JP5380430B2 - マイクロ流体デバイス及びマイクロ流体デバイスを内蔵する流体射出デバイス - Google Patents

Description

本開示は一般に、マイクロ流体デバイス、及びそのマイクロ流体デバイスを内蔵する流体射出デバイスに関する。

背景
インクジェットのプリントバー及び他の流体微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）の構成要素は、マイクロ流体デバイスを含むことが多い。係るマイクロ流体デバイスは一般に、セラミック材料、又は多層金属および／またはセラミック材料から形成される。マイクロ流体デバイスの形成方法は、以下に限定されないが、正確な位置合わせと平面性でダイをデバイスに取り付けること、スロット間での色混合なしに数桁にわたる流体相互接続を達成すること、電気相互接続を達成すること、インク又は他の流体の腐食に耐えるデバイスを形成すること、及びそのようなデバイスを経済的に形成することを含む基本的な問題に対処することを目的とする。

いくつかのこれらの問題を解決することは、任意の材料又は設計によって可能になる場合があるが、上記の問題を全て解決することは相変わらず困難である。一例として、多層セラミックは、三次元の流体及び電気相互接続では極めて融通性が高いが、製造するには比較的高価である。別の例として、セラミックデバイスは、スロットのピッチと機械公差で制限される場合があり、これにより、一般的なＭＥＭＳで製作されたシリコンダイに適合しないことがある。高分子材料は比較的安価であるが、一般にインクへの長期間の暴露に耐えることができない。更に、場合によっては、高分子材料は、一つには熱膨張率（ＣＴＥ）の不一致と低い弾性率という理由で、シリコンダイが使用される場合にその形状を維持することができない。

本開示の実施形態の特徴及び利点は、以下の詳細な説明と図面の参照によって明らかになるであろう。図面において、同様の参照符号は、類似しているが必ずしも同一でない構成要素に対応する。簡潔にするために、前述した機能を有する参照符号又は特徴部分（feature：機構、要素）は、それらが現われる他の図面と関連して必ずしも説明されないことがある。

マイクロ流体デバイスの一実施形態を形成する方法の実施形態を示す流れ図である。 ダイポケット、貫通スロット、接着ポケット及び電子回路ポケットが内部に形成されたガラス基板の一実施形態の半概略断面図である。 ２つのダイと１つの特定用途向け集積回路が関連して動作するように内部に配置された図２Ａのガラス基板の半概略断面図である。 様々な構成要素のうちの幾つかの構成要素間の電気接続を示す図２Ｂのガラス基板の半概略断面図である。 互い違いに配置されたチャネルが内部に画定された別のガラス基板の一実施形態の概略断面図である。 図２Ｃのガラス基板と図３のガラス基板が互いに結合されたマイクロ流体デバイスの一実施形態の半概略断面図である。 互い違いに配置された貫通スロット及びチャネルに、ダイが流体接続されたマイクロ流体デバイスの一実施形態の概略切開上面図である。 互い違いに配置された貫通スロット及びチャネルに、ダイが流体接続されたマイクロ流体デバイスの一実施形態の概略切開上面図である。 マイクロ流体デバイスの別の実施形態の半概略断面図である。 ダイが内部に埋め込まれたマイクロ流体デバイスの更に別の実施形態の半概略断面図である。

詳細な説明
本明細書で開示されたマイクロ流体デバイスの実施形態は、有利にはガラスから形成される。ガラスのデバイスは一般に、各基板に画定された流体機構が実質的に位置が合う（align：整列する）ように互いに結合された複数の基板を含む。流体機構、流体機構の入口、及び／又は流体機構の出口は、サイズ及び／又は形状が異なってもよい。マルチ基板デバイスは、扇状に広がる流体構造または三次元相互接続を有するように構成されてもよい。ガラス基板は、有利には基板表面と同一平面で取り付けられた電子回路、ダイ、又は他のデバイスを格納するためのポケットを有するように構成されることができ、それにより電気相互接続が比較的柔軟で頑強で単純になる。更に、ガラス基板は、シリコンと適合する熱膨張率を有する。このことは、製造中（例えば、ボンディングプロセス）及びその後の使用中（例えば、サーマルインクジェット印刷）にデバイス性能を強化すると考えられる。

