミリメートル〜1ミリメートルの範囲の寸法を、典型的には少なくとも1つ、一般的には2つ以上有する、流体の流路またはチャンバーを含む装置である。マイクロ流体装置は、難しい、危険な、または、他の方法では不可能な化学反応および処理を、安全で効率的、かつ環境に配慮した方法で行なうのに有用でありうる。
2つ以上の基板の間の容積に、凹部または流路を画成する、構造化された、固結されたフリットの形状をしたマイクロ流体装置は、たとえば特許文献1の「マイクロ流体装置およびその製造方法(Microfluidic Device and Manufacture Thereof)」および関連特許または特許出願公開公報に開示されるとおり、本発明者らの同僚らによる先行研究において開発された。そこに開示される方法は、第1の基板を提供し、第2の基板を提供し、前記第1の基板の接面に第1のフリット構造を形成し、前記第2の基板の接面に第2のフリット構造を形成し、前記第1および第2の基板の間に、固結されたフリットで画成された凹部を形成するように、前記第1の基板および前記第2の基板、並びに、前記第1および第2のフリット構造を一緒に、接面を互いの方向に向けて、固結する、各工程を含む、さまざまな工程を有してなる。
米国特許第6,769,444号明細書
よって、開示された製造方法は、そこに開示されるタイプの装置の製造には有用であるが、このような装置を製造する方法の効率、特に生産率を高めることが望まれるようになった。
本発明の1つの態様は、マイクロ流体装置を作製する方法であって、
第1および第2の基板を提供し、
前記第1の基板上に第1のフリット構造を、および、前記第2の基板上に第2のフリット構造を形成し、
前記第1および第2の基板間に固結されたフリットで画成された凹部、および、固結されたフリットで囲まれた凹部を形成するために、前記第1および第2の基板を一緒に、接面を互いの方向に向けて、固定することにより、
マイクロ流体装置を作製し、
ここで、前記第2の基板が、少なくとも1つの予備形成された貫通孔を有し、
前記第2のフリット構造を形成する工程が、前記基板、並びに前記第1および第2のフリット構造を一緒に固結する際に、前記凹部を囲む前記固結されたフリットに接続する、固結されたフリットの内部表面を有する貫通孔を生ずるのに十分な薄さで、前記貫通孔の内部表面を被覆する、前記貫通孔内のフリット層を形成する工程を含むことを特徴とする、方法である。
本発明の別の態様は、マイクロ流体装置であって、
固結されたフリット、第1の基板、および第2の基板を含み、
前記固結されたフリット、前記第1の基板、および前記第2の基板が、前記固結されたフリットを介して互いに付着し、
前記固結されたフリットが、少なくとも、前記第1および第2の基板間の第1の凹部を囲み、
前記第1の凹部が、前記第2の基板を貫通して延在する貫通孔と流体連通する、
マイクロ流体装置に関し、
ここで、前記貫通孔は、前記凹部を囲む前記固結されたフリットに接続する、固結されたフリットで覆われ、前記装置の内部で単一の材料界面を提供する。
本発明のさらなる特性および利点は、以下の詳細な説明に記載され、また一部は、その記載から当業者には容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む、本願に記載される発明の実施によって認識されるであろう。
前記の概要および以下の詳細な説明は、本発明の実施の形態を表すものであり、特許請求の範囲に記載される本発明の性質および特徴を理解するための外観または骨組みを提供することを意図するものと解されるべきである。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供することを目的として含まれ、また、本明細書に取り込まれ、その一部を構成するものである。図面は、本発明のさまざまな実施の形態を例証し、説明と共に、本発明の原理および操作を説明する役割をする。
本発明の装置のある実施の形態を形成するために、本発明の方法のある実施の形態に従って製造された基板の断面図。 本発明の装置のある実施の形態を形成するために、本発明の方法のある実施の形態に従って製造された基板の断面図。 本発明の装置のある実施の形態を形成するために、本発明の方法のある実施の形態に従って製造された基板の断面図。 本発明の装置のある実施の形態を形成するために、本発明の方法のある実施の形態に従って製造された基板の断面図。 本発明の装置のある実施の形態を形成するために、本発明の方法のある実施の形態に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法のある実施の形態によって製造されうる、本発明の装置の別の実施の形態の断面図。 本発明の方法の実施の形態の1つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の1つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の1つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の態様に従って製造された基板の断面図。 