KR101199505B1 - Fabrication Method of Micro-fluidic Chip Using Ultrasonic Bonding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혈액에서 혈장을 분리해 내는 마이크로 유체칩의 제작 방법에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 마이크로 초음파 융착을 이용하여 마이크로 단위의 혈장 이동용 채널을 정밀도 있게 구현함으로써 혈액으로부터 혈장을 효율적으로 분리하는 마이크로 유체칩을 손쉽게 만들 수 있는 마이크로 유체칩의 제작 방법에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초음파 융착을 이용한 혈액의 마이크로 유체칩(10) 제작 방법에 있어서, 상기 마이크로 유체칩 제작 방법은 사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계로 구성되는 것이 특징인 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩(10) 제작 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a microfluidic chip that separates plasma from blood. More particularly, the present invention relates to a microfluidic chip that efficiently separates plasma from blood by precisely implementing a channel for moving plasma in micro units using micro ultrasonic fusion. The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic chip that can easily make a fluidic chip.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a microfluidic chip 10 of blood using ultrasonic fusion, wherein the microfluidic chip is manufactured by using a photolithography method. Stage 1; A second step of manufacturing the upper substrate 100 and the lower substrate 200 by injection molding using the molding stamp 350; And a third step of bonding the upper substrate 100 and the lower substrate 200 to each other by an ultrasonic fusion method.
Description
본 발명은 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 마이크로 초음파 융착을 이용하여 마이크로 단위의 혈장 이동용 채널을 정밀도 있게 구현함으로써 혈액으로부터 혈장을 효율적으로 분리하는 마이크로 유체칩을 손쉽게 만들 수 있는 마이크로 유체칩 제작 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic chip using ultrasonic fusion, and more particularly, to easily implement a microfluidic chip for efficiently separating plasma from blood by precisely implementing a channel for moving a plasma in micro units using micro ultrasonic fusion. It relates to a microfluidic chip manufacturing method that can be made.
최근 들어 혈액 등의 생체 샘플로부터 각종 생체 정보를 검출하여 건강 상태를 측정함으로써 질병의 진단뿐만 아니라 예후 관리 등에 사용하고자 하는 바이오센서들이 대량 제작되어 활용되고 있다.Recently, a large amount of biosensors that are intended to be used for prognostic management as well as diagnosis of diseases by detecting various biometric information from biological samples such as blood are used.
바이오센서는 신뢰성 있는 정보를 제공하기 위해 재현성과 고감도 신호의 검출이 요구된다. 예를 들어, 단백질 검출을 목적으로 제작된 단백질 칩(chip)은 혈액을 이용하여 특정 단백질의 유무와 잔량을 측정하는 것인데 이 때, 혈액은 적혈구, 백혈구, 혈소판과 혈장으로 이루어지고 혈장은 지방 대사물, 당질, 효소, 항원, 항체 등의 각종 단백질 성분을 포함하고 있어 대부분의 단백질이 주로 혈액의 혈장에 내포되는바, 따라서 재현성 및 측정 오차를 줄이기 위해서는 혈장을 혈액에서 분리해 내는 과정이 필요하다.Biosensors require reproducibility and detection of high sensitivity signals to provide reliable information. For example, a protein chip designed for protein detection is to measure the presence and remaining amount of a specific protein using blood, wherein blood consists of red blood cells, white blood cells, platelets and plasma, and plasma metabolizes fat. As it contains various protein components such as water, sugars, enzymes, antigens, and antibodies, most proteins are mainly contained in blood plasma. Therefore, in order to reduce reproducibility and measurement error, it is necessary to separate plasma from blood. .
혈액으로부터 혈장을 분리하기 위한 칩(chip) 형태의 분리수단으로는 다공성 매질 또는 멤브레인을 혈액 유로의 측면 또는 정면에 배치하여 혈구를 분리하는 마이크로 유체칩, 혈구의 자중에 의한 침강 효과를 이용하여 혈구와 혈장이 층을 이루도록 하여 혈장만을 추출해 내는 마이크로 유체칩 등이 있으며, 이 외에도 원심력을 이용하는 분리칩, 전기적 신호를 이용하는 분리칩 등이 제안되고 있다.A chip-type separation means for separating plasma from blood is a microfluidic chip that separates blood cells by placing a porous medium or membrane on the side or front of the blood flow path, and the blood cells using the sedimentation effect of the blood cells. And microfluidic chips that extract plasma only by forming plasma layers. In addition, separation chips using centrifugal force and separation chips using electrical signals have been proposed.
모세관 현상을 이용하는 무동력 형태의 분리칩은 혈액이 모세관 현상에 의해 이동하도록 하면서 혈구 성분이 통과하지 못하도록 필터를 이동 채널 내에 설치함으로써 혈장만을 분리해 내는 것을 특징으로 한다.The non-powered separation chip using a capillary phenomenon is characterized by separating only the plasma by installing a filter in the moving channel to prevent blood cell components from passing while allowing blood to move by the capillary phenomenon.
원심력을 이용하여 혈장을 분리하는 일례로는 혈액채취수단, 혈장분리수단, 분석수단을 순차적으로 구비하고 원심 조작에 의해 혈액의 유로 내에서 혈장이 자동으로 분리되도록 하며, 유로 크기의 조작을 통해 혈장을 추출해 내는 것이 있다.As an example of separating plasma using centrifugal force, blood sampling means, plasma separation means, and analytical means may be sequentially provided, and the plasma may be automatically separated in the blood flow path by centrifugal operation. Is to extract.
전기적 신호에 의한 분리칩으로는 혈액의 이동 통로를 마련하고 입구에서 길고 짧은 구간의 압력 펄스를 인가하여 전기적 신호로서 혈구의 흐름을 편향시켜 혈구의 이동력 차이로부터 혈장만을 분리해 내는 방법이 있다.As a separation chip by an electrical signal, a blood passage is provided and a long and short pressure pulse is applied at the inlet to deflect the flow of blood cells as an electrical signal to separate only the plasma from the difference in blood cell mobility.