ここで図１を参照すると、マイクロ流体デバイスを形成する方法の一実施形態が示される。図１に示された方法によって形成されたマイクロ流体デバイスが、流体射出デバイス又はアレイの半組立品であることを理解されたい。一般に、この方法は、参照符号１１で示されるように、ダイポケットと、ダイポケットから第１のガラス基板の表面まで延在する貫通スロットとを第１のガラス基板に形成すること、参照符号１３で示されるように、入口と出口を有し、且つ入口が出口より大きいチャネルを第２のガラス基板に形成すること、参照符号１５で示されるように、第１と第２ガラス基板を結合して、それにより出口が貫通スロットと実質的に位置が合うことを含む。マイクロ流体デバイスを形成する方法、マイクロ流体デバイス、及びマイクロ流体デバイス（単数または複数）を内蔵する流体射出デバイスの実施形態は、以下に他の図面を参照して更に詳細に説明されることを理解されたい。

図２Ａから図２Ｃはそれぞれ、第１のガラス基板１２の様々な機構が内部に形成された実施形態と、機構のいくつかの中に種々の構成要素が設けられた実施形態と、基板上（オンボード）構成要素と基板外（オフボード）構成要素との間に電気接続が設けられた実施形態とを示す。

図２Ａは、第１と第２の対向面１４、１６を有する第１のガラス基板１２を示す。一般に、第１のガラス基板１２は、表示装置に使用するのに適したガラス、ＭＥＭＳパッケージに使用するのに適したガラス、他の類似のガラス材料、又はこれらの組み合わせから形成される。一実施形態では、ガラス基板１２は、ホウケイ酸ガラスから形成される。

図２Ａに示されたように、第１のガラス基板１２には、電子的機構（例えば、ダイポケット１８、電子回路ポケット２０）と、流体的機構（例えば、ダイポケット１８、貫通スロット２２）が画定される。また、第１のガラス基板１２には、アラインメント（位置合わせ）機構（例えば、基準２４）、接着機構（例えば、接着ポケット２６）、及び任意の他の所望の機構が内部に画定されてもよい。それぞれの機構は、モールド成形法（その限定しない例は、ドイツ国Berliner Glas GMBHから入手可能な熱真空ガラスモールド成形法である）、プラズマエッチング法、機械加工法（例えば、サンドブラスト）、又はこれらの組み合わせによって、第１のガラス基板１２に画定され得る。所望の機構が、ガラス基板１２に連続的に、又は実質的に同時に画定され得ることを理解されたい。

一実施形態において、ダイポケット１８がガラス基板１２の第１の対向面１４に形成される。しかしながら、ダイポケット１８は、対向面１４及び１６の何れかに形成され得ることを理解されたい。図２Ａには２つのダイポケット１８が示されているが、任意の数のダイポケット１８が第１のガラス基板１２に形成され得ることを理解されたい。形成されるダイポケット１８の数は一般に、マイクロ流体デバイス（図４に示される参照符号１０）に必要なダイ（図２Ｂに示された参照符号２８）の数に依存する。

図２Ａに示されるように、ダイポケット１８は、対向面１４から、ガラス基板１２の全厚さより小さい所定の深さＤだけガラス基板１２内に延在する。ポケット１８の深さＤ、幅、及び長さ（後の２つは図示されていない）は、少なくとも部分的に、ダイ２８（図２Ｂ）が動作可能なように内部に配置されるように選択される。一実施形態において、深さＤは、内部に埋め込まれるダイ２８（図２Ｂ）が、ガラス基板１２の対向面１４と実質的に平らになるように選択される。別の実施形態では、深さＤは、ダイ２８（図２Ｂ）が対向面１４から突出するように選択される。

また、第１のガラス基板１２内には、ダイポケット１８から他方の面、即ち第２の対向面１６まで延在する貫通スロット２２が形成される。ダイポケット１８が第２の対向面１６に形成された一実施形態では、貫通スロット２２は、第１の対向面１４まで延在する。図２Ａには複数の貫通スロット２２が示されているが、第１のガラス基板１２に任意の数の貫通スロット２２が形成され得ることを理解されたい。限定しない例では、貫通スロット２２の数は、少なくとも部分的に、ガラス基板１２が組み込まれるデバイスに使用される流体の数に依存する。