図3A〜3Cおよび/または図4A〜4Bに示す方法の態様によって製造されうる、本発明の装置の別の実施の形態の一部の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の2つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の2つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の2つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の2つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態の別の2つの態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態のさらに別の態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態のさらに別の態様に従って製造された基板の断面図。 本発明の方法の実施の形態のさらに別の態様に従って製造された基板の断面図。 外部基板の貫通孔における、十分に薄いフリット層の固結前後の特性を示す断面図。 外部基板の貫通孔における、やや厚すぎるフリット層の固結前後の特性を示す断面図。 外部基板の貫通孔における、顕著に厚すぎるフリット層の固結前後の特性を例証する断面図。 内部基板の貫通孔における、十分に薄いフリット層の固結前後の特性を示す断面図。 内部基板の貫通孔における、やや厚すぎるフリット層の固結前後の特性を示す断面図。 内部基板の貫通孔における、顕著に厚すぎるフリット層の固結前後の特性を例証する断面図。 最終的または完全な固結前の、本発明の方法の実施の形態に従って製造した、マイクロ流体装置基板の貫通孔の濃淡のデジタル写真。 最終的または完全な固結後の、図14のマイクロ流体装置基板の貫通孔の濃淡のデジタル写真。
本発明の好ましい実施の形態について、以下、詳細に述べ、その例を添付の図面に例示する。できるかぎり、同一または同様の部分についての参照を目的として、図面全体を通して同一の参照番号を用いる。
図1A〜1Eは、本発明の装置の実施の形態を形成することを目的とした、本発明の方法の実施の形態に従って処理した基板102および104の断面図である。
本発明は、有機または他の結合剤または任意の他の適切な手段などによって、形成工程の前後(prior after)において、フリットが、ある程度、凝集することを意味する、結合したフリットの形成および処理を含む。本発明はまた、
焼結または任意の他の適切な手段などによる、フリット材料の最終的な緻密化および固形化を意味する、固結されたフリット、またはフリットの固結をも含む。フリットのある程度の固結とは、最終的な固結された状態の方へとある程度だけ移動するように、フリットを処理することを意味する。
図1Aは、第1および第2のむき出しの(bare)基板102および104を示している。第1および第2の基板102および104は、平面的であることが望ましい。それらは、ガラス、ガラス・セラミック、およびセラミック材料など、さまざまな適切な材料であって差し支えない。フリット材料およびフリットの固結処理と、合理的に良好に適合するように、より低いCTEおよび、より高い熱伝導率が一般的には望ましい。検査、検出、および屈折率のモニタにとっては、透明性もまた望ましい。図の特定の断面図では、第2の基板104を貫通して延在する、1つの貫通孔108が存在する。
図1Bは、成形処理などによって、固定されたフリット構造202および204が、各基板上に形成された後の第1および第2の基板102および104を示す。固定されたフリット構造は、図において方向付けられたように、基板102および104の上面302および304上に形成されているが、その方向は、要望に応じて、形成または関連処理の間に、変えてもよい。表面302および304は、結果として得られる装置の最終的な形態において互いに向き合うであろうことから、表面302および304は、基板102および104の接面と称して差し支えない。図1の実施の形態のフリット構造204は、貫通孔108の内部表面上に配置されるフリットの層308を備えている。
図1Cは、フリットを、デバインディング、またはある程度デバインディング、もしくはある程度固結させた後の基板102および104上のフリット構造202および204を示している。
図1Dは、焼結などによって最終的に固結するために、互いに接触して積み重ねられた、デバインディングされた、またはある程度デバインディングされた、もしくはある程度固結された、フリット構造202および204を示している。デバインディング、またはある程度デバインディング、もしくは、他のある程度の固結は、適切な条件下で、フリット構造の強度および密着性を向上させることができる。あるいは、形成されたままの(デバインディングされていない、またはある程度の固結がされていない)フリット構造が、互いに積み重ねられ、1つの工程または連続した工程において、デバインディングされ、および/または、ある程度固結されてもよい。
図1Eは、焼結などによって最終的に固結した後の基板102および104、並びにフリット構造202および204を示している。第1および第2の基板102および104の間に、1つ以上の固結されたフリットで画成された凹部110が形成されるように、フリット構造202および204が、基板102および104に、かつ、互いに、固結される。結果として得られるマイクロ流体装置10は、固結されたフリット202および204、並びに第1の基板102および第2の基板104を備え、そのすべてが、固結されたフリット202および204を介して一緒に付着している。固結されたフリット202、204によって画成された、第1および第2の基板102および104の間の少なくとも1つの凹部110は、第2の基板104を貫通して延在する貫通孔108と流体連通し、層308から生じた、固結されたフリット202、204の部分は、関連する第1の凹部110の内部表面および貫通孔108の内部表面が固結されたフリットで形成されるように、かつ、貫通孔108を覆う固結されたフリットが、凹部110を覆う固結されたフリットに接続するように、位置決めされる。
