JP6478231B2 - 分離可能なチップを有するマイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体の製造 - Google Patents
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Description
基板の面上に1つ又は複数のマイクロ流体構造体含む少なくとも1つのブロックを有する基板を準備するステップと、
部分的切除部を得るように基板を部分的に切削し、その結果、部分的切削部のレベルにおける基板の残余の厚さがブロックの個片化を可能にするような厚さになる、ステップと、
ブロックを洗浄するステップと、
ブロックを被覆するようにカバーフィルムを貼付し、これにより被覆されたブロックが得られ、貼付されたカバーフィルムは、それでもなお、各々の被覆されたブロックの個片化を可能にするようになっており、各々の被覆されたブロックが個片化後のマイクロ流体チップに対応する、ステップと、
を含む方法によって具体化される。
各々のブロックが基板の面上にマイクロ流体構造体を含むブロックを有する基板であって、基板が、基板の厚さの中に延びる部分的切削部を含み、部分的切削部のレベルにおける基板の残余の厚さが、好ましくは手作業で、ブロックの各々の個片化を可能にするような厚さになっている、基板と、
ブロックを被覆し、それにより被覆されたブロックを形成するカバーフィルムであって、貼付されたカバーフィルムは、カバーされたブロックの各々の個片化を可能にするようなものであり、各々の被覆されたブロックが個片化後のマイクロ流体チップに対応する、カバーフィルムと、
を備えた、マイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体として具体化される。
電気コンタクト開口、
液体装填パッド、及び
空気口、
のうちの1つ又は複数である。
図1〜図11を参照して、最初に、マイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体1の製造方法に関する本発明の態様を説明する。本質的に、これらの方法は以下のステップを中心に展開する。
1.第1に、基板10、30が準備される(ステップS1)(図1、図1a)。基板は、1つ又は(多くの場合)複数のブロック14、14aを呈示する。各ブロックは、基板の主面F上に見られる1つ又は複数のマイクロ流体構造体20、24、34を含む。かかるマイクロ構造体は、既に機械工作されたものであるか、又はプロセスのこの段階で例えば当該分野で知られた方法に従ってパターン形成されるものであると仮定される。以下、特定のパッケージの製造に関する場合を除いて、一般に幾つかのブロックが存在するものと仮定する。幾つかのブロックが存在する場合、本製造方法は、マイクロ流体チップの組立体の製造に関するものとなる。「マイクロ流体構造体」(また「マイクロ構造体」又は「マイクロ流体構造部」とも)の概念は、本技術分野において、マイクロ流体マイクロチャネル20、液体装填パッド24、電気コンタクト開口、キャピラリ・ポンプ34などのような構造部を示すのに広く用いられる。このようなマイクロ流体構造体の例は、特に図1aに描かれたブロック内で見ることができる。
2.第2に、基板10、30を部分的に切削して(ステップS2)、部分的切削部(partial cut)10cを得る(図2、図2a)。部分的ダイシングと言うこともできる。得られる部分的切削部10cは、部分的切削部10cのレベルにおける基板の残余の厚さ10rがブロック14、14aの個片化を可能にするようなものとされる。
3.次に、ブロック及びその中のマイクロ構造体が、任意の適切な方法を用いて洗浄される(ステップ4)(図4)。
4.最後に、カバーフィルム62が、ブロック14、14aを被覆するように、例えばブロック内のマイクロ構造体を封止するように貼付される(ステップS5−S7、図5−図7)。このカバーフィルムは、切削前にチップ組立体を保護するために用いることが所望される場合がある保護フィルムと混同すべきではない。具体的には、カバーフィルムは、マイクロ構造体の中に陥没することなくその上にテントを張るような状態になるのに十分に剛性なものとすべきである。このカバーフィルムは、その他の点ではマイクロ構造体を適宜完成させ、チップのマイクロ流体機能を損なわないようなものとすべきである。それでもなお、カバーフィルムは、貼付されたカバーフィルムが依然として各ブロックの個片化を可能にするように選択され、例えばその目的のために十分に脆性なものとすべきである。
・第1に、少なくとも2つの層、即ち、カバーフィルム62自体並びにバッキング層61を含むフィルム60が準備される(S3a−c)。