貫通スロット２２は、任意の所望のサイズ、形状、及び／又は構造を有するように形成され得る。限定しない例として、貫通スロット２２は、長方形または正方形構造、円錐形構造、台形構造、楕円形構造、放物面構造、不規則な幾何学的構造（即ち、無作為でもなく規則的でもない幾何学的形状で、そのような構造は、例えばＣＡＤプログラムによって設計され得る）、又はこれらの組み合わせの構造を有する。一実施形態では、貫通スロット２２は、流体を受け取るための入口Ｉ_１と、流体をそこから出すための出口Ｏ_１とを有する。貫通スロットの入口Ｉ_１及び出口Ｏ_１は、同じサイズでも異なるサイズでもよい。図２Ａに示された実施形態では、入口Ｉ_１と出口Ｏ_１は、実質的に同じサイズである。別の実施形態では、入口Ｉ_１は出口Ｏ_１より大きい。入口Ｉ_１及び出口Ｏ_１のサイズ、形状、及び／又は構造は、入口Ｉ_１の１つ又は複数が、第２のガラス基板４２（図３と図４を参照）のチャネル４８と実質的に位置が合うように構成されており、且つ出口Ｏ_１の１つ又は複数が、ダイ２８（図２Ｂ、図２Ｃ及び図４を参照）の流体通路３６と実質的に位置が合うように構成されている限り、必要に応じて異なってもよいことを理解されたい。

また、図２Ａは、ダイポケット１８に隣接して形成された接着ポケット２６を示す。接着ポケット２６は一般に、ダイ２８（図２Ｂに示される）が接着剤３０（図２Ｂに示される）を介してダイポケット１８内に埋め込まれる場合に形成されることを理解されたい。更に、ダイポケット１８内にダイ２８を付着させる別の方法が使用される場合には、接着ポケット２６が第１のガラス基板１２に組み込まれなくてもよいことを理解されたい。

一実施形態において、電子回路ポケット２０は、ガラス基板１２の第１の対向面１４にダイポケット１８からある距離をおいて形成される。しかしながら、電子回路ポケット２０は、選択された対向面１４、１６にダイポケット１８も形成される限り、対向面１４、１６の何れかに形成されてもよいことを理解されたい。図２Ａには単一の電子回路ポケット２０が示されているが、任意の数の電子回路ポケット２０が第１のガラス基板１２に形成されてもよいことを理解されたい。一実施形態では、電子回路ポケット２０は、電子回路ポケット２０内に配置された電子デバイス（図２Ｂに示された参照符号３２）と、ダイポケット１８内に配置されたダイ２８（図２Ｂを参照）と、及び／又は基板外ドライバや他の基板外電子デバイスとの間で電気接続が動作可能に行われ得るように配置される。

電子回路ポケット２０が、対向面１４からガラス基板１２内に延在することを理解されたい。電子回路ポケット２０の深さ、幅、及び長さは、少なくとも部分的に、電子デバイス（図２Ｂに示される参照符号３２）が動作可能にその内部に配置されるように選択される。一実施形態では、深さは、内部に埋め込まれた電子デバイス３２（図２Ｂ）が、ガラス基板１２の対向面１４と実質的に平らになるように選択される。しかしながら、電子デバイス３２は、対向面１４から突出してもよく、又は対向面１４は、動作可能に配置された電子デバイス３２から突出してもよいことを理解されたい。

また、前述したように、図２Ａは、第１のガラス基板１２の第１の対向面１４に画定された基準２４も示す。所望の任意数の基準２４が第１のガラス基板１２に形成され得ることを理解されたい。基準（単数または複数）２４は、第２のガラス基板４２（図３に示される）と第１のガラス基板１２との位置合わせと、流体射出デバイス１００（図４に示される）内の形成されたマイクロ流体デバイス１０（図４に示される）の位置合わせを有利に支援することができる。また、基準２４は、ダイ２８と第１のガラス基板１２との位置合わせを支援するために、ダイ２８に形成されてもよい。基準は、第１のガラス基板１２にそれぞれのポケットを形成するために使用されるのと同じモールド成形法、又は例えば、レーザ直接書刻やシャドウマスク金属堆積等のＭＥＭＳ分野で一般的な他の適切な方法によって形成されてもよい。