図2は、本発明の方法の実施の形態によって製造されうる、本方法の装置の別の実施の形態の断面図である。特に、図2は、2つ以上の基板を使用しうることを例証している。図におけるマイクロ流体装置10では、3つの基板102、104、および106が存在し、結果として得られた固結されたフリットが、第1および第2の基板102、104の間の1つの凹部110と、第2および第3の基板104、106の間の第2の凹部111とを画成する。第1の凹部110および第2の凹部111は、貫通孔108を通じて流体連通し、層308に対応する層から生じた固結されたフリット部分は、第1の凹部110、第2の凹部111、および貫通孔108の各内部表面がすべて連続した固結されたフリットを形成するように位置決めされる。本発明の方法から得られた構造は、幾つかの基板に並行して延在して差し支えない。
本発明の方法に従って、貫通孔を含む基板を提供する工程は、本タイプのマイクロ流体装置の生産の製造歩留まりおよび関連するコストを非常に改善する。孔が既に存在する基板を提供することにより、穿孔により生じる破損の最も重大な危険性の1つが、本方法の第1の工程に、またはその直前に移行する。よって、所定の基板上にフリットを形成する工程への投資が、穿孔の間に基板の破損によって失なわれる危険がない。さらには、未焼成体(green)またはデバインディングされたが固結されていないフリット構造の存在下で、穿孔による小片または破片が生じないという点において、前の工程に関連する、不純物混入または不均質性および内包物の潜在的発生源が除去される。
さらには、本発明の工程または方法により、図1Eのような外側、および図2のような装置内の両方において、固結されたフリットで覆われた貫通孔の生成も可能になる。これは、ガラス、セラミック、またはガラス・セラミック、もしくは他の材料から選択される材料を使用した、2つ以上の基板または下盤(floors)であって、間隙を介した、連続した基板または下盤の間の固結されたガラスまたはガラス・セラミックのフリットによって、一緒に付着した基板または下盤を備え、かつ、装置の内部表面が固結されたフリットに完全に覆われるようにコーティングが形成されると共に、装置内の流路を画成する、フリットを形成する壁を備えた、マイクロ流体装置の製造を可能にする。よって、同様の材料を用いたすべての装置よりも高い性能を有する装置を製造することを目的として、基板およびフリットの材料および特性を、ある程度、独立して選択することができる。例えば、フリットは、一般に、化学耐性について、または特定の反応条件下で、最適化されうる一方で、1つ以上の基板は、最も高い熱伝導率について選択されうる。
1つ以上の貫通孔108を覆う層308は、さまざまな方法で生成されうる。例えば、図3Aおよび3Bに示されるように、フリット構造204を形成することため、貫通孔108を、固定した(bound)フリットで充填して差し支えない。貫通孔108に充填する間、基板104の反対側にフリットを備えるため、接着フィルムまたは他の被覆材(backing material)120を用いてもよい。形成後、形成されたままの固定されたフリットが十分な強度を有している場合は、結果として充填された貫通孔に穿孔して差し支えなく、結果的に、その上にフリット構造204を備えた基板104が得られ、ここでフリット構造は、図3Cに示されるように基板104に貫通孔108を覆う層308を備えている。あるいは、形成されたままのフリットの強度が不十分である場合は、フリットをデバインディング、またはある程度デバインディングし、もしくは別の方法である程度固結して、図4Aに示すような、ある程度または十分にデバインディングされた、もしくはある程度固結された、フリット構造204を得、次いでそれを穿孔し、結果的に図4Bの構造を得てもよい。形成されたままのフリット、またはデバインディング、あるいはある程度デバインディングされた、もしくはある程度固結されたフリットが充填されたかどうかに関わらず、フリットが充填された孔の再開放は、比較的容易であり、ガラスまたはセラミック基板に直接穿孔する場合とは非常に対照的に、典型的には高速度鋼バイトで、一般には液体冷却せずに、行うことができる。
所定の基板には、複数の貫通孔が望ましく、それらの貫通孔に最初に充填されるフリット構造は、単純または平面的なフリット構造である必要はない。例えば、図5に示されるような構造が望ましい。
1つ以上の貫通孔108を覆う層308を生成する他の方法は、図6A〜6Eに関連して示されている。図6Aは、ピンを基準に位置決めされた板または層404と接続して配置される基板104を示している。ピンを基準に位置決めされた板または層404は、ピン408の形状をした流路を維持した構造を保持し、ピン408が、図6Aに示すように、基板104における孔108の中心またはその近くに位置するように、基板104に対して位置決めされる。ピンはまた、およそ、フリット構造の意図する最小の厚さになるように、接面304の上に突出させると有利である。次いで、図6Bに示すように、基板104上にフリットおよび結合剤の混合物を成形することなどによって、フリット構造204が、基板104上に、残存する開放部分の孔108の形状に形成される。付随するピン408を備えた、ピンを基準に位置決めされた板または層404を除去すると、図6Cに示される構造が残り、次いで、それをデバインディング、またはある程度デバインディングする、あるいはある程度固結し、結果として図6Dの構造化されたフリット材料204となりうる。