도 1에 종래의 마이크로 유체칩(바이오센서)으로서 모세관력을 구동력을 사용하는 마이크로 유체칩(1)을 간략하게 도시하였다.FIG. 1 briefly illustrates a
모세관형 마이크로 유체칩(1)은 혈장이 이동하는 채널(4, 5)를 제공하는 하부기판(3)과 이를 덮는 상부기판(2)으로 구성되며, 채널의 일부에 분석수단(6)을 구비하고 상기 분석수단(6)으로부터 신호를 추출하는 신호추출부(7)를 포함한다. 혈장의 이동 채널(4, 5)은 혈액을 떨어트리는 혈액도입부(4)와 혈장에 모세관력을 부여할 정도의 작은 마이크로 스케일로 되고 혈구는 통과하지 못할 정도의 작은 높이를 갖는 마이크로 채널(5)로 구성된다.The capillary
혈액도입부(4)에 샘플용 혈액을 넣으면 마이크로 채널(5)의 모세관력에 의해 혈액이 이동하며, 이 때 혈구 성분은 마이크로 채널(5)을 통과할 수 없어 혈장만 분석수단(6)에 이르게 되고, 따라서 혈장만을 분석하여 정밀하게 생체신호를 측정하는 것이 가능해 진다.When the sample blood is put into the
그러나 종래의 모세관력을 이용하는 마이크로 유체칩(1)은 특별한 구동수단을 구비하지 않고도 혈장을 분리하는 것이 가능하고 컴팩트하게 분리칩을 구성할 수 있는 등 여러 가지 장점에도 불구하고 신뢰성 있는 제품을 대량으로 생산하는 데에는 한계가 있다. 왜냐하면 상기 마이크로 유체칩(1)이 모세관력을 충분히 발휘하면서도 혈구를 걸러내기 위해서는 마이크로 채널(5)의 높이를 혈구의 크기인 5~10 마이크로미터 수준으로 유지하는 것이 중요한데, 상기 하부기판(3)과 상부기판(2)을 접합하는 제조 과정에서 열접합 방식을 이용하게 되는바, 열변형(최대 20~30 마이크로미터 수준)에 의해 정밀한 제작이 어렵기 때문이다.However, the
이런 단점을 보완하기 위해 열변형 없이 상부기판(2)과 하부기판(3)의 접합이 가능한 초음파 융착 방법이 제안되기도 하였으나, 상부기판(2)과 하부기판(3)의 접합면 전체에 융착 가능한 충분한 진동 에너지를 고르게 전달하기가 어렵고, 마이크로 채널(5)을 누수 없이 형성하기 어렵다는 신뢰성 문제로 인해 본 발명에서와 같은 마이크로 수준의 마이크로 유체칩 대량 생산에는 적합하지 않은 것으로 인식되어 왔다.
In order to compensate for these disadvantages, an ultrasonic fusion method capable of bonding the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정밀한 측정이 가능한 신뢰성 있는 마이크로 유체칩을 적은 에너지로 대량으로 생산할 수 있는 제작 방법을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention is to solve the above problems, to provide a manufacturing method capable of producing a large amount of reliable micro-fluidic chip with a small energy capable of precise measurement.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩(10) 제작 방법에 있어서, 상기 마이크로 유체칩 제작 방법은 사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계로 구성되는 것이 특징인 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩(10) 제작 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a
상기 사진식각법을 이용하는 제1단계는 기재(310) 상에 마이크로 유체칩의 내부 구조물의 PR(photoresist) 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계; 초음파 융착 용 마이크로 단위의 융착선(270)을 만들기 위해 PR 융착선(330)을 형성하는 제1-2단계; 전기도금용 시드 금속층(340)을 증착하는 제1-3단계; 시드 금속층(340)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(350)를 도금 형성하는 제1-4단계; 및 PR 패턴(320)과 기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(350)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계를 포함하는 것이 바람직하다.The first step using the photolithography method may include forming a photoresist (PR)
또한, 상기 PR 융착선(330)을 형성하는 제1-2단계는 PR 융착선(330)을 형성함에 있어서 마이크로 단위의 융착선(270)이 경사를 갖고 구성되도록 형성하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the step 1-2 of forming the
더욱이, 상기 마이크로 단위의 융착선(270)의 경사는 마이크로 단위의 융착선(270) 중 피 융착물과 접하는 면접부(271)가 마이크로 단위의 융착선(270)의 기저부(272)보다 좁은 폭으로 형성되어 만들어지는 것이 유리하다.Further, the inclination of the
한편으로 본 발명의 다른 실시예는 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩(10) 제작 방법을 제공한다. 이 마이크로 유체칩 제작 방법은, 사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 2개의 융착선 형성 기판(860)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상기 2개의 융착선 형성 기판(860) 중 하나는 하부 융착선 형성 기판(860a)이 되고, 다른 하나는 상부 융착선 형성 기판(860b)이 되게 하여 상기 하부 융착선 형성 기판(860a)과 상기 상부 융착선 형성 기판(860b)을 서로 맞대어 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계로 구성되는 것이 특징이다. On the other hand, another embodiment of the present invention provides a
이때, 상기 사진식각법을 이용하는 제1단계는 기재(310) 상에 마이크로 유체칩의 내부 구조물의 PR(photoresist) 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계; 다수의 초음파 융착 용 마이크로 단위의 PR 융착선(830) 및 PR 패턴(820)을 형성하는 제1-2단계; 전기도금용 시드 금속층(840)을 기재(310)에 증착하는 제1-3단계; 시드 금속층(840)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(850)를 도금 형성하는 제1-4단계; 및 기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(850)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계를 포함하는 것이 특징이다. In this case, the first step using the photolithography method may include forming a photoresist (PR)
이때, 상기 PR 융착선(830) 및 PR 패턴(820)을 형성하는 제1-2단계는 PR 융착선(830)을 형성함에 있어서 마이크로 단위이고 경사를 갖고 구성되도록 형성되되, 다수의 PR 융착선(830)은 2개의 PR 패턴(820)사이에 놓이며 상기 2개의 PR 패턴(820)보다 높이가 큰 이등변 사각형 형상인 것이 특징이다. In this case, steps 1-2 of forming the
또한, 상기 마이크로 단위의 융착선(270)이 경사를 갖도록 형성되는 PR 융착선(330)은 상기 기재(310)를 유지하는 스테이지의 경사도가 조절되고 회전하는 노광장치에 의해 형성되는 것이 유리하다.In addition, the
한편, PR 융착선(330)을 형성하는 제1-2단계가 완료된 직후에 남아있는 솔벤트를 제거하여 PR 코팅을 건조시키고, 기재(310)에 대한 PR 코팅의 접착도를 증가시키기 위한 하드베이크(hard bake) 공정이 추가로 행해지는 것이 유리할 수 있다.Meanwhile, a hard bake for drying the PR coating by removing the remaining solvent immediately after the first step 1-2 forming the
또한, 상기 제2단계는 진공 인젝션 몰딩하는 것이 바람직하다.In addition, the second step is preferably vacuum injection molding.