次に図２Ｂを参照すると、ダイ２８、接着剤３０、電子デバイス３２、及び相互接続パッド／導体３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃが埋め込まれるか又は設けられた第１のガラス基板１２の一実施形態が示される。

一実施形態では、電子デバイス３２は、電子回路ポケット２０内に配置される。電子デバイス３２の限定しない例には、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、他の集積回路、電源又はコンバータ、受動部品（例えば、抵抗、インダクタ、コンデンサ、又は同種のもの）、又は他の類似のデバイスがある。電子デバイス３２は、接着剤３０、はんだボンディング、プラズマボンディング、プラズマ強化ボンディング、陽極ボンディング、熱圧着又は超音波溶接、融着、或いは電子部品またはＭＥＭＳパッケージングに適した他の係るボンディング技術によって、ガラス基板１２に付着され得る。

図２Ｂに示されたように、電子デバイス３２上に相互接続パッド／導体３４Ａが設けられる。電子デバイス３２が電子回路ポケット２０内に埋め込まれるのは、パッド／導体３４Ａが堆積される前でも後でもよいことを理解されたい。一実施形態において、パッド／導体３４Ａは、電子デバイス３２がポケット２０に埋め込まれる前に電子デバイス３２に設けられる。別の実施形態において、パッド／導体３４Ａは、電子デバイス３２が形成されている際に形成される。限定しない例として、光パターン形成可能な材料が、電子デバイス３２に積層された乾燥薄膜であり、感光材料が露光されて現像され、金属が堆積されて、感光材料が取り除かれる。

また、図２Ｂは、ダイポケット１８内に埋め込まれたダイ２８も示す。一実施形態では、ダイ２８は、熱駆動式または圧電駆動式インクジェットデバイス、又は他のＭＥＭＳ流体構成要素である。ガラス基板１２は、選択されたダイと適合する熱膨張率を有し、それによりデバイス耐久性が強化されると考えられる。

ダイ２８が埋め込まれるのは、電子デバイス３２が埋め込まれる前でも後でもよいことを理解されたい。ポケット１８にダイ２８を埋め込むのに適した技術の限定しない例には、接着結合（接着ポケット２６内で接着剤３０を使用して）、プラズマボンディング、陽極ボンディング、はんだボンディング、ガラスフリットボンディング、及び／又は任意の他の適切なボンディング法、及び／又はこれらの組み合わせがある。係る方法により、ダイ２８のリブ３７と第１のガラス基板１２のリブ１３との間に流体的に漏れを防止する結合が得られ、その結果、各貫通スロット２２が他のスロット２２から流体的に分離されることを理解されたい。ダイ２８は、各流体通路３６の入口が、貫通スロット２２の出口Ｏ_１と実質的に位置が合うように埋め込まれる。使用する際、流体は、貫通スロット２２からダイ２８の流体通路３６に流れ込み、そこから射出される。

語句「実質的に位置が合う」、「実質的に位置合わせされた」、又は同様のものは、本明細書で使用される場合、それぞれの入口と出口が当接して流体通路を形成し、それにより流体が、チャネル４８（図３に示された）を通って、貫通スロット２２を通って通路３６内へ動作可能に移動してそこから射出されることを意味する。当接する入口と出口のサイズ、形状及び／又は構造は、それぞれの出口から流れる流体が当接した入口に実質的に漏れることなく入ることができる限り、同じでも異なってもよいことを理解されたい。幾つかの実施形態では、出口は入口より大きい。更に、限定しない例として、円形の出口が長方形の入口と当接してもよい。