フリット構造が基板104の両側に所望される場合は、先に形成されたフリット構造204の側になるように、追加のピン409を備えた、追加のピンを基準に位置決めされた板または層405を、再挿入して差し支えない。この工程は、図示されるように、デバインディング、またはある程度デバインディングされ、あるいはある程度固結された状態で、もしくは、形成されたままの状態で、先のフリット構造204を備えたままで行なって差し支えなく、機械的堅牢性に応じて、構造204は、形成されたままの状態で提示される。構造204が、図示される単純な平面的形状よりも複雑な形状を有する場合は、構造204の潜在的な複雑な形状に適合または一致するように、追加のピンを基準に位置決めされた板または層405が、図6Eに示すものよりも側部の広がりが小さいか、非平面的であって差し支えない。
図3A〜3C、または図4A〜4Bに関連する本発明の方法の実施の形態は、最初に充填され、次いで穿孔され、元の貫通孔の壁にフリット構造の層または材料が残された、貫通孔108を備えた基板104を使用する。この特定の選択肢は、両側にフリット構造を有する基板にも適合して差し支えない。これは、図7A〜7Cに簡単に図示されている。強度について必要とされる場合は、図7Aに示すように、基板104上に最初に形成されたフリット構造204は、デバインディング、またはある程度デバインディングされ、あるいはある程度固結されて差し支えない(図における204のより黒く、高密度の詰まり具合は、デバインディング、またはある程度デバインディングされ、あるいはある程度固結された材料を示す)。次に、図7Bに示すように、第2の構造化されたフリット205を、基板104の残る開放された主表面上に形成して差し支えない。次に、図7Cに示すように、構造205は形成されたままの状態で存在する一方で、結果として充填された孔に穿孔してもよい。
図8〜10は、貫通孔108の内部表面上に位置決めされるフリットの層308の厚さに対する本発明の方法の感度を例証しており、ここで、フリット構造は、基板104の片側にのみ配置されている。層308が適切な薄さを有する場合には、図8のように、固結の工程から得られた層のすべての形状における変化(図における矢印で表示)は最小であり、貫通孔108の内部表面上の基板104の固結されたフリットの被覆率は維持される。層308が幾分厚すぎる場合は、得られる固結特性は、図9に示されるように、貫通孔108における基板104の内部表面904が露出する結果となりうる、あるいは、言い換えれば、フリット・コーティングが退縮し、基板104のむき出しの主表面から離れる結果となりうる。層309が非常に厚すぎる場合には、得られる固結特性は、図10に示すように、層308の上下両方の貫通孔108の内側で基板104の内部表面904が露出する。したがって、層308には構造化されたフリットの適切な薄さのコーティングを使用することが望ましい。
図11〜13は、貫通孔108の内部表面上に位置決めされたフリットの層308の厚さに対する本方法の感度を例証しており、ここでフリット構造は基板104の両側に配置される。図11および12の特性から見られるように、貫通孔108の内部表面は、より厚い層308の使用により、固結処理の間に容易には非被覆化されない。それでもなお、すべての寸法および処理の最良の調節には、薄い層が好ましい。
本発明は、ガラス、セラミック、および/またはガラス・セラミック基板と共に利用されることが望ましいであろう。金属基板もまた利用して差し支えない。温度勾配および熱衝撃に対する耐性の保持のため、CTEの不一致は、固結されたフリットおよび基板の間で大きすぎるべきではなく、本発明が、マイクロ流体装置の内表面の連続した固結されたフリット表面を可能にすることから、基板および/またはフリットの材料の別々の最適化を可能にする、特定の有用性を見出した。多くの用途では、例えば、フリットに熱伝導率を促進するための基板材料を選択し、所望のレベルの化学耐性または不活性を提供することを目的としたフリットを選択および/または配合することが望ましいであろう。
本発明の一部のさらなる有益な効果を、図14および15に示す。図14は、最終的なまたは十分な固結の前に本発明の方法の実施の形態に従って生じた、マイクロ流体装置基板の貫通孔の濃淡のデジタル写真である。図15は、最終的なまたは十分な固結の後の図14のマイクロ流体装置基板貫通孔の濃淡のデジタル写真である。図14では、ガラス片602の形状において、および、表面の隆起604および一般的な鋭角606の形状において、表面に欠陥および粗さが見られる。図15では、ガラス片602が固結されたフリットによって全体的に覆われ、滑らかになり、表面の粗さおよび鋭角もまた消失している。よって、潜在的な機械的応力集中部位(化学攻撃に対しても同様に影響を受けやすいと思われる部位)が除去または低減されている。