더욱이, 상기 몰딩에 사용되는 상부기판(100) 및 하부기판(200) 재질은 사이클로올레핀 코폴리머(COC), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리플로필렌(PP) 중 하나로부터 선택되는 것이 더욱 바람직하다.Further, the
또한, 상기 PR 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계는 마이크로 유체칩(10)의 내부 구조물 중 혈구를 필터링하는 필터(220, 230)를 구성하는 필터돌기(221, 233)의 PR 패턴(320)을 형성함에 있어서 필터돌기(221, 233)가 만드는 필터돌기(221, 233) 높이 방향의 간극(222, 234) 중 최소값이 적어도 혈구의 직경보다 작도록 구성되는 것이 유리하다.In addition, in the first-first step of forming the
더욱이, 상기 PR 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계는 마이크로 유체칩(10)의 내부 구조물의 PR 패턴(320)을 형성함에 있어서 상기 필터돌기(221, 233) 가 형성된 기판(100, 200)의 상대 기판(100, 200)의 접착하는 면측에는 혈장의 유동저항을 저감하기 위한 부가적 채널(130)이 형성된 것이 훨씬 유리하다.In addition, in the first-first step of forming the
본 출원의 다른 일측면으로서 본 발명은 상기에 기재된 제작 방법에 의해 제작된 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩(10)을 제공한다.
As another aspect of the present application, the present invention provides a
본 발명에서 제공하는 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법은 통상의 초음파 융착법을 마이크로 단위의 제작 공정에 맞도록 도입하여 정밀한 측정이 가능한 신뢰성 있는 마이크로 유체칩을 적은 에너지로도 대량으로 생산하게 할 수 있는 효과가 있다.
The microfluidic chip manufacturing method using micro ultrasonic fusion provided by the present invention introduces a conventional ultrasonic fusion method suitable for a micro unit manufacturing process to produce a reliable microfluidic chip capable of precise measurement in large quantities with low energy. It can work.
도 1은 종래의 모세관력을 이용하는 마이크로 유체칩 사시도
도 2는 본 발명의 마이크로 초음파 융착 방법에 의해 제조된 마이크로 유체칩의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 초음파 융착 방법을 설명하는 공정도
도 4는 본 발명의 마이크로 융착선의 구조를 설명하기 위한 사시도 및 측단면도
도 5는 본 발명의 마이크로 초음파 융착 방법에 의해 제조된 마이크로 유체칩의 필터 돌기의 형상과 작용 기작을 설명하기 위한 사시도 및 측단면도
도 6은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 측단면도
도 7은 본 발명의 제3실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 측단면도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 초음파 융착 방법을 설명하는 공정도
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
100,860b : 상부기판 110 : 혈장유입구
120 : 혈장유출구 130 : 부가채널
200,860a : 하부기판 220 : 제1필터부
221 : 제1필터돌기 220 : 제2필터부
233 : 제2필터돌기 240 : 제1혈장이동채널
250 : 제2혈장이동채널 260 : 혈장도출부
270 : 마이크로 융착선 320,820 : PR 패턴
340,840: 전기도금용 시드 금속층
330,830 : PR융착선 350,850 : 니켈 스탬프
851 : 몰딩용 PR 패턴 요부 852 : 몰딩용 PR 융착선 형성 기판
860a : 하부 융착선 형성 기판
860b : 상부 융착선 형성 기판
890 : 여분 공간 1 is a perspective view of a microfluidic chip using a conventional capillary force
Figure 2 is a perspective view of a microfluidic chip produced by the micro ultrasonic welding method of the present invention
3 is a process chart illustrating a micro ultrasonic welding method according to an embodiment of the present invention
4 is a perspective view and a cross-sectional side view for explaining the structure of the micro fusion line of the present invention;
Figure 5 is a perspective view and a side cross-sectional view for explaining the shape and action mechanism of the filter protrusion of the microfluidic chip produced by the micro ultrasonic welding method of the present invention
6 is a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the second embodiment of the present invention.
7 is a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the third embodiment of the present invention.