一実施形態では、埋め込まれたダイ２８上に相互接続パッド／導体３４Ｂも設けられる。係るパッド／導体３４Ｂは一般に、ダイ２８がポケット１８内に埋め込まれる前にシャドウマスク堆積法またはリフトオフ法によって設けられる。幾つかの実施形態では、パッド／導体３４Ｂは、ダイ２８の形成プロセス中に形成される。

また、ガラス基板１２の領域（例えば、それぞれのダイポケット１８又は接着ポケット２６に隣接する領域）にパッド／導体３４Ｃが設けられる。一実施形態では、パッド／導体３４Ｃは、シャドウマスク堆積法によって設けられる。別の実施形態では、パッド／導体３４Ｃを設けるためにリフトオフ法が使用され得る。パッド／導体３４Ｃは、様々な構成要素（例えば、ダイ２８、電子デバイス３２）がそれぞれのポケット（例えば、ダイポケット１８、電子回路ポケット２０）に埋め込まれる前に、又は埋め込まれた後に、ガラス基板１２上に設けられ得ることを理解されたい。幾つかの実施形態では、第２のガラス基板４２（図３に示された）上にも、パッド／導体（図示せず）が設けられる。ダイ２８上のパッド／導体３４Ｂ、３４Ａと電子デバイス３２との間にワイヤ又はＴＡＢボンド（更に後述される）が形成される場合は、ガラス基板（単数または複数）１２、４２上のパッド／導体３４Ｃが、デバイス１０に含まれなくてもよい。

図２Ｃは、２つの隣接したパッド／導体３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの間、又はパッド／導体３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃと基板外ドライバ（図示せず）との間に電気接続３８が行われた、図２Ｂに示された第１のガラス基板１２の実施形態を示す。一実施形態では、１つの電気接続３８が、電子デバイス３２上に設けられた１つのパッド／導体３４Ａを基板外ドライバに接続し、別の電気接続３８が、電子デバイス３２上に設けられた別のパッド／導体３４Ａを、ダイ２８のうちの１つのダイ上に設けられたパッド／導体３４Ｂに接続する。また、電気接続３８は、ダイ２８上のパッド／導体３４Ｂを、ガラス基板１２の対向面１４上に設けられたパッド／導体３４Ｃに接続することもできる。

電気接続３８は、ワイヤボンディング、テープによる自動ボンディング（ＴＡＢ）、フリップチップボンディング、又はこれらの組み合わせによって形成され得る。一実施形態では、電気接続３８の１つ又は複数は、エポキシカプセル材料（ＥＮＣＡＰ）４０で被覆される。電気接続３８としてワイヤボンドが使用される場合、ＥＮＣＡＰが望ましいことがある。図２Ｃに示されたように、エポキシ樹脂は、電気接続された又は結合されたダイ２８の端部にある接続３８を封止する。エポキシ材料は、電気接続３８に機械的な支持と環境的保護の両方を提供する。

次に図３を参照すると、２つの対向面４４及び４６を有する第２のガラス基板４２の一実施形態が示される。対向面４４、４６の一方に出口Ｏ_２が配置され、対向面４６、４４の他方に入口Ｉ_２が配置されるように、チャネル４８が第２のガラス基板４２に形成される。各チャネル４８は、入口Ｉ_２が出口Ｏ_２より大きくなるように構成される。

図３では、チャネル４８が交差するように見えるが、第２のガラス基板４２に形成された各チャネル４８が、他のチャネル４８のそれぞれから分離されていることを理解されたい。図３の概略図は、ガラス基板４２のこの実施形態が、ガラス基板４２に画定された合計６つのチャネル４８を有する事実の単なる例示である。チャネル４８は、各チャネル４８が分離されるようにガラス基板４２全体にわたって構成され、及び／又は互い違いに配列される。

チャネル４８は、第１のガラス基板１２に機構を形成するための前述した技術（例えば、モールド成形、プラズマエッチング、サンドブラスト等）のいずれかによって第２のガラス基板４２に形成される。

チャネル４８は、入口Ｉ_２が出口Ｏ_２より大きい限り任意の望ましいサイズ、形状及び／又は構造を有するように形成されてもよいことを理解されたい。限定しない例として、チャネル４８は、円錐形構造、台形構造、楕円形構造、放物面構造、不規則な幾何学的構造（即ち、無作為でもなく規則的でもない幾何学的形状で、そのような構造は、例えばＣＡＤプログラムによって設計され得る）、又はこれらの組み合わせを有する。