・第2に、カバーフィルム62が、図5に示すように、バッキング・フィルム61を押圧することにより、好ましくはバッキング・フィルム61を貼り合わせる(S5)ことにより、基板の露出表面に(即ち、面F上に)貼付される。ここで「露出表面」は、製造プロセスの所与の段階でさらなる処理のためにアクセス可能な表面を意味する。
・第3に、バッキング・フィルム61が除去される(S6)。
フィルム62を貼付する実用的な方法は、実際にこれを別の層61を介して間接的に表面に押し付けることである。ドライフィルム62とチップとの位置合せは、例えばチップ表面及びフィルム61、62のいずれかの、両方のマークを用いて手動で行うことができ、又は任意の適切な位置合せツールにより行うことができる。
−フォトリソグラフィが用いられる場合、最初に多層フィルム61−63をUVで露光し、次にバッキング・フィルム63を除去してパターンを現像する。
−レーザ・アブレーションの場合に、材料の厚さを削減するためにレーザ・アブレーションの前にバッキング・フィルム63を除去する。
−切削/打抜き技術を用いるときは、最初にスタック61−63を切削/打抜きし、次にバッキング・フィルム63を除去することが好ましい。この場合、バッキング・フィルム61及び63は、切削時にドライフィルム・レジスト62を保護する。サンドイッチ状の61−63全体に貫通孔を形成した後、保護フィルム63が貼合せに先立って除去される。
−マイクロ流体構造体を中に有する1つ又は複数のブロック14、14aを呈示する、基板10、30を含む。部分的切削プロセスS2の結果として、基板10、30は、基板の厚さの中に延びる部分的切削部10cを呈示する。これらの部分的切削部10cのレベルにおける基板の残余の厚さは、それでもなお、各ブロック14、14aの好ましくは手による個片化を可能にする。さらにこのようなパッケージ/組立体は特に、
−ブロックを被覆するカバーフィルム62を含む。上述のように、貼付されたカバーフィルムは、それでもカバーされたブロック14、14aの個片化を可能にする。カバーフィルム62は、好ましくは、例えば厚さが20乃至100μm(又はより好ましくは30乃至70μm)のドライフィルム・レジストである。
−電気コンタクト開口、
−液体装填パッド24、及び
−空気口
を含むことができる。
上記のマイクロ流体チップ組立体の構想を特に以下のように実証した。装填パッド、100μm幅の蛇行チャネル、及びキャピラリ・ポンプを有するマイクロ流体試験構造体を、525μm厚のSiウェハ上に、DuPont PerMX3020の20μm厚ドライフィルム・レジストをパターン形成してSiウェハの上面にマイクロ流体チャネルをパターン形成することによって製造した。基板を保護するための薄いフォトレジスト層を塗工した後、ウェハを約250μmの深さまでダイシングした。50μm厚のDF−1050ドライフィルム・レジスト(EMS、USA)を、ベンチトップ型カッティング・プロッタを用いて切削して、装填パッド及び電気コンタクト用の開口62oを作成した(図10a)。このカバーフィルムを、部分的にダイシングされたウェハ上に位置合せし、積層した(図10b)。ウェハ接合のような他のマイクロ流体チャネル封止技術と比べて、ドライフィルム積層は、必要な時間及び温度収支(temperature budget)がはるかに少ない。封止されたチップは、その後ウェハを手作業で劈開することによって容易に分離された(図10c及び図10d)。劈開されたチップの光学検査は、カバーフィルム上に実質的な構造損傷がないことを示した(図11参照)。
10:基板の本体
10、30:基板
10c:部分的切削部
10r:部分的切削部10cのレベルにおける基板の残余の厚さ
10s:劈開された縁
14、14a:ブロック(チップ)
20:マイクロ流体構造体/マイクロチャネル
24:液体装填パッド
30:酸化物層
32:光パターン形成されたドライフィルム・レジスト
34:キャピラリ・ポンプ
61:バッキング・フィルム
62:カバーフィルム
62o:開口
Claims (14)
- マイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体の製造方法であって、
基板の面上に1つ又は複数のマイクロ流体構造体を含む少なくとも1つのブロックを有する基板を準備し、
部分的切削部を得るように前記基板を部分的に切削し、その結果、前記部分的切削部のレベルにおける前記基板の残余の厚さが前記ブロックの個片化を可能にするような厚さにし、
前記ブロックを洗浄し、
前記ブロックを被覆するようにカバーフィルムを前記基板に貼付し、これにより被覆されたブロックが得られ、前記貼付されたカバーフィルムは、前記少なくとも1つのブロックそれぞれの前記1つ又は複数のマイクロ流体構造体の少なくとも1つを封止し、かつ、前記基板上の前記部分的切削部の範囲にも延在し、かつ、それでもなお、各々の被覆されたブロックの個片化を可能にするようになっており、各々の被覆されたブロックが個片化後のマイクロ流体チップに対応する