8 is a process chart illustrating a micro ultrasonic welding method according to another embodiment of the present invention
DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
100,860b: upper substrate 110: plasma inlet
120: plasma outlet 130: additional channel
200,860a: lower substrate 220: first filter part
221: first filter projection 220: second filter portion
233: second filter protrusion 240: the first plasma transfer channel
250: second plasma channel 260: plasma extraction unit
270: micro melting line 320,820: PR pattern
340,840: seed metal layer for electroplating
330,830 PR fusion line 350,850 Nickel stamp
851: PR pattern recess for molding 852: PR fusion line forming substrate for molding
860a: lower fusion line formation substrate
860b: upper fusion line formation substrate
890: extra space
본 발명의 구체적 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 마이크로 초음파 융착 방법에 의해 제조된 마이크로 유체칩의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 마이크로 초음파 융착 방법을 설명하는 공정도이며, 도 4는 본 발명의 마이크로 융착선의 구조를 설명하기 위한 사시도 및 측단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 마이크로 초음파 융착 방법에 의해 제조된 마이크로 유체칩의 필터 돌기의 형상과 작용 기작을 설명하기 위한 사시도 및 측단면도를 나타낸다. 한편, 도 6은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 측단면도이고 도 7은 본 발명의 제3실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 측단면도이다. 종래 기술과 다르지 않은 부분으로서 발명의 기술적 사상을 이해하는데 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 발명의 기술적 사상과 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a perspective view of a microfluidic chip manufactured by the micro ultrasonic welding method of the present invention, FIG. 3 is a process chart illustrating the micro ultrasonic welding method of the present invention, and FIG. 4 is a view illustrating the structure of the micro welding line of the present invention. Perspective and side cross-sectional views. 5 is a perspective view and a side cross-sectional view for explaining the shape and mechanism of action of the filter protrusion of the microfluidic chip manufactured by the micro ultrasonic welding method of the present invention. 6 is a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the third embodiment of the present invention. Matters that are not required to understand the technical spirit of the invention as parts that are not different from the prior art are excluded from the description, but the technical spirit and protection scope of the present invention are not limited thereto.
먼저 본 발명의 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩의 제조 방법을 설명하기에 앞서 도 2를 이용하여 상기 제조 방법에 의해 제조되는 본 발명의 마이크로 유체칩을 간단히 설명한다.First, before describing the method of manufacturing a microfluidic chip using the micro ultrasonic fusion of the present invention, the microfluidic chip of the present invention manufactured by the above manufacturing method will be briefly described with reference to FIG. 2.
본 발명의 마이크로 유체칩(10)은 상부기판(100)과 하부기판(200)으로 되고 혈액유입구(110)과 혈장유출구(120)를 갖는 마이크로 유체칩(10)에 있어서, 모세관력을 이용하여 혈장을 이동시키는 혈장이동채널(240, 250); 백혈구를 걸러내는 제1필터부(220); 적혈구를 걸러내는 제2필터부(230)를 포함하는 것이 특징이다. 상기 혈장이동채널(240, 250)은 모세관력을 주기 위해 상부기판(100)과 하부기판(200) 사이의 높이가 대략 10~20 마이크로미터로 유지되며, 제1필터부(220)과 제2필터부(230)는 각각 백혈구와 적혈구를 걸러내기 위한 필터로서 제1, 제2필터돌기(221, 233)를 구비한다. 특히, 제2필터부(230)는 필터 효율을 극대화하기 위해 혈액유입구(110)를 중심으로 방사형으로 구성되며, 모세관력 향상을 위한 필터유로(232)를 형성하기 위해 유로형성수단(231)이 추가로 포함된다.In the
혈액유입구(110)로 유입된 혈액은 제1, 제2혈장이동채널(240, 250)의 모세관력에 의해 혈장유출구(120) 쪽으로 이동하면서, 비교적 큰 사이즈의 제1필터부(220)에서 백혈구가 걸러지고, 사이즈가 작은 제2필터부에서 적혈구가 걸러진다. 결과적으로 혈장도출부(260)에는 혈장만 모이게 되고 혈장도출구(120)를 통해 채취되어 분석을 위한 시료로 활용된다.Blood flowing into the
다음으로 도 3을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제조 방법을 자세히 설명한다.Next, a microfluidic chip manufacturing method using micro ultrasonic fusion according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