チャネル４８（単数または複数）の入口Ｉ_２は、対向面４６に隣接して追加の空間５０が形成されるように形成されてもよい。この空間５０は、流体供給源に流体接続された流体供給管（図４に示された参照符号５２）用のシール（図示せず）を着脱可能に受容することができる。

図４は、第１のガラス基板１２が第２のガラス基板４２に結合された場合に形成されるマイクロ流体デバイス１０を示す。図４に示された実施形態は、第１のガラス基板１２に動作可能に接続された種々の電子部品（ダイ２８、電子デバイス３２等）を有する。本明細書に開示されたマイクロ流体デバイス１０の実施形態は、以下に限定されないが、インクジェットプリンタ、流体ＭＥＭＳデバイス（例えば、ＤＮＡ分析チップ、マイクロリアクタ、噴霧式ネブライザー等）、又は同様なもの、或いはこれらの組み合わせを含む様々な流体射出デバイス１００で（例えば、支持体として）使用するのに適する。

第１と第２のガラス基板１２、４２は、陽極ボンディング、プラズマボンディング、接着、はんだボンディング、圧縮ボンディング又は溶接、ガラスフリットボンディング、又はこれらの組み合わせによって互いに結合され得る。そのようなプロセスにより、第１のガラス基板１２のリブ１３と第２のガラス基板４２のリブ４３との間に流体的に漏れを防止する結合が得られ、その結果、各チャネル４８が、他のチャネル４８のそれぞれから流体的に分離されることを理解されたい。ガラス基板１２、４２、及び結合により形成された接触面は、製造中とその後の使用中のデバイス１０の耐久性を強化すると考えられる。第１と第２のガラス基板１２、４２は、ダイ２８及び／又は他の構成要素を埋め込み／設置する前に互いに結合されてもよく、ダイ２８及び／又は他の構成要素を埋め込み／設置した後で互いに結合されてもよく、又はダイ２８及び／又は他の構成要素を埋め込んでいる間（例えば、構成要素を埋め込むために、及び基板１２及び４２を結合するために接着が使用される際）に互いに結合されてもよいことを理解されたい。

前述のように、基板１２及び４２は、それぞれのチャネル４８の出口Ｏ_２が、それぞれの貫通スロット２２の入口Ｉ_１と実質的に位置が合うように結合される。一実施形態では、第１のガラス基板１２の全ての貫通スロット２２が、第２のガラス基板４２のそれぞれのチャネル４８と位置が合う。別の実施形態では、図４に示されたように、全てではない貫通スロット２２が、それぞれのチャネル４８と位置合わせされる。任意の数のスロット２２が、それぞれのチャネル４８と位置合わされてもよいことを理解されたい。位置合わせされたスロット２２の数は、少なくとも部分的に、マイクロ流体デバイス１０の所望の最終用途に依存することがある。

また、図４は、チャネル４８の１つにその入口Ｉ_２で動作可能に流体的に接続された流体供給管５２も示す。流体供給管５２は、接着剤３０、はんだボンディング、又は任意の他の適切な結合プロセスによって第２のガラス基板４２に接続され得る。チャネル４８のうちの１つがそれと流体連絡する流体供給管５２を有して示されているが、任意の数のチャネル４８がそれぞれの流体供給管５２に接続されてもよいことを理解されたい。

流体供給管５２は、流体供給源をデバイス１０に接続する。動作において、流体は、供給源から、流体供給管５２を介して第２のガラス基板４２のチャネル４８に導かれる。次いで、流体は、チャネル４８の出口Ｏ_２を通って貫通スロット２２の入口Ｉ_１に導かれる。流体は、ダイ２８の通路３６に入ってそこから射出される。一実施形態では、各チャネル４８に同じ流体が供給され、別の実施形態では、各チャネル４８に異なる流体が供給される。流体は、少なくともある程度デバイス１０の用途に依存して異なる。そのような流体の限定しない例には、インクジェットインク（同じ色、又は異なる色）、生体サンプル（例えば、分析用）、燃料（例えば、燃料噴射用）、環境試料（例えば、分析用の空気又は水の試料）、微量化学リアクタ流体、微量化学リアクタ流体用の液体担持触媒（liquid-borne catalyst）、及び／又はこれらの組み合わせがある。