一般に、本発明は、装置の内部表面が固結されたフリットで完全に覆われるように、装置内に流路またはチャンバーを画成し、コーティングを形成する、フリット形成壁を備えた、連続する基板または下盤の間の固結されたガラスまたはガラス・セラミック・フリットによって、間隙を介し、かつ、互いに付着した、2つ以上の基板または下盤を備えた、マイクロ流体装置を提供する。これにより、(1)流路またはチャンバー(貫通孔を除く)が、より環境に悪い、および/または、より困難なマイナスの方法にはよらずに、付加的なフリット形成工程によって決定されることによる、さまざまな装置構造(device geometries)の柔軟な製造、および(2)基板の特性が強度、熱伝導率、または熱絶縁性などについて最適化できると同時に、フリット材料の特性を流体との接触に最適化することができることによる、材料の最適化における柔軟性、の両方を可能にする。さらには、本明細書に開示されるこのような装置の作製方法の使用は、貫通孔を有する基板を備えた製造方法を開始することにより、したがって、穿孔または別の方法による貫通孔の形成の間の生産損失を生産循環のいちばん最初に移行することによって、製造コストが軽減され、生産率が高くなる。

Claims (10)

  1. マイクロ流体装置を作製する方法であって、該方法が、
    第1の基板を提供し、
    第2の基板を提供し、
    前記第1の基板の接面上に第1のフリット構造を形成し、
    前記第2の基板の接面上に第2のフリット構造を形成し、
    前記第1および第2の基板間に、固結されたフリットで囲まれた凹部を形成するように、前記第1の基板および第2の基板、並びに前記第1および第2のフリット構造を、接面を互いの方向に向けて、一緒に固定する、
    各工程を有してなり、
    ここで、
    前記第2の基板を提供する工程が、その内部に少なくとも1つの貫通孔を有する第2の基板の提供を含み、
    前記第2のフリット構造を形成する工程が、前記第2の基板の貫通孔内におけるフリット層の形成を含み、
    前記貫通孔内における前記フリット層が、前記第1の基板および前記第2の基板、並びに第1および第2のフリット構造を、一緒に固結する際に、前記凹部を取り囲む前記固結されたフリットに接続する、固結されたフリットの内部表面を有する貫通孔を生じるのに十分な薄さで、前記貫通孔の内部表面を被覆する、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記第2の基板の貫通孔内にフリット層を形成する工程が、前記貫通孔に固定されたフリットを充填し、結果として充填された孔に穿孔することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記第2の基板の貫通孔内にフリット層を形成する工程が、前記貫通孔に固定されたフリットを充填し、前記フリットをデバインディングし、次いで、前記結果として充填された孔に穿孔することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 前記第2の基板の貫通孔内にフリット層を形成する工程が、前記貫通孔内に流路維持構造を位置決めし、前記流路維持構造によって満たされない前記貫通孔の残りの容積に、固定されたフリットを充填し、前記流路維持構造を除去することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 前記第1の基板を提供する工程が、ガラス、セラミック、またはガラス・セラミックの基板を提供することを含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の方法。
  6. 前記第1の基板または前記第2の基板を形成する材料が、前記フリットよりも高い熱伝導率を有する材料から選択されることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の方法。
  7. 前記固結されたフリットが、前記第1の基板または前記第2の基板のいずれかを形成する材料よりもはるかに大きい化学攻撃に対する耐性を有するように選択されることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載の方法。
  8. マイクロ流体装置であって、
    固結されたフリット、第1の基板、および第2の基板を備え、
    前記固結されたフリット、前記第1の基板、および前記第2の基板が、前記固結されたフリットを介して一緒に付着し、
    前記固結されたフリットが、少なくとも、前記第1および第2の基板の間の第1の凹部を囲み、
    前記第1の凹部が、前記第2の基板を貫通して延在する貫通孔と流体連通し、
    ここで、
    前記貫通孔が、前記凹部を囲む前記固結されたフリットに接続する、固結されたフリットで覆われていることを特徴とする、
    マイクロ流体装置。
  9. 前記固結されたフリットを介して前記第1および第2の基板に付着した第3の基板をさらに含み、
    前記固結されたフリットが、少なくとも、前記第2および第3の基板の間の第2の凹部を囲み、
    前記第1の凹部が、前記貫通孔を通じて前記第2の凹部と流体連通し、
    ここで、
    前記貫通孔が、前記第1および第2の凹部を囲む、前記固結されたフリットに接続する固結フリットで覆われていることを特徴とする請求項8記載のマイクロ流体装置。