본 발명의 마이크로 유체칩(10) 제조 방법은 초음파 융착을 이용하되 초음파 융착을 엄밀하게 행하고 마이크로 수준의 혈장이동채널(240, 250)과 제1필터부(220), 제2필터부(230)를 정밀하게 형성하기 위해 사진식각법(포토리소그래피, photolithography)을 도입한다. 또한 대량 생산이 가능하도록 하기 위해 사진식각법으로 만들어진 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 인젝션 몰딩을 행한다.In the method of manufacturing the
본 발명의 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법은 사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 초음파 융착 방법으로 상호 접합하는 제3단계로 구성된다.Microfluidic chip manufacturing method using a micro ultrasonic welding of the present invention comprises the first step of producing a
몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계는 혈장이동채널(240, 250), 제1필터부(220) 및 제2필터부(230)의 필터돌기(221, 233), 제2필터부(230)의 유로형성수단(231)을 만들기 위해 기재(기판, 웨이퍼, 310) 상에 PR(photoresist)패턴(320)을 형성하는 제1-1단계; 본 발명의 핵심 기술로서 마이크로 융착선(270)을 만들기 위해 PR패턴(320) 상에 PR융착선(330)을 형성하는 제1-2단계; 기재(310) 상에 전기도금용 시드 금속층(340)을 증착하는 제1-3단계; 시드 금속층(340)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(350)를 도금 형성하는 제1-4단계; 및 PR패턴(320)과 이의 기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(350)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계를 포함한다.The first step of manufacturing the
제1-1단계는 통상 Si로 되는 기재(310) 상에 PR을 이용하여 필터돌기(221, 233) 등의 내부 구조물 형성을 위한 PR 패턴(320)을 형성하는 단계이다. 먼저 기재(310) 위에 분사된 액상 PR재를 높은 회전수로 회전시켜 균일한 막의 형태로 기재(310) 전체를 도포시킨 후 일정 온도에서 베이킹(baking)하여 PR의 용제를 기화시켜 제거하고 고화시킨다. 다음으로 코팅된 PR층에 내부 구조물 형상이 전사된 마스크(mask)를 이용하여 노광(photo exposure)시키고 용제로 불필요한 PR을 녹여 PR 패턴(320)을 현상(develop)해 낸다.Step 1-1 is a step of forming a
PR 융착선(330)을 형성하는 제1-2단계 또한 제1-1단계의 사진 식각 세부 공정을 그대로 따라가되 노광 공정이 일부 다르게 진행되는 점에만 차이가 있다. 본 발명의 PR 융착선(330)은 인젯션 몰딩 후 마이크로 융착선(270)이 경사를 갖고 구성되도록 하기 위해 마찬가지로 경사를 갖도록 형성된다(도 4b 추가 참조).Steps 1-2 of forming the
사진식각법에서의 노광장치(미도시)는 통상 광원부를 포함하고 광램프를 통해 발광된 광은 여러 종류의 필터를 거쳐 마스크를 통해 기재(310)로 조사되는데 이 때, 조사되는 광은 평행광이므로 기재(310)에 수직으로만 조사되어 기재(310)상에 형성되는 PR 패턴(320)은 대부분 2차원의 사각 형태를 갖는 것이 일반적이다. 그러나 후술하겠지만 본 발명의 독특한 기술적 특징으로 마이크로 융착선(270)은 경사를 갖도록 형성되어야 하는바, 이를 위해 PR 융착선(330)도 경사로 형성할 필요가 있다. 이는 본 출원인이 별도로 출원하여 이미 등록 받은 노광장치(등록번호, 10-0930604호 참조)를 이용하여 경사로 노광시킴으로서 가능해 진다. 이 노광장치는 기재(310)를 유지하는 스테이지의 경사도를 조절하고 회전하도록 하는 것에 특징이 있는바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.An exposure apparatus (not shown) in the photolithography method generally includes a light source unit, and the light emitted through the light lamp is irradiated onto the
한편, PR 코팅의 현상이 완료된 제1-2단계 후에 남아있는 솔벤트를 제거하여 PR 코팅을 건조시키고, 기재(310)에 대한 PR 코팅의 접착도를 증가시키기 위한 하드베이크(hard bake) 단계를 추가적으로 행할 수도 있다.Meanwhile, after the development of the PR coating is completed, the solvent remaining after the step 1-2 is removed to dry the PR coating, and additionally a hard bake step for increasing the adhesion of the PR coating to the
다음으로 전기도금용 시드 금속층(340)을 증착하는 제1-3단계와 시드 금속층(340)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(350)를 도금하는 제1-4단계를 행한다. 스탬프(350)는 인젝션 몰딩하는 제2단계를 유리하게 하는 어떤 금속도 가능하나 바람직하게는 니켈(Ni)로 하는 것이 더욱 유리하다. 시드 금속층(340) 또한 전기도금에 의해 니켈이 용이하게 도금되기 위한 어떤 금속이 선택되어도 좋다.
Next, steps 1-3 of depositing the
기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(350)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계는 기계적으로 행해질 수도 있고, 열팽창의 차이를 이용할 수도 있으며, 특별히 어떤 방법에 국한되는 것은 아니므로 통상의 기술자에게 있어서 유리한 방법으로 선택하면 된다.The first to fifth steps of the stamp release to remove the
몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 인젝션 몰딩하는 제2단계는 통상의 몰딩 공정을 따르되 진공 인젝션 몰딩을 이용하는 것이 바람직하다. 몰딩에 사용되는 상부기판(100) 및 하부기판(200)용 재질은 플라스틱재로부터 자유롭게 선택된다. 바람직하게는 사이클로올레핀 코폴리머(COC)가 유리하나, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리플로필렌(PP) 등으로 사출되어도 좋다.In the second step of injection molding the