図５Ａと図５Ｂは、ダイ２８が埋め込まれたデバイス１０の部分の概略上面図を示す。これらの図は、貫通スロット２２とチャネル４８が、それぞれの第１と第２のガラス基板１２、４２内に如何にして互い違いに配置され得るかを示す。両方の図において、４８、５２と示された大きい方の円は、チャネル４８の入口Ｉ_２と流体供給管５２との間の相互接続の接触面を表し、２２、４８と示された小さい方の円は、チャネル４８の出口Ｏ_２と貫通スロット２２の入口Ｉ_１との間の相互接続の接触面を表す。図５Ａでは、ダイ２８の各流体通路３６は、それぞれの貫通スロット２２及びチャネル４８に流体接続される。図５Ｂでは、通路３６の一方は、複数の貫通スロット２２及びチャネル４８に流体接続されるが、通路３６の他方は利用されない。図５Ｂに示された互い違いに配置された構造は、チャネル４８の入口Ｉ_２と流体供給管５２との間の相互接続４８、５２の直径を最大にすることを可能にすると考えられる。

図６と図７は、第１のガラス基板１２の貫通スロット２２と第２のガラス基板４２のチャネル４８の他の実施形態を示す。

図６は、各貫通スロット２２と各チャネル４８の扇状に広がる構造を示す。前述したガラスモールド成形法は、特に、図６に示された基板１２、４２を形成するには望ましくない場合がある。これは、少なくとも部分的に、スロット２２とチャネル４８の扇状に広がる構造が形成されると、鋳型を除去することが困難な可能性があることに起因する。この実施形態については、他の方法（例えば、超音波加工、エッチング等）がより望ましい場合がある。

図６に示されたように、貫通スロット２２とチャネル４８のそれぞれの入口Ｉ_１及びＩ_２は、対応するそれぞれの出口Ｏ_１及びＯ_２より大きい。各ガラス基板１２、４２を別々に構成することは、類似の幾何学的形状を有するもっと厚い一体成形のガラスを構成するよりある程度容易なので、チャネル入口Ｉ_２と貫通スロット出口Ｏ_１との大きなサイズ差と、サイズ間の滑らかな幾何学的遷移は、本明細書で開示された方法を使用して達成可能であると考えられる。

図７は、不規則的な幾何学的形状、又は規則的な幾何学的形状（台形、長方形）の組み合わせを有する２つの貫通スロット２２を示す。一実施形態（図７に示されたような）では、貫通スロット２２のより大きな領域（出口Ｏ_１近く）は、表面１６まで貫通せず、それどころか、入口Ｉ_１は、それぞれの出口Ｏ_１より小さい。この実施形態では、各出口Ｏ_１の一部分がダイ２８と当接し（それにより、この位置で流体が出るのを防止する）、各出口Ｏ_１の一部分は、ダイ流体通路３６（流体が出る）に当接する。この実施形態では、流体の流れは、実質的に垂直であり、次いで貫通スロット２２を実質的に水平に通る。別の実施形態では、チャネル４８は、スロット２２より大きく、そのため、インクは、大きな出口Ｏ_２からマイクロ流体デバイス１０に入り、小さい方の出口Ｏ_１を通ってダイ流体通路３６に達する。

図面に示されない更に別の実施形態では、第１と第２のガラス基板１２、４２との間に第３のガラス基板が結合されてもよい（上述の結合技術を使用して）。第３の基板は、第１のガラス基板１２の貫通スロット２２を第２のガラス基板４２のチャネル４８と流体接続するように構成されることを理解されたい。更に、貫通スロット２２とチャネル４８が流体接続される限り、第１と第２のガラス基板１２、４２との間に任意の数の基板が介在してもよいことを理解されたい。介在する基板（中間基板）は、流体工学的尺度を大きな入口から小さな出口に比較的滑らかに有利に遷移させることができる。