  10. 1つ以上の前記基板を形成する材料が、前記固結されたフリットよりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項8または9記載のマイクロ流体装置。
JP2009539280A 2006-11-30 2007-11-26 マイクロ流体装置の作製方法および得られた装置 Expired - Fee Related JP5144675B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06301197.7 2006-11-30
EP06301197A EP1927576B1 (en) 2006-11-30 2006-11-30 Method for making microfluidic devices and devices resulting
PCT/US2007/024411 WO2008066796A1 (en) 2006-11-30 2007-11-26 Method for making microfluidic devices and devices resulting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010522641A JP2010522641A (ja) 2010-07-08
JP5144675B2 true JP5144675B2 (ja) 2013-02-13

Family

ID=38169684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009539280A Expired - Fee Related JP5144675B2 (ja) 2006-11-30 2007-11-26 マイクロ流体装置の作製方法および得られた装置

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20100068107A1 (ja)
EP (2) EP1927576B1 (ja)
JP (1) JP5144675B2 (ja)
KR (1) KR20090096491A (ja)
CN (1) CN101636345B (ja)
AT (1) ATE494260T1 (ja)
DE (1) DE602006019452D1 (ja)
ES (1) ES2359427T3 (ja)
TW (1) TW200846277A (ja)
WO (1) WO2008066796A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927576B1 (en) * 2006-11-30 2011-01-05 Corning Incorporated Method for making microfluidic devices and devices resulting
EP2377607B1 (en) 2010-04-19 2018-05-30 Corning Incorporated Fluid connectors for microreactor modules
EP2422874A1 (en) * 2010-08-31 2012-02-29 Corning Incorporated Fluidic modules with enhanced thermal characteristics
CN104144745B (zh) * 2011-11-30 2017-03-08 康宁股份有限公司 流体模块永久堆叠件组件和方法
WO2019075334A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Corning Incorporated METHODS AND APPARATUS FOR FORMING PROFILE ARTICLES, PROFILE ARTICLES, METHODS OF MAKING LIQUID LENSES, AND LIQUID LENSES
WO2019075340A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Corning Incorporated METHODS AND APPARATUS FOR FORMING PROFILE ARTICLES, PROFILE ARTICLES, METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID LENSES, AND LIQUID LENSES
WO2019209776A1 (en) 2018-04-27 2019-10-31 Corning Incorporated Microfluidic devices and methods for manufacturing microfluidic devices
US20210291172A1 (en) * 2018-08-06 2021-09-23 Corning Incorporated Microfluidic devices and methods for manufacturing microfluidic devices

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE470347B (sv) * 1990-05-10 1994-01-31 Pharmacia Lkb Biotech Mikrostruktur för vätskeflödessystem och förfarande för tillverkning av ett sådant system