상부기판(100) 및 하부기판(200)을 초음파 융착 방법으로 상호 접합하는 제3단계는 통상의 초음파 융착기를 이용하여 진행된다. 초음파 융착기는 열가소성 플라스틱과 플라스틱, 필름과 필름, 합성섬유 등을 초음파의 진동 에너지를 이용하여 신속하고 효율적으로 융착할 수 있는 장치이다. 하부기판(200) 상에 마련된 본 발명의 마이크로 융착선(270)이 강한 초음파 진동에 의한 높은 마찰열에 의하여 용융되어 우수한 유동성을 가져 상부기판(100)과 엄밀하게 접착되어 접합면(370)을 구성한다. 마이크로 융착선(270)이 먼저 용융되어 접합이 이루어지므로 열접합 방식과는 달리 상부기판(100)과 하부기판(200) 사이에는 열변형이 일어나지 않아 마이크로 단위의 채널(240, 250, 235)이 정밀하게 형성된다.A third step of bonding the
본 발명의 분리칩 제작 방법에서의 초음파 융착은 마이크로 융착선(270)이 구비됨으로써 작은 용량의 초음파 융착기로도 우수한 접합성을 보이는 장점을 갖는다.Ultrasonic welding in the separation chip manufacturing method of the present invention has an advantage of showing excellent bonding even with a small capacity ultrasonic welding machine is provided with a
도 4를 이용하여 마이크로 융착선(270)의 효과를 좀 더 자세히 설명한다. 도 4a는 초음파 융착되기 전의 하부기판(200)의 혈액도입부(210)를 확대하여 도시한 것으로, 혈장이 지나는 유로를 형성하기 위해 유로형성수단(231) 및 제1혈장이동채널(240)의 외주연을 따라 마이크로 융착선(270)이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 도 4b의 A-A 단면을 보면 본 발명의 마이크로 융착선(270)은 높이 방향을 따라 서로 다른 폭을 갖는 면접부(271)와 기저부(272)로 구성되는 것을 알 수 있다.The effect of the
마이크로 융착선(270)의 크기는 사용되는 초음파 융착기(미도시)의 용량에 따라 결정될 문제지만, 대략 기저부(272)는 40 마이크로미터로, 면접부(271)은 대략 30 마이크로미터 수준으로 하는 것이 바람직하다. The size of the
본 발명의 독특한 기술적 특징으로 면접부(271)는 기저부(272)의 폭보다 작은 폭으로 형성된다. 면접부(271)는 상부기판(100)과 접하여 초음파 융착기에 의해 마찰열이 발생하는 경우 최초로 녹기 시작하는 부분인데, 면접부(271)의 열용량(heat capacity)이 기저부(272)의 그것보다 작게 설정됨으로써 착오로 초음파 융착기가 작은 에너지로 작동하거나 작동시간이 짧게 설정되더라도 최소한의 접착은 가능해지는 장점을 갖는다. 즉, 정격 용량으로 융착기가 작동하는 경우 기저부(272)까지 용융되어 접착하는 것이 설계사양이었던 경우, 비록 융착기의 용량이 줄어들거나 작동시간이 짧아진다 하여도 적은 에너지만으로도 작은 폭의 면접부(271)는 용융하여 접착면을 형성하므로 최소한의 접착은 보장되는 것이다.As a unique technical feature of the present invention, the
다음으로 도 5 및 도 6을 이용하여 본 발명의 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩의 제작 방법에 관한 제2실시예를 설명하기로 한다.Next, a second embodiment of a method of manufacturing a microfluidic chip using micro ultrasonic fusion of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
본 발명의 혈장 분리기 제작 방법의 제2실시예는 PR 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계에서 제1필터부(220)과 제2필터부(230)를 구성하는 제1필터돌기(221)와 제2필터돌기(233)의 돌기들 사이 배치를 변경하여 각각의 제1필터간극(222) 및 제2필터간극(234)을 조절함으로써 혈구의 필터링 효율을 향상시키고자 하는 것이다.According to a second embodiment of the method of manufacturing a plasma separator, the first filter protrusion constituting the
COC 수지 등을 이용하여 하부기판(200)을 인젝션 몰딩하는 제2단계에서 진공 상태에서 사출하는 것이 아니라면, 사출 과정에서 니켈 재질 스탬프(350)의 몰딩용 요부(351, 도 3 참조)에 공기(air)가 들어가 도 4b의 필터돌기(233)와 같은 직각 형태의 모서리가 아닌 도 5a에 도시한 것과 같은 곡면 형상의 필터돌기(221, 233)가 만들어지는 것이 일반적이다. 이는 도 5b의 B-B 단면에 도시한 것과 같이 절단면 상에서 원래 설계사양의 필터간극(222, 234)의 폭(W1)이 아닌 더 큰 폭(W2)의 간극을 형성하도록 되고, W1보다는 크나 W2보다는 작은 직경의 백혈구 혹은 적혈구 등의 혈구가 걸러지지 않고 혈장에 포함되어 혈장도출부(260)로 이동된다는 문제점이 있다.In the second step of injection molding the
이를 개선하기 위해 본 발명의 제2실시예에서는 도 6에 도시한 바와 같이 PR 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계에서, 백혈구 제거를 위한 제1필터부(220)의 제1필터돌기(221)용 PR 패턴(320)의 폭 구성을 제1필터돌기(221)들에 의한 제1간극(222)이 높이 방향을 따라 어디에서도 백혈구의 통상적 직경보다 크지 않도록 구성하는 것이며, 적혈구 제거를 위한 제2필터부(230)의 제2필터돌기(233)용 PR 패턴(320)의 폭 구성을 제2필터돌기(233)들에 의한 제2간극(234)이 높이 방향을 따라 어디에서도 적혈구의 통상적 직경보다 크지 않도록 구성하고 있다.In order to improve this, in the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, in the first-first step of forming the
본 발명의 제2실시예에 따라 비록 인젝션 몰딩의 제2단계가 진공상태에서 이루어지지 않더라도 혈구의 필터링 효율이 증대되어 엄밀한 혈장 분리가 가능해진다.According to the second embodiment of the present invention, even if the second step of the injection molding is not performed in a vacuum state, the filtering efficiency of the blood cells is increased, thereby enabling precise plasma separation.
다음으로 도 7을 이용하여 본 발명의 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩의 제작 방법에 관한 제3실시예를 자세히 설명한다.Next, a third embodiment of a method of manufacturing a microfluidic chip using micro ultrasonic fusion of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7.
본 발명의 혈장 분리기 제작 방법의 제3실시예는 상부기판(100)의 하면 즉, 하부기판(200)과 접합되는 접합면 측에 혈장의 유동 압력손실을 줄여 혈장의 이동을 원활하게 하도록 하는 부가채널(130)을 형성하는 것이 특징이나. 부가채널(130)의 폭은 혈구들이 통과되지 않을 정도로 설정되면 충분하다.The third embodiment of the plasma separator manufacturing method of the present invention is an addition to reduce the flow pressure loss of the plasma on the lower surface of the
본 발명의 제2실시예와 같이 필터돌기(221, 233)들이 직각 형태가 아닌 곡면의 절단면을 가짐에 따라 폭을 좁혀 필터링 효율을 향상시킬 경우 유효 유동면적이 줄어들어 압력손실이 급격히 높아지는 문제가 있다. 이 때, 본 발명의 제3실시예서와 같이 혈장이 지나가기 위한 통로가 따로 마련된다면 혈장의 유동 압력손실이 크게 줄어들어 별도의 구동수단 없이도 모세관력만으로도 충분한 분리 효율을 보일 수 있게 되는 것이다.Like the second embodiment of the present invention, when the
다음으로 도 8을 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제조 방법을 자세히 설명한다.Next, a microfluidic chip manufacturing method using micro ultrasonic fusion according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법은, 사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 2개의 융착선 형성 기판(860)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상기 2개의 융착선 형성 기판(860) 중 하나는 하부 융착선 형성 기판(860a)이 되고, 다른 하나는 상부 융착선 형성 기판(860b)이 되게 하여 상기 하부 융착선 형성 기판(860a)과 상기 상부 융착선 형성 기판(860b)을 서로 맞대어 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계로 구성된다.Referring to FIG. 8, a method of manufacturing a microfluidic chip using micro ultrasonic fusion according to a second embodiment of the present invention may include a first step of manufacturing a
사진식각법을 이용하는 제1단계는 기재(310) 상에 마이크로 유체칩의 내부 구조물의 PR(photoresist) 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계; 다수의 초음파 융착 용 마이크로 단위의 PR 융착선(830) 및 PR 패턴(820)을 형성하는 제1-2단계; 전기도금용 시드 금속층(840)을 기재(310)에 증착하는 제1-3단계; 시드 금속층(840)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(850)를 도금 형성하는 제1-4단계; 및 기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(850)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계를 포함한다(도 8의 (a) 내지 (d) 참조).The first step using the photolithography method may include forming a photoresist (PR)
제1-1단계는 통상 Si로 되는 기재(310) 상에 PR을 이용하여 필터돌기(221, 233) 등의 내부 구조물 형성을 위한 PR 패턴(320)을 형성하는 단계이다(도 8의 (a) 참조). 먼저 기재(310) 위에 분사된 액상 PR재를 높은 회전수로 회전시켜 균일한 막의 형태로 기재(310) 전체를 도포시킨 후 일정 온도에서 베이킹(baking)하여 PR의 용제를 기화시켜 제거하고 고화시킨다. 다음으로 코팅된 PR층에 내부 구조물 형상이 전사된 마스크(mask)를 이용하여 노광(photo exposure)시키고 용제로 불필요한 PR을 녹여 PR 패턴(320)을 현상(develop)해 낸다.Step 1-1 is a step of forming a
본 발명의 상기 PR 융착선(830) 및 PR 패턴(820)을 형성하는 제1-2단계 또한 제1-1단계의 사진 식각 세부 공정을 그대로 따라가되 노광 공정이 일부 다르게 진행되는 점에만 차이가 있다. PR 융착선(830)은 마이크로 단위이고 경사를 갖고 구성되도록 형성되되, 다수의 PR 융착선(830)은 2개의 PR 패턴(820)사이에 놓이며 상기 2개의 PR 패턴(820)보다 높이가 큰 이등변 사각형 형상을 갖는다(도 8의 (b) 참조).The first and second steps of forming the
사진식각법에서의 노광장치(미도시)는 통상 광원부를 포함하고 광램프를 통해 발광된 광은 여러 종류의 필터를 거쳐 마스크를 통해 기재(310)로 조사되는데 이 때, 조사되는 광은 평행광이므로 기재(310)에 수직으로만 조사되어 기재(310)상에 형성되는 PR 패턴(820)은 대부분 2차원의 사각 형태를 갖는 것이 일반적이다. An exposure apparatus (not shown) in the photolithography method generally includes a light source unit, and the light emitted through the light lamp is irradiated onto the
한편, PR 코팅의 현상이 완료된 제1-2단계 후에 남아있는 솔벤트를 제거하여 PR 코팅을 건조시키고, 기재(310)에 대한 PR 코팅의 접착도를 증가시키기 위한 하드베이크(hard bake) 단계를 추가적으로 행할 수도 있다.Meanwhile, after the development of the PR coating is completed, the solvent remaining after the step 1-2 is removed to dry the PR coating, and additionally a hard bake step for increasing the adhesion of the PR coating to the
다음으로 전기도금용 시드 금속층(840)을 기재(310)에 증착하는 제1-3단계와시드 금속층(840)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(850)를 도금 형성하는 제1-4단계를 행한다(도 8의 (c) 및 (d) 참조). 스탬프(350)는 인젝션 몰딩하는 제2단계를 유리하게 하는 어떤 금속도 가능하나 바람직하게는 니켈(Ni)로 하는 것이 더욱 유리하다. 시드 금속층(340) 또한 전기도금에 의해 니켈이 용이하게 도금되기 위한 어떤 금속이 선택되어도 좋다.
Next, steps 1-3 of depositing the electroplating
기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(850)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계(도 8의 (e) 참조)는 기계적으로 행해질 수도 있고, 열팽창의 차이를 이용할 수도 있으며, 특별히 어떤 방법에 국한되는 것은 아니므로 통상의 기술자에게 있어서 유리한 방법으로 선택하면 된다.Steps 1-5 of the stamp release (see FIG. 8 (e)) for removing the
상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 2개의 융착선 형성 기판(860)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계는 통상의 몰딩 공정을 따르되 진공 인젝션 몰딩을 이용하는 것이 바람직하다. 몰딩에 사용되는 하부 융착선 형성 기판(860a)과 상부 융착선 형성 기판(860b)용 재질은 플라스틱재로부터 자유롭게 선택된다. 바람직하게는 사이클로올레핀 코폴리머(COC)가 유리하나, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리플로필렌(PP) 등으로 사출되어도 좋다.The second step of manufacturing the two fusion
하부 융착선 형성 기판(860a)과 상부 융착선 형성 기판(860b)을 초음파 융착 방법으로 상호 접합하는 제3단계는 통상의 초음파 융착기를 이용하여 진행된다. 초음파 융착기는 열가소성 플라스틱과 플라스틱, 필름과 필름, 합성섬유 등을 초음파의 진동 에너지를 이용하여 신속하고 효율적으로 융착할 수 있는 장치이다. 하부 융착선 형성 기판(860a) 및 상부 융착선 형성 기판(860b) 상에 마련된 본 발명의 PR 융착선(830)이 강한 초음파 진동에 의한 높은 마찰열에 의하여 용융되어 우수한 이들 하부 융착선 형성 기판(860a) 및 상부 융착선 형성 기판(860b)이 접착되어 마이크로 단위의 채널(235)을 형성한다(도 8의 (e) 및 (f) 참조). A third step of bonding the lower fusion
부연하면, 도 8에 도시된 공정은 도 3에 도시된 공정의 단점을 개선한다. 즉, 도 3에 도시된 공정에 의할 경우 마이크로 융착선(도 3의 270참조)이 먼저 용융되어 접합이 이루어지므로 이 융착선(270)이 다녹지 않거나 찌꺼기가 남은 경우 하부 기판(200)과 상부 기판(100) 사이에 틈이 생길 수 있다.In other words, the process shown in FIG. 8 ameliorates the disadvantages of the process shown in FIG. 3. That is, according to the process illustrated in FIG. 3, the micro fusion line (see 270 in FIG. 3) is melted first to form a bond, and thus, when the
따라서, 도 8은 2개의 PR 패턴(820) 사이에 여러 개의 PR 융착선(830)을 두어 이들 PR 융착선(830)이 초음파에 의해 녹는 경우 채널(235)을 형성하지 않은 PR 패턴(820) 사이의 여분 공간(235) 내에 있게 되므로 찌꺼기나 남거나 다녹지 않은 경우에도 하부 융착선 형성 기판(860a) 및 상부 융착선 형성 기판(860b)이 전면 접촉될 수 있다(도 8의 (g)참조). 따라서, 채널(235) 높이를 미세하게 제어하는 것이 가능하게 된다.
Accordingly, FIG. 8 shows a plurality of
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
본 발명에 의한 마이크로 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제조 방법에 의해 정밀한 측정이 가능한 신뢰성 있는 마이크로 유체칩을 적은 에너지로 대량으로 생산할 수 있어 산업상 이용가능성이 충분하다고 할 수 있다.The microfluidic chip manufacturing method using the micro ultrasonic fusion according to the present invention can produce a reliable microfluidic chip capable of precise measurement in large quantities with low energy, and thus can be said to have sufficient industrial applicability.
Claims (20)
사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상부기판(100) 및 하부기판(200)을 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계를 포함하고,
상기 사진식각법을 이용하는 제1단계는 기재(310) 상에 마이크로 유체칩의 내부 구조물의 PR(photoresist) 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계; 초음파 융착 용 마이크로 단위의 융착선(270)을 만들기 위해 상기 PR 패턴(320) 상에 PR 융착선(330)을 형성하는 제1-2단계; 전기도금용 시드 금속층(340)을 기재(310)에 증착하는 제1-3단계; 시드 금속층(340)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(350)를 도금 형성하는 제1-4단계; 및 PR 패턴(320)과 기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(350)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계를 포함하는 것이 특징인 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법.
In the microfluidic chip 10 manufacturing method using ultrasonic welding, the microfluidic chip manufacturing method
A first step of manufacturing a molding stamp 350 using a photolithography method; A second step of manufacturing the upper substrate 100 and the lower substrate 200 by injection molding using the molding stamp 350; And a third step of bonding the upper substrate 100 and the lower substrate 200 by an ultrasonic welding method.
The first step using the photolithography method may include forming a photoresist (PR) pattern 320 of an internal structure of the microfluidic chip on the substrate 310; Steps 1-2 forming a PR fusion line 330 on the PR pattern 320 to make a fusion line 270 of the ultrasonic unit for ultrasonic welding; First to third steps of depositing an electroplating seed metal layer 340 on the substrate 310; First to fourth plating the molding stamp 350 by electroplating using the seed metal layer 340; And a first to fifth step of stamp release to remove the molding stamp 350 from the PR pattern 320 and the substrate 310.
사진식각법을 이용하여 몰딩용 스탬프(350)를 제작하는 제1단계; 상기 몰딩용 스탬프(350)를 이용하여 2개의 융착선 형성 기판(860)을 인젝션 몰딩으로 제작하는 제2단계; 및 상기 2개의 융착선 형성 기판(860) 중 하나는 하부 융착선 형성 기판(860a)이 되고, 다른 하나는 상부 융착선 형성 기판(860b)이 되게 하여 상기 하부 융착선 형성 기판(860a)과 상기 상부 융착선 형성 기판(860b)을 서로 맞대어 초음파 융착 방법으로 접합하는 제3단계를 포함하고,
상기 사진식각법을 이용하는 제1단계는 기재(310) 상에 마이크로 유체칩의 내부 구조물의 PR(photoresist) 패턴(320)을 형성하는 제1-1단계; 다수의 초음파 융착 용 마이크로 단위의 PR 융착선(830) 및 PR 패턴(820)을 형성하는 제1-2단계; 전기도금용 시드 금속층(840)을 기재(310)에 증착하는 제1-3단계; 시드 금속층(840)을 이용하여 전기도금법으로 몰딩용 스탬프(850)를 도금 형성하는 제1-4단계; 및 기재(310)로부터 몰딩용 스탬프(850)를 빼내는 스탬프 릴리즈의 제1-5단계를 포함하는 것이 특징인 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법.
In the microfluidic chip 10 manufacturing method using ultrasonic welding, the microfluidic chip manufacturing method,
A first step of manufacturing a molding stamp 350 using a photolithography method; A second step of manufacturing two fusion line forming substrates 860 by injection molding using the molding stamp 350; And one of the two fusion line formation substrates 860 becomes the lower fusion line formation substrate 860a and the other becomes the upper fusion line formation substrate 860b. A third step of joining the upper fusion line forming substrates 860b to each other and bonding them by an ultrasonic welding method;
The first step using the photolithography method may include forming a photoresist (PR) pattern 320 of an internal structure of the microfluidic chip on the substrate 310; Steps 1-2 forming the PR fusion lines 830 and the PR patterns 820 of the plurality of ultrasonic welding micro units; First to third steps of depositing an electroplating seed metal layer 840 on the substrate 310; First to fourth plating the molding stamp 850 by electroplating using the seed metal layer 840; And a first to fifth steps of stamp release to remove the molding stamp (850) from the substrate (310).
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