また、第３のガラス基板が、表面４６で第２のガラス基板４２に結合されてもよい。この実施形態では、第３のガラス基板は、複数のチャネル４８に流体接続された単一のスロット又はチャネルを有するように構成される。従って、第３の基板のスロット又はチャネルは、１つの流体供給管５２（図４に示される）を介して流体を受け取り、受け取った流体を、それと流体連絡する複数のチャネル４８に供給する。そのような実施形態により、単一の流体が、１つの流体供給管５２を介して複数のチャネル４８と貫通スロット２２に供給される。例えば、そのような構造は、同じインク色が複数のチャネル４８に供給されるべきである場合に望ましいことがある。

更に別の実施形態では、デバイス１０は、第１と第２のガラス基板１２、４２との間の追加の基板と、第２のガラス基板４２の対向面４６に取り付けられた追加の基板の両方を含む。

幾つかの実施形態を詳細に説明したが、開示された実施形態を修正できることは当業者に明らかである。従って、上記の説明は、限定ではなく例示と見なされるべきである。

Claims (11)

1. 流体通路（36）を有するダイ（28）と、
   第１と第２の対向面（14、16）を有し、前記第１の対向面（14）に形成され且つ内部に前記ダイ（28）を配置するように構成されたダイポケット（18）と、前記ダイポケット（18）から前記第２の対向面（16）まで延在する貫通スロット（22）とを有する第１の基板（12）であって、前記貫通スロット（22）の出口（Ｏ _１ ）が前記ダイ（28）の流体通路（36）と実質的に位置があうように構成されており、前記第１の基板（12）が前記ダイ（28）と適合する熱膨張率を有する、第１の基板（12）と、
   第２の基板（42）とを含み、前記第２の基板（42）が前記第１の基板（12）の前記第２の対向面（16）に結合されることにより、前記第２の基板（42）に形成されたチャネル（48）の出口（Ｏ_２）が、前記貫通スロット（22）と実質的に位置が合い、前記チャネル（48）が、前記出口（Ｏ_２）より大きい入口（Ｉ_２）を有する、マイクロ流体デバイス（10）。
2. 前記第１と第２の基板（12、42）がガラスから形成され、前記ダイ（28）がシリコンから形成される、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
3. 相互接続パッド又は導体（34B）が前記ダイ（28）の表面に設けられ、前記ダイ（28）は、前記ダイ（28）の表面が前記第１の基板（12）の前記第１の対向面（14）と実質的に平らになるように前記ダイポケット（18）内に埋め込まれる、請求項１又は２に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
4. 前記第１の基板（12）が、前記第１の対向面（14）に形成され且つ内部に電子デバイス（32）を配置するように構成された電子回路ポケット（20）を更に有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
5. 相互接続パッド又は導体（34A）が前記電子デバイス（32）の表面に設けられ、前記電子デバイス（32）は、前記電子デバイス（32）の表面が前記第１の基板（12）の前記第１の対向面（14）と実質的に平らになるように前記第１の基板（12）に付着される、請求項４に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
6. 相互接続パッド又は導体（34C）が前記第１の基板（12）の前記第１の対向面（14）に設けられる、請求項３又は５に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
7. 前記ダイ（28）が複数の流体通路（36）を含み、前記第１の基板（12）が、複数の貫通スロット（22）を含み、前記第２の基板（42）が、複数のチャネル（48）を含み、前記貫通スロット（22）がそれぞれ、前記複数の流体通路（36）のそれぞれ及び前記複数のチャネル（48）のそれぞれと位置が合う、請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
8. 前記複数のチャネル（48）が、前記第２の基板（42）内に互い違いに配置された、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
9. 前記第１の基板（12）には、前記ダイポケット（18）に隣接した接着ポケット（26）が形成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
10. 前記第２の基板（42）に形成された前記チャネル（48）に動作可能に結合された流体供給管（52）を更に含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス（10）。
11. 前記ダイ（28）が、流体を射出するための複数の手段を有する、請求項１から１０のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス（10）。

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