ことを含む、製造方法。 - 前記準備された基板は、各々が前記基板の面上に前記マイクロ流体構造体を含む複数のブロックを有し、
前記貼付されたカバーフィルムは、前記複数のブロックを被覆し、
前記部分的切削部及び前記貼付されたカバーフィルムは、前記ブロックの各々の個片化を可能にするようになっている、
請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を部分的に切削することは、部分的切削後の前記基板の残余の厚さが、前記ブロックを手作業で、好ましくは劈開することによって分離できるような厚さとなるように行われる、請求項1又は請求項2に記載の製造方法。
- 前記貼付されるカバーフィルムは、既存の又は後で製造されるマイクロ流体チップ組立体の構造体に対応するパターンを形成する開口を備える、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記貼付されるカバーフィルムは、ドライフィルム・レジストであり、ここで、好ましくは、前記カバーフィルムは、エポキシ樹脂を含むこと、積層シートであること、及び、3乃至5ギガパスカルのヤング率を有すること、のうちの1つ又は複数の条件を満たす、請求項4に記載の方法。
- 前記貼付されるドライフィルム・レジストの厚さは、10乃至100μmである、請求項4又は請求項5に記載の方法。
- 前記カバーフィルムを貼付することは、
前記カバーフィルム及びバッキング・フィルムを含む少なくとも2つの層を備えたフィルムを準備し、
前記カバーフィルムを、前記基板の前記面の露出表面に、前記バッキング・フィルムを押圧することにより貼付し、
前記バッキング・フィルムを除去する
ことを含む、請求項4から請求項6までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記フィルムを準備することは、パターン形成された前記カバーフィルムを貼付する前に、前記カバーフィルムを、好ましくは、フォトリソグラフィ、切削、打抜き、又はレーザ・アブレーションのうちの1つによってパターン形成して、既存の又は後で製造されるマイクロ流体チップ組立体の構造体に対応するパターンを形成する開口を備えたカバーフィルムを得ることをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記準備された基板のブロックは、前記面上にマイクロ流体マイクロチャネルを備え、前記マイクロチャネルの平均深さ又は断面直径は、5乃至50マイクロメートルである、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、洗浄した後で且つ前記カバーフィルムを貼付する前に、前記マイクロ流体構造体の中に試薬を入れることを含む、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記マイクロ流体構造体の中に試薬を入れることは、前記基板の少なくとも2つの異なるブロックのマイクロ流体構造体のそれぞれの中に、又は同じブロックの1つ又は複数のマイクロ構造体の中に、少なくとも2種類の試薬を入れる、請求項10に記載の方法。
- 各々のブロックが基板の面上にマイクロ流体構造体を含むブロックを有する基板であって、前記基板が、前記基板の厚さの中に延びる部分的切削部を含み、前記部分的切削部のレベルにおける前記基板の残余の厚さが、好ましくは手作業で、前記ブロックの各々の個片化を可能にするような厚さになっている、基板と、
前記ブロックを被覆し、それにより被覆されたブロックを形成するカバーフィルムであって、前記基板に貼付された前記カバーフィルムは、前記ブロックの各々の前記マイクロ流体構造体を封止し、かつ、前記基板上の前記部分的切削部の範囲にも延在し、かつ、前記被覆されたブロックの各々の個片化を可能にするようなものであり、各々の被覆されたブロックが個片化後のマイクロ流体チップに対応する、カバーフィルムと、
を備えた、マイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体。 - 前記カバーフィルムは、電気コンタクト開口、液体装填パッド、及び空気口のうちの1つ又は複数である構造体に対応するパターンを形成する開口を備える、請求項12に記載のマイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体。
- 請求項12または請求項13に記載のマイクロ流体チップ・パッケージ又は組立体から、被覆されたブロックを分離することによって得ることができるマイクロ流体チップであって、前記チップは、被覆されたブロックを含み、その外周に、劈開面又は分断破断部のような、部分的切削部の残りの痕及び個片化の残りの痕を示す、マイクロ流体チップ。
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