JPH05152743A (ja) * 1991-11-28 1993-06-18 Taiyo Yuden Co Ltd スルーホール形成方法
JPH05217419A (ja) * 1992-02-06 1993-08-27 Mitsubishi Materials Corp 厚膜回路基板用銅・ガラスフリット組成物
JPH0866911A (ja) * 1994-08-29 1996-03-12 Taiyo Yuden Co Ltd セラミック積層型電子部品の製造方法
US6572830B1 (en) * 1998-10-09 2003-06-03 Motorola, Inc. Integrated multilayered microfludic devices and methods for making the same
FR2830206B1 (fr) * 2001-09-28 2004-07-23 Corning Inc Dispositif microfluidique et sa fabrication
EP1415706B1 (en) * 2002-10-29 2017-07-12 Corning Incorporated Coated microstructure and method of manufacture
US7943393B2 (en) * 2003-07-14 2011-05-17 Phynexus, Inc. Method and device for extracting an analyte
US7204737B2 (en) * 2004-09-23 2007-04-17 Temic Automotive Of North America, Inc. Hermetically sealed microdevice with getter shield
EP1927576B1 (en) * 2006-11-30 2011-01-05 Corning Incorporated Method for making microfluidic devices and devices resulting

Also Published As

Publication number Publication date
ES2359427T3 (es) 2011-05-23
EP1927576B1 (en) 2011-01-05
CN101636345A (zh) 2010-01-27
JP2010522641A (ja) 2010-07-08
EP2099708A1 (en) 2009-09-16
WO2008066796A1 (en) 2008-06-05
TW200846277A (en) 2008-12-01
CN101636345B (zh) 2012-01-04
KR20090096491A (ko) 2009-09-10
DE602006019452D1 (de) 2011-02-17
EP1927576A1 (en) 2008-06-04
US20100068107A1 (en) 2010-03-18
ATE494260T1 (de) 2011-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5144675B2 (ja) マイクロ流体装置の作製方法および得られた装置
JP4634035B2 (ja) 超小型流体素子及びその作製
TWI526407B (zh) 形成含有玻璃組成份之方法
TWI358390B (en) Method for making microfluidic devices and devices
JP2005503923A5 (ja)
JP2005336049A (ja) 高熱効率ガラスマイクロチャンネル及びその形成方法
CN105461337B (zh) 超短脉冲激光加工辅助cvi制备陶瓷基复合材料的方法
JP4553938B2 (ja) 膜モジュールとその形成方法
CN106680901A (zh) 三维有序多孔微结构制造方法
JP2007168294A (ja) セラミック構造体の製造方法
TWI515039B (zh) 磁性纖毛的製作方法
US10332861B2 (en) Interconnection structures and methods for making the same
JP2012521895A5 (ja)
KR101762123B1 (ko) 중공 SiC 구조물의 제조방법
CN108144661A (zh) 一种微流控芯片的封装方法
TWI783488B (zh) 具有船型多孔隙毛細結構之管形元件及熱導管元件之製造方法
JP2009057584A (ja) 吸水性に優れたアルミニウム多孔体とその製造方法
JPH10249842A (ja) セラミック焼結体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121030

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121122

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151130

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees