KR101401342B1 - Method for manufacturing multi-layered gas chromatography chip assembly obtained by multiple etching - Google Patents

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KR101401342B1
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한국기초과학지원연구원
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Abstract

Disclosed are a method for manufacturing a gas chromatography chip through multi-etching and a method for manufacturing a chip laminate. The manufacturing of the gas chromatography chip via the etching comprises the steps of: (A) preparing an upper substrate and a lower substrate stage; (B) forming a micro-channel pattern; (C) forming a micro-channel; (D) forming a gas feed connection; (E) forming a gas discharge connection; (F) applying a fixed bed; and (G) manufacturing the gas chromatography chip.

Description

다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING MULTI-LAYERED GAS CHROMATOGRAPHY CHIP ASSEMBLY OBTAINED BY MULTIPLE ETCHING}METHOD FOR MANUFACTURING MULTI-LAYERED GAS CHROMATOGRAPHY CHIP ASSEMBLY OBTAINED BY MULTIPLE ETCHING BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법, 및 이 칩 적층체의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩, 및 상기 가스 크로마토그래피 칩을 적층한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a gas chromatography chip through multiple etching and a method for producing the same, and more particularly, to a gas chromatography chip obtained through multiple etching and a gas chromatography chip And a method of manufacturing a gas chromatography chip laminate.

크로마토그래피(chromatography)는, 단순 혼합물로부터 매우 복잡한 혼합물까지, 즉 다성분 혼합물을 이루고 있는 각 성분을 정밀하게 분리하는 분석 기술에 관한 것이다.Chromatography relates to analytical techniques that precisely separate each component from a simple mixture to a very complex mixture, i. E., A multicomponent mixture.

크로마토그래피는 고정상(stationary phase)과, 특히 이동상(mobile phase; moving phase)의 종류에 따라서 여러 가지로 구분될 수 있다.Chromatography can be divided into several types depending on the stationary phase and, in particular, the type of mobile phase.

크로마토그래피는 상기 이동상의 종류에 따라, 가스 크로마토그래피(gas chromatography)와 액체 크로마토그래피로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 액체 크로마토그래피에 대한 설명은 생략하기로 한다.
Chromatography can be classified into gas chromatography and liquid chromatography depending on the type of the mobile phase. In the present invention, a description of liquid chromatography will be omitted.

상기 가스 크로마토그래피 기술은, 혼합물이 분산되어 있는 이동상(moving phase)을 고정상(stationary phase)을 통해서 이동시키면, 이동상에 포함된 혼합물 각각이 나타내는 고정상에 대한 인력 또는 흡착력의 차이에 따라서 고정상에 이동상의 흔적을 남기는 특징을 이용하고 있다.In the gas chromatography technique, when a moving phase, in which a mixture is dispersed, is moved through a stationary phase, a moving phase Using features that leave traces.

즉, 가스 크로마토그래피 기술에서는, 분리하려는 혼합물이 이동상에 포함되어 있다.That is, in the gas chromatography technique, the mixture to be separated is contained in the mobile phase.

상기 혼합물 성분은 고정상을 이동하며, 이때 혼합물을 이루는 각 성분은 고정상을 이동하면서 분리된다.The mixture component moves in a stationary phase, wherein each component of the mixture is separated while moving in the stationary phase.

이때, 가스 크로마토그래피는, 특히, 간편하고, 빠르며, 고감도이고, 열적으로(thermally) 안정된 휘발성 물질에 대해서도 분리능이 높다는 특징이 있다.
At this time, gas chromatography is characterized in that it has a high resolution especially for volatile substances which are simple, fast, sensitive, and thermally stable.

크로마토그래피 기술을 이용하면, 임의의 혼합물을 각각의 성분별로 정밀하게 분리할 수 있다.Using chromatographic techniques, any mixture can be separated precisely for each component.

이때, 매우 복잡한 혼합물을 분석하고 하는 가스 크로마토그래피 칩의 경우, 마이크로 채널, 즉 고정상의 전체 길이와, 상기 마이크로 채널(고정상)에 형성한 극성에 의해서 분리능에 차이가 발생한다.
At this time, in the case of a gas chromatography chip in which a very complicated mixture is analyzed, there arises a difference in resolution depending on the total length of the microchannel, that is, the fixed phase and the polarity formed on the microchannel (stationary phase).

한편, 종래 제작하고 있었던 가스 크로마토그래피용 칩은 DRIE(Dry Reactive Ion Etching) 기법을 이용하고 있었다.
On the other hand, a conventional gas chromatography chip uses a dry reactive ion etching (DRIE) technique.

여기서, 기판(웨이퍼)에 원하는 패턴을 새기는 방법에 대해서 간단하게 설명하기로 한다.Here, a method of engraving a desired pattern on a substrate (wafer) will be briefly described.

기판 상에 원하는 패턴을 새기기 위해서는, (1) 패턴을 새기기에 적합한 기판을 준비하고, 이 기판 상에 식각에 적합한 물질로 박막을 형성하고, (2) 상기 기판 상에 새길 패턴, 즉 설계도를 준비한 다음, (3) 에칭(식각) 장비를 사용하여, 상기 설계도에 그려진 패턴대로, 상기 기판 상에 형성된 박막 중에서 불필요한 부분을 제거하여 원하는 패턴을 새길 수 있게 된다.In order to engrave a desired pattern on a substrate, (1) a substrate suitable for engraving a pattern is prepared, a thin film is formed on the substrate with a material suitable for etching, (2) a pattern Next, (3) an unnecessary portion of the thin film formed on the substrate can be removed by using an etching (etching) apparatus, so that a desired pattern can be formed in accordance with the pattern drawn in the design drawing.

이 패턴 새기기는, 크게, 건식(Dry) 에칭 기법과 습식(Wet) 에칭 기법으로 나눌 수 있다.This pattern engraving can be largely divided into a dry etching method and a wet etching method.

상기 DRIE 기법은, 기판(웨이퍼, wafer)과 반응시킬 에칭(etching, 식각) 가스를 플라즈마 상태로 만들고, 이 플라즈마 상태의 식각 가스를 기판에 충돌시켜서, 기판을 이루는 성분과 식각 가스와의 물리적 충격 및 화학 반응 등이 결합된 결과, 기판의 일부분을 에칭하는 건식(Dry) 에칭 기법이다.In the DRIE technique, an etching (etching) gas to be reacted with a wafer is made into a plasma state, and the etching gas of the plasma state is made to collide with the substrate to form a physical shock And a chemical reaction are bonded to each other, thereby etching a part of the substrate.

이 건식 에칭 기법은 장치가 복잡하여 구현 방법이 까다롭고 비용이 과다한 문제가 있었다.
This dry etching technique has a problem in that it is difficult to implement due to the complexity of the apparatus and an excessive cost.

반면, 습식 에칭 기법은 액상이 화학 약품 또는 화학 물질을 기판 표면에 흘려서 기판 표면 상에 형성된 박막 중에서 불필요한 부분을 제거하는 기술로, 건식 에칭 기법에 비해서 구현 장치가 비교적 간단하고 저렴하게 실시할 수 있다는 장점이 있다.
On the other hand, the wet etching technique is a technique for eliminating unnecessary portions of a thin film formed on a substrate surface by flowing a liquid chemical agent or a chemical substance on the surface of the substrate, and the implementation can be relatively simple and inexpensive as compared with the dry etching technique There are advantages.

본 발명에 관련된 종래 기술로는 대한민국 등록특허 제10-0243995호(2000.02.01. 공고)가 있다.
A prior art related to the present invention is Korean Registered Patent No. 10-0243995 (issued Feb. 2, 2000).

따라서, 본 발명은 투명한 기판을 사용하고, 저렴한 습식 에칭 방법을 이용하여 가스 크로마토그래피 칩을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a gas chromatography chip using a transparent substrate and an inexpensive wet etching method.

이때, 투명한 기판을 사용한 본 발명의 가스 크로마토그래피 칩은 단일 에칭을 통해서는 원하는 깊이의 마이크로 채널을 얻을 수 없기 때문에, 다중 에칭을 행하는 것이 바람직하다.At this time, since the microchannel of the desired depth can not be obtained through the single etching by the gas chromatography chip of the present invention using the transparent substrate, it is preferable to perform the multiple etching.

또한, 본 발명은 상기 기판을 간단한 방법으로 접합하여 기판 사이의 밀봉을 효과적으로 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for effectively sealing a substrate by bonding the substrate by a simple method.

또한, 본 발명은 상기 기판 상의 마이크로 채널에 형성되는 고정상의 극성을 조절하는 것을 목적으로 한다.The present invention also aims to control the polarity of the stationary phase formed on the microchannel on the substrate.

또한, 본 발명은 다중 에칭을 통해서 얻은 단일한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법 뿐만 아니라, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩을 다층으로 적층한 가스 크로마토그래피 칩 적층체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a gas chromatography chip laminate obtained by laminating multiple gas chromatography chips obtained through multiple etching as well as a single gas chromatography chip obtained by multiple etching.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법은, (A) 상부 기판과 하부 기판을 준비하는 단계; (B) 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 대향하는 일측 또는 양측 표면 상에 마이크로 채널 패턴부를 형성하는 단계; (C) 3 회 이상 상기 마이크로 채널 패턴부를 에칭하여 마이크로 채널을 형성하는 단계; (D) 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성된 기판 표면의 반대쪽 표면에 가스 공급 연결부를 형성하는 단계; (E) 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성된 기판 표면의 반대쪽 표면, 또는 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성되지 않은 대향 기판의 반대쪽 표면 상에 가스 배출 연결부를 형성하는 단계; (F) 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성된 기판의 내측 표면 상에 스핀 코팅법에 의해서 고정상을 도포하는 단계; 및 (G) 상기 고정상이 도포된 기판의 도포면과, 상기 고정상이 도포되지 않은 기판의 대향면을 맞대어 접합하여 가스 크로마토그래피 칩을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 마이크로 채널 패턴부는, 단면이 원형 형상이고, 상기 가스 공급 연결부로부터 상기 가스 배출 연결부까지 연속적으로 연장되는 마이크로 채널로 이루어지며; 상기 가스 공급 연결부는, 가스 공급구측이 넓고, 상기 마이크로 채널로 진행함에 따라서 그 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되며; 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 대향 내측 표면 상에는 하나 이상의 위치 정렬 마커가 형성되며; 상기 기판의 온도를 제어하기 위한 열 전달부 및 온도 제어 장치;를 포함하고 있으며; 상기 가스 공급 연결부 및 상기 가스 배출 연결부는, EDM 방식 또는 샌드블래스트(sandblast) 방식으로 형성되며; 상기 온도 제어 장치는, 상기 기판의 온도 조절을 수행함과 동시에 상기 기판에 열압력을 가하여 상기 기판에 형성된 상기 마이크로 채널 내의 가스 손실을 방지하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a gas chromatography chip by multi-etching comprising: (A) preparing an upper substrate and a lower substrate; (B) forming a microchannel pattern portion on one surface or both surfaces of the upper substrate or the lower substrate facing each other; (C) etching the microchannel pattern portions three or more times to form microchannels; (D) forming a gas supply connection portion on a surface opposite to the surface of the substrate on which the microchannel pattern portion is formed; (E) forming a gas discharge connection on a surface opposite to the substrate surface on which the microchannel pattern portion is formed, or on an opposite surface of the counterchief substrate on which the microchannel pattern portion is not formed; (F) applying a stationary phase on the inner surface of the substrate on which the microchannel pattern is formed by spin coating; And (G) preparing a gas chromatography chip by joining opposing surfaces of a substrate on which the stationary phase is applied and a substrate on which the stationary phase is not coated, the microchannel pattern portion having a circular cross section And a microchannel extending continuously from the gas supply connection to the gas discharge connection; Wherein the gas supply connection portion is formed in a tapered shape in which the width of the gas supply connection portion is narrow as the gas supply port side is advanced to the microchannel; One or more alignment markers are formed on opposing inner surfaces of the upper substrate or the lower substrate; And a temperature control unit and a temperature control unit for controlling the temperature of the substrate; Wherein the gas supply connection part and the gas discharge connection part are formed by an EDM method or a sandblast method; The temperature control device performs temperature control of the substrate and simultaneously applies a thermal pressure to the substrate to prevent gas loss in the microchannel formed in the substrate.

여기에서, 상기 기판의 소재는, 글래스 웨이퍼, 석영 웨이퍼, 폴리디메틸실록산 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 실리케이트 웨이퍼, 보로실리케이트 웨이퍼 및 용융 실리카 웨이퍼 중에서 선택되는 하나인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the material of the substrate is one selected from a glass wafer, a quartz wafer, a polydimethylsiloxane wafer, a silicon wafer, a silicate wafer, a borosilicate wafer, and a fused silica wafer.

또한, 상기 (F) 단계에서 상기 고정상은 PDMS이며, 상기 마이크로 채널의 극성을 조절하기 위해서, 실리카겔, 알루미나, 숯, 분자체, 및 다공성 중합체 중 선택된 하나가 더 코팅되는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the step (F), the fixed phase may be PDMS, and further, one selected from silica gel, alumina, char, molecular sieve, and porous polymer may be further coated to control the polarity of the microchannel Do.

또한, 상기 (F) 단계는, 상부 기판과 하부 기판을 접합하였을 때, 상기 고정상이 상기 기판의 접합면을 밀봉(sealing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
The step (F) may further include sealing the bonding surface of the substrate when the upper substrate and the lower substrate are bonded to each other.

한편, 본 발명에 따르면, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩을, 선행하는 가스 크로마토그래피 칩의 가스 배출 연결부와 후행하는 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부를 서로 연결하여 상기 마이크로 채널의 길이를 연장하는 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to the present invention, a gas chromatography chip obtained by a method of manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching is used for forming a gas discharge connection portion of a preceding gas chromatography chip and a gas supply connection portion of a following gas chromatography chip to each other And a length of the microchannel is extended by connecting the microchannel to the microchannel.

여기에서, 상기 가스 크로마토그래피 칩의 고정상에 더 코팅되는 고정상은 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 각 층마다 서로 다를 수 있다.
Here, the stationary phase further coated on the stationary phase of the gas chromatography chip may be different for each layer of the gas chromatography chip laminate.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention and the manner of achieving them will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. The present invention is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and it is to be understood that the invention is limited only by the terms of the appended claims.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술되어 있을 수 있음을 알아야 한다.
It is to be understood that the same reference numerals refer to the same components throughout the specification and that the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the invention may be exaggerated for clarity of description.

이상, 본 발명의 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법, 및 상기 칩 적층체의 제조 방법에 따르면, 습식 에칭 방법에 의해서 가스 크로마토그래피 칩을 제작하기 때문에 경제적으로 유리하다.As described above, according to the method for producing a gas chromatography chip by multi-etching according to the present invention and the method for producing the above-mentioned chip-stacked body, it is economically advantageous to manufacture a gas chromatography chip by a wet etching method.

또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에 의해서 얻어진 가스 크로마토그래피 칩은, 기판 접합시 간단하고 효율적인 방법으로 접합하여 밀봉된다.Further, according to the present invention, the gas chromatography chips obtained by the present invention are bonded and sealed in a simple and efficient manner when bonding the substrates.

또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에 의해서 얻어진 가스 크로마토그래피 칩은, 마이크로 채널에 코팅되는 고정상의 극성을 조절할 수 있다.Further, according to the present invention, the gas chromatography chip obtained by the present invention can control the polarity of the stationary phase coated on the microchannel.

또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에 의해서 얻어진 가스 크로마토그래피 칩을 다층으로 적층한 가스 크로마토그래피 칩 적층체를 제공할 수 있다.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a gas chromatography chip laminate obtained by laminating a plurality of gas chromatography chips obtained by the present invention.

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 개략적인 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭시 기판의 에칭 깊이를 나타낸 표이다.
도 4의 (a)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부의 가스 유입로의 유로 폭이 동일한 형상을 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부의 형성 모양을 나타낸 것으로, 가스 공급 연결부의 가스 유입로의 유로 폭이 테이퍼진 형상을 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 개략적인 평면도와 함께, 상기 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부의 구성을 일부 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부, 마이크로 채널, 및 가스 배출 연결부의 실제 사진과, 상기 가스 공급 연결부 및 가스 배출 연결부에 형성한 가스 공급/배출 커넥터의 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 실제 가스 분석 결과를 나타내는 도면으로, 도면에서는 클로로포름과 4-브로모플루오르벤젠의 ECD 검출 결과를 나타내고 있다.
1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic top view of a gas chromatography chip obtained through multiple etching, in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a table showing the depth of etching of a substrate during multiple etching, according to a preferred embodiment of the present invention.
4 (a) is a view showing the same shape of a flow path of a gas inflow path of a gas supply connection portion of a gas chromatography chip according to a preferred embodiment of the present invention, and Fig. 4 (b) Sectional view of a gas supply connection portion of a gas chromatography chip obtained through multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention, in which the channel width of the gas inlet connection portion is tapered.
FIG. 5 is a partially enlarged view showing the configuration of a gas supply connection portion of the gas chromatography chip, together with a schematic plan view of a gas chromatography chip obtained through multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a photograph of a gas supply connection, a microchannel, and a gas discharge connection of a gas chromatography chip obtained through multiple etching, according to a preferred embodiment of the present invention, Fig. 3 is a view showing a state of a gas supply / discharge connector; Fig.
FIG. 7 is a graph showing the results of actual gas analysis of a gas chromatography chip obtained through multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention. In the figure, ECD detection results of chloroform and 4-bromofluorobenzene are shown.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에서 '코팅'과 '도포', '웨이퍼'와 '기판', 및 '에칭'과 '식각'은, 각각, 사실상 동등한 의미로 사용되었다는 것을 알아야 한다.
It should be noted that the terms 'coating' and 'coating', 'wafer' and 'substrate', and 'etching' and 'etching', respectively, are used in the present invention in substantially the same sense.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법은, 기판 준비 단계(S100), 패턴 형성 단계(S110), 에칭 단계(S120), 고정상 도포 단계(S130), 및 기판 접합 단계(S140)를 포함하고 있다.
1, a method of manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention includes a substrate preparation step S100, a pattern formation step S110, an etching step S120, , A fixed-phase coating step (S130), and a substrate bonding step (S140).

기판 준비Substrate preparation

기판 준비 단계(S100)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법에서 사용할 기판을 준비하는 단계이다.The substrate preparation step (S100) is a step of preparing a substrate to be used in a method of manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 기판은, 후술하지만, 그 소재로, 글래스 웨이퍼, 석영 웨이퍼, 폴리디메틸실록산 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 실리케이트 웨이퍼, 보로실리케이트 웨이퍼 및 용융 실리카 웨이퍼 중에서 선택되는 하나인 것이 바람직하며, 보로실리케이트 웨이퍼인 것이 가장 바람직하다.The substrate is preferably one selected from the group consisting of a glass wafer, a quartz wafer, a polydimethylsiloxane wafer, a silicon wafer, a silicate wafer, a borosilicate wafer, and a fused silica wafer, desirable.

또한, 본 기판은 표준 4 인치 크기인 것이 바람직하나, 필요에 따라서, 기판의 크기는 상이할 수도 있다.Further, the substrate is preferably a standard 4 inch size, but the size of the substrate may be different if necessary.

여기에서, 상기 기판은 상부 기판과 하부 기판으로 분리되어 있는 것이 바람직하다.Here, the substrate is preferably divided into an upper substrate and a lower substrate.

당연하지만, 상기 기판의 두께에 대해서는 달리 한정하지 않는다.
Naturally, the thickness of the substrate is not limited.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법에서 사용할 기판에는 미리 Au/Cr 증착막을 형성하여 두는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to form an Au / Cr deposited film in advance on the substrate to be used in the method for manufacturing a gas chromatography chip by multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention.

증착막을 형성할 기판으로는 상부 기판이나 하부 기판을 특정하지는 않는다.As the substrate on which a vapor deposition film is to be formed, the upper substrate and the lower substrate are not specified.

이 증착막은 불산에 견딜 수 있기 때문에, 후술하는 습식 에칭에서의 효과적인 에칭에 도움이 될 수 있다.Since this vapor-deposited film can withstand hydrofluoric acid, it can contribute to effective etching in a wet etching described later.

상기 증착막을 형성하는데 사용한 증착 장비로는, 전자 빔 증착기(E-Beam Evaporator)(모델명: ei-5, 제조사: ULVAC)를 사용하였으며, 먼저 증착한 Cr막의 두께는 약 200 ~ 300 Å 정도, 그 위에 증착되는 Au막의 두께는 약 2000 Å 정도가 바람직하다.
As the deposition equipment used for forming the deposition film, an E-Beam Evaporator (Model: ei-5, manufacturer: ULVAC) was used. The thickness of the Cr film deposited first was about 200 to 300 Å, It is preferable that the thickness of the Au film deposited thereon is about 2000 angstroms.

패턴 형성Pattern formation

패턴 형성 단계(S110)는, 상기 준비된 기판에 새길 패턴을 형성하는 단계이다.The pattern formation step (S110) is a step of forming a pattern to be formed on the prepared substrate.

본 단계(S110)에서 말하는 패턴은, 도 2에 나타낸 것과 유사한 패턴을 가리키는 것으로, 바람직하게는, 패턴 형성 프로그램을 이용하여 미리 패턴을 구성하여 둔 것이다.The pattern referred to in this step S110 indicates a pattern similar to that shown in Fig. 2. It is preferable that a pattern is formed in advance by using a pattern forming program.

패턴 형성의 구체적인 예로는, 패턴 형성 프로그램을 사용하여, 도 2에 나타낸 것과 유사한 패턴을 미리 형성한 다음, 이 패턴을 블랭크 마스터(blank master)(모델명: Photo Plotter Mask, 제조사: Barco)에 프린팅하고, 이 블랭크 마스터를 본 발명의 기판(10, 도 2)의 패턴 제작에 이용되는 포토 마스크로 사용하여, 기판(10)을 에칭(식각)하여 형성하는 방법을 들 수 있다.As a specific example of pattern formation, a pattern similar to that shown in Fig. 2 is formed in advance by using a pattern forming program, and this pattern is printed on a blank master (model name: Photo Plotter Mask, manufactured by Barco) , And a method of forming the blank master by etching (etching) the substrate 10 using the blank master as a photomask used for patterning the substrate 10 (FIG. 2) of the present invention.

이때, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 포토 마스크와, 상기 기판(10) 상에 도포한 포토 레지스트를 이용하여, 상기 기판(10) 상에 원하는 패턴을 형성할 수 있음을 잘 알 것이다.A person skilled in the art can form a desired pattern on the substrate 10 using a photomask and a photoresist applied on the substrate 10, .

포토 레지스트로는 SU-8 50(미국 Microchem 제품)을 사용할 수 있다.SU-850 (manufactured by Microchem, USA) can be used as the photoresist.

상기 SU-8 50은 네거티브 에칭용 포토 레지스트이며, 이때의 코팅 두께는 40 ~ 100 m로 조절하여 도포할 수 있다.
The SU-850 is a photoresist for negative etching, and the thickness of the coating may be adjusted to 40 to 100 m.

또한, 기판의 에칭시에 위치 정렬을 용이하게 하기 위한 용도로서의 위치 정렬 마커도 동시에 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that alignment markers for the purpose of facilitating alignment at the time of etching the substrate are also formed at the same time.

더욱 자세한 패턴 형성 방법에 대해서는, 후술한다.
A more detailed pattern formation method will be described later.

에칭etching

에칭 단계(S120)는, 소정의 패턴 형상대로, 상기 기판을 에칭하는 단계이다.The etching step (S120) is a step of etching the substrate in a predetermined pattern shape.

에칭 단계(S120)에서는, 기판 상에 형성된 패턴만을 에칭하도록 하는 것이 바람직하다.In the etching step (S120), it is preferable to etch only the pattern formed on the substrate.

이때, 상술한, 원하는 패턴이 형성된 포토 마스크를 이용하여, 포토 레지스크(PR)와 습식 에칭 방식을 적용하여 에칭을 수행할 수 있다.At this time, etching can be performed by applying the photoresist PR and the wet etching method using the photomask having the desired pattern formed therein.

본 에칭 단계(S120)에서, 상기 습식 에칭은, 원하는 에칭 깊이, 즉 50 ㎛ 정도가 나올 때까지, 적어도, 3 회 이상 반복하는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
In this etching step (S120), it is preferable that the wet etching is repeated at least three times or more until a desired etching depth, that is, about 50 탆 is obtained. This will be described later with reference to FIG.

고정상 도포Fixed application

고정상 도포 단계(S130)는, 상기 에칭 단계(S120)에서 에칭을 끝난 기판의 표면에 대해서, 고정상, 바람직하게는 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 도포하는 단계이다.The step of applying a fixed phase (S130) is a step of applying a fixed phase, preferably PDMS (Polydimethylsiloxane), to the surface of the etched substrate in the etching step (S120).

상기 PDMS는 광학적으로 투명하고 비극성이며 비가연성의 특징을 갖는 물질로서 스핀 코터를 사용하여 스핀 코팅 방식으로 도포하였다. 구체적인 스핀 코팅 방식에 대해서는, 후술하는 실시예의 단락에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.The PDMS was optically transparent, non-polar, non-flammable and was applied by spin coating using a spin coater. The specific spin coating method will be described in more detail in the following paragraphs of the embodiments.

참고로, 본 발명에서 사용한 기판 역시 광학적으로 투명하다는 것을 알아야 한다.
For reference, it should be noted that the substrate used in the present invention is also optically transparent.

본 고정상 도포 단계(S130)에서는, 상술한 PDMS 이외에도, 필요에 따라서, 극성이 다른 고정상을 기판의 코팅층에 추가 도포할 수도 있다.In the present stationary phase application step (S130), in addition to the above-described PDMS, a stationary phase having a different polarity may be further applied to the coating layer of the substrate, if necessary.

극성이 다른 고정상의 예로는, 실리카겔, 알루미나, 숯, 분자체, 및 다공성 중합체를 들 수 있으며, 이들을 고정상으로 도포하는 경우 마이크로 채널의 극성을 용이하게 조절할 수 있다.
Examples of stationary phases having different polarities include silica gel, alumina, charcoal, molecular sieve, and porous polymer, and when they are applied in a stationary phase, the polarity of the microchannel can be easily controlled.

기판 접합Substrate junction

기판 접합 단계(S140)는, 고정상의 도포가 종료된 기판을 접합하는 단계이다.The substrate bonding step (S140) is a step of bonding the substrate on which the application of the fixed phase has been completed.

이때, 기판을 이루는 상부 기판 또는 하부 기판의 어느 한쪽 표면에 코팅된 PDMS가 고정상의 기능을 수행할 뿐만 아니라 본 발명의 기판의 접합(bonding)에도 작용한다는 점을 알아야 한다.At this time, it should be noted that the PDMS coated on one surface of the upper substrate or the lower substrate constituting the substrate not only functions as a fixed phase but also acts to bond the substrate of the present invention.

따라서, 상기 PDMS는, 마이크로 채널 내에서 고정상으로의 역할, 및 상부 기판과 하부 기판 사이의 밀봉에 동시에 기여할 수 있다.Thus, the PDMS can contribute to the role of the stationary phase in the microchannel, and the sealing between the upper substrate and the lower substrate at the same time.

다르게는, 상기 PDMS는 상부 기판 및 하부 기판의 양 표면 모두에 코팅될 수도 있다.
Alternatively, the PDMS may be coated on both surfaces of the upper substrate and the lower substrate.

여기에서, 상기 PDMS는, 상부 기판과 하부 기판을 접합한 다음, 마이크로 채널의 어느 한쪽의 개구에 대해서, 가압 주입함으로써, 마이크로 채널의 벽면을 코팅하는 방법을 사용하는 것이 아니라, 스핀 코터를 이용하는 스핀 코팅법에 의해서 매우 간단하게 도포될 수 있다는 점에 주목하여야 한다.
Here, the PDMS does not use a method of coating the wall surface of the microchannel by pressurizing and injecting into one of the openings of the microchannel after joining the upper substrate and the lower substrate, but using a spin coating method using a spin coater It should be noted that it can be applied very simply by a coating method.

다음으로, 도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 개략적인 평면도이다.Next, Fig. 2 is a schematic plan view of a gas chromatography chip obtained through multiple etching, according to a preferred embodiment of the present invention.

여기에서, 상기 가스 크로마토그래피 칩은, 원형으로 형성된 기판(10), 상기 기판(10)의 일측 표면 상에 형성된 위치 정렬 마커(20, 30), 가스 크로마토그래피 칩에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 연결부(40), 가스 크로마토그래피 칩에서 배출되는 가스의 배출 연결부(50), 마이크로 채널(60), 및 상기 기판(10)의 일측에서 시작하여 상기 기판(10)의 대부분의 평면을 덮도록 마이크로 채널(60)이 연장되어 있는 마이크로 채널 패턴부(70)를 포함하고 있다.Here, the gas chromatography chip includes a substrate 10 formed in a circular shape, alignment markers 20 and 30 formed on one surface of the substrate 10, a gas supply device for supplying gas to the gas chromatography chip A microchannel 60 and a microchannel 60 to cover most of the plane of the substrate 10 starting from one side of the substrate 10, And a microchannel pattern portion 70 in which a channel 60 is extended.

상기 기판(10)은, 상술한 바와 같이, 상부 기판과 하부 기판으로 분리되어 형성될 수 있으며, 상기 가스 공급 연결부(40), 가스 배출 연결부(50), 마이크로 채널(60) 및 마이크로 채널 패턴부(70)는, 각각, 상기 상부 기판과 하부 기판의 어느 일측에 모두 형성되어 있을 수 있다.The substrate 10 may be divided into an upper substrate and a lower substrate as described above and the gas supply connection portion 40, the gas discharge connection portion 50, the microchannel 60, (70) may be formed on either one of the upper substrate and the lower substrate, respectively.

다르게는 이들 구성 요소는, 그 일부분만 상기 기판(10)의 상부 기판과 하부 기판의 어느 일측에 형성되고 나머지 일부분은 상기 기판(10)의 상부 기판과 하부 기판의 반대쪽 대향 표면 상에 형성되어 있을 수도 있다.
Alternatively, only a part of these components may be formed on either side of the upper substrate and the lower substrate of the substrate 10, and the remaining part may be formed on the opposite surface of the substrate 10 opposite the upper substrate and the lower substrate It is possible.

상기 기판(10)의 소재는, 상술한 바와 같이, 글래스 웨이퍼, 석영 웨이퍼, 폴리디메틸실록산 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 실리케이트 웨이퍼, 보로실리케이트 웨이퍼 및 용융 실리카 웨이퍼 중에서 선택되는 하나인 것이 바람직하며, 보로실리케이트 웨이퍼인 것이 가장 바람직하다.
The material of the substrate 10 is preferably one selected from the group consisting of a glass wafer, a quartz wafer, a polydimethylsiloxane wafer, a silicon wafer, a silicate wafer, a borosilicate wafer, and a fused silica wafer, Is most preferable.

또한, 상기 위치 정렬 마커(20, 30)는, 도면에서, 상기 기판(10) 상에서 마이크로 채널 패턴부(70)를 사이에 두고 대향하여 상기 기판(10)의 양측면에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 위치 정렬 마커(20, 30)의 위치는 이에 한정되지 않는다.Although the alignment markers 20 and 30 are shown on both sides of the substrate 10 facing the substrate 10 with the microchannel pattern portion 70 interposed therebetween , The positions of the alignment markers 20 and 30 are not limited thereto.

즉, 상기 위치 정렬 마커(20, 30)의 형성 위치는, 상기 기판(10)의 일측 표면 또는 상기 기판(10)의 일측과 타측 표면 상에 각각 형성될 수 있으며, 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.That is, the positions of the alignment markers 20 and 30 may be formed on one surface of the substrate 10 or on one surface and the other surface of the substrate 10, have.

따라서, 상기 기판(10)의 일측면 상에 인접하여 위치 정렬 마커를 형성할 수도 있고, 다르게는, 상기 기판(10)의 일측면 상에 하나만 형성하여 두고, 상기 기판(10)의 일측면을 절단한 다음 이 절단한 면을 보조 위치 정렬 마커로 이용할 수도 있다.
Accordingly, an alignment marker may be formed adjacent to one side of the substrate 10, or alternatively, only one side of the substrate 10 may be formed on one side of the substrate 10, It is also possible to use this cut face as an auxiliary positioning marker after cutting.

도면에서, 가스 공급 연결부(40)는 기판(10)의 상단의 일측에 형성되어 있으나, 그 형성 위치는 임의의 다른 위치일 수도 있다.In the drawing, the gas supply connection portion 40 is formed on one side of the upper end of the substrate 10, but the formation position may be any other position.

상기 가스 공급 연결부(40)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 얻은 가스 크로마토그래피 칩에, 이동상으로서의 혼합물 가스를 공급할 때 사용하는 부분이다.The gas supply connection portion 40 is a portion used for supplying the mixture gas as a mobile phase to the gas chromatography chip obtained according to the preferred embodiment of the present invention.

상기 가스 공급 연결부(40)의 가스 공급측에는, 후술하는, 가스 공급측 커넥터(80)와 가스 공급 컬럼(100)(이상, 도 6 참조)이 연결되며, 이 가스 공급 컬럼(100)을 통해서 이동상의 가스가 공급된다. 이때, 기판(10)과 상기 가스 공급 컬럼(100) 사이에는 가스 공급측 커넥터(80, 도 6 참조)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.A gas supply side connector 80 and a gas supply column 100 (see FIG. 6) are connected to a gas supply side of the gas supply connection unit 40, Gas is supplied. At this time, a gas supply side connector 80 (see FIG. 6) is preferably provided between the substrate 10 and the gas supply column 100.

상기 가스 공급 연결부(40)로 공급된 가스는, 연속하여 형성된 마이크로 채널(60)로 유동한다.The gas supplied to the gas supply connection portion 40 flows into the microchannel 60 formed continuously.

상기 마이크로 채널(60)은 마이크로 채널 패턴부(70)를 구성하는 마이크로 채널로서, 상기 가스 공급 연결부(40)에서 유동되어 온 이동상의 가스를 연속적으로 유동시키는 역할을 한다.
The microchannel 60 is a microchannel constituting the microchannel pattern unit 70 and serves to continuously flow the gas of the mobile phase that has flowed from the gas supply connection unit 40.

상기 마이크로 채널 패턴부(70)는, 바람직하게는, 패턴 형성 프로그램을 이용하여 미리 패턴을 구성한 것으로, 상술한 바와 같이, 이 패턴을 블랭크 마스터에 프린팅하고, 이 블랭크 마스터를 본 발명의 기판(10)의 패턴 제작에 이용되는 포토 마스크로 사용하여, 기판(10)을 에칭(식각)하여 형성한 것이다.
The microchannel pattern portion 70 preferably has a pattern formed in advance by using a pattern forming program. As described above, the pattern is printed on a blank master, and the blank master is transferred to the substrate 10 And the substrate 10 is etched by using the photomask as a photomask.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 형성된 상기 마이크로 채널 패턴부(70)의 폭은 약 100 ㎛였다.The microchannel pattern portion 70 formed in accordance with the preferred embodiment of the present invention has a width of about 100 mu m.

따라서, 기판(10) 상에 형성되는 마이크로 채널(60)의 폭도 이와 사실상 동일한 폭으로 형성되는 것은 자명하다.Therefore, it is obvious that the width of the microchannel 60 formed on the substrate 10 is formed to have substantially the same width.

한편, 기판(10) 상에 형성되는 마이크로 채널(60)의 길이는, 상기 마이크로 채널 패턴부(70)의 패턴 형상에 따라서 가감될 수 있다.
On the other hand, the length of the microchannel 60 formed on the substrate 10 can be increased or decreased according to the pattern shape of the microchannel pattern portion 70.

또한, 가스 배출 연결부(50)는 기판(10)의 상단의 일측에 형성된 가스 공급 연결부(40)의 연장 방향과 반대 방향으로 형성되어 있으나, 이는 반드시 이에 한정되지는 않는다.The gas discharge connection portion 50 is formed in a direction opposite to the extending direction of the gas supply connection portion 40 formed at one side of the upper end of the substrate 10, but the present invention is not limited thereto.

즉, 도시한 도면에서, 상기 가스 공급 연결부(40)와 가스 배출 연결부(60)는, 각각, "┑"와 "┎"의 형상으로 도시되어 있지만, 상기 가스 공급 연결부(40)와 가스 배출 연결부(50)는, "┎"와 "┑"의 형상처럼 서로 마주보도록 형성될 수도 있다.Although the gas supply connection portion 40 and the gas discharge connection portion 60 are shown in the shape of "┑" and "┎" respectively in the drawing, the gas supply connection portion 40 and the gas discharge connection portion 60 (50) may be formed so as to face each other like the shapes of "┎" and "┑".

또한, 상기 가스 공급 연결부(40)와 가스 배출 연결부(50)는, 기판(10)의 일측 표면 상에 모여서 형성될 수도 있지만, 기판(10)의 상측과 하측, 또는 우측과 좌측에, 각각, 이격되어 형성될 수도 있다.The gas supply connection portion 40 and the gas discharge connection portion 50 may be formed collectively on one side surface of the substrate 10 but may be formed on the upper side and the lower side or the right side and the left side of the substrate 10, Or may be formed spaced apart.

다르게는, 상기 가스 공급 연결부(40)와 가스 배출 연결부(50)는, 기판(10)의 어느 일측 표면 상에 하나가 형성되고, 기판(10)의 어느 일측의 반대쪽 표면 상에 다른 하나가 형성될 수도 있다.
Alternatively, the gas supply connection portion 40 and the gas discharge connection portion 50 may be formed on one surface of the substrate 10, and another one may be formed on the opposite surface of the substrate 10 .

상기 가스 배출 연결부(50)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 얻은 가스 크로마토그래피 칩에 공급된 이동상으로서의 가스가 배출되는 부분이다.The gas discharge connection portion 50 is a portion through which gas as a mobile phase supplied to the gas chromatography chip obtained according to the preferred embodiment of the present invention is discharged.

상기 가스 배출 연결부(50)의 가스 배출측에는, 후술하는, 가스 배출측 커넥터(90)와 가스 배출 컬럼(110)(이상, 도 6 참조)이 연결되며, 이 가스 배출측 커넥터(90)와 가스 배출 컬럼(110)을 통해서 이동상의 가스가 배출된다.A gas discharge side connector 90 and a gas discharge column 110 (refer to FIG. 6) are connected to a gas discharge side of the gas discharge connection portion 50. The gas discharge side connector 90 and gas The mobile phase gas is discharged through the discharge column (110).

상기 가스 배출 연결부(50)로 배출된 가스는 외부로 배출될 수도 있으며, 다르게는, 가스 크로마토그래피 칩을 적층하여 가스 크로마토그래피 칩 적층체를 구성하는 경우, 상기 가스 배출 컬럼(110)을 통해서, 인접한, 또는 원격지의 다른 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부(미도시)로 공급될 수도 있다.The gas discharged from the gas discharge connection part 50 may be discharged to the outside. Alternatively, when a gas chromatography chip stack is formed by stacking gas chromatography chips, (Not shown) of another gas chromatography chip adjacent or at a remote site.

즉, 선행하는 가스 크로마토그래피 칩의 가스 배출 연결부에 설치된 가스 배출측 커넥터로부터 배출되는 가스는, 후행하는 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부에 설치된 가스 공급측 커넥터로 연속적으로 공급될 수 있다.
That is, the gas discharged from the gas discharge side connector provided at the gas discharge connection portion of the preceding gas chromatography chip can be continuously supplied to the gas supply side connector provided at the gas supply connection portion of the following gas chromatography chip.

가스 크로마토그래피 기법에서는 장치 전체의 온도 제어가 매우 중요하며, 특히 혼합물을 고분리능으로 분석하기 위해서는 기판(10) 및 기판(10) 내에 형성한 마이크로 채널(60)의 온도를 정밀하게 제어할 필요가 있다.In the gas chromatography technique, temperature control of the entire apparatus is very important. In particular, in order to analyze the mixture with high resolution, it is necessary to precisely control the temperature of the microchannel 60 formed in the substrate 10 and the substrate 10 have.

이를 위해서, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 기판(10)에 형성한 위치 정렬 마커(20, 30), 가스 공급 연결부(40), 가스 배출 연결부(50), 및 마이크로 채널(60)과 마이크로 채널 패턴부(70)를 제외한 부분에 열 전달부가 더 형성되어 있을 수도 있다.Although not shown in the drawings, the positioning markers 20 and 30, the gas supply connection portion 40, the gas discharge connection portion 50, and the microchannel 60, which are formed on the substrate 10, A heat transfer portion may be formed at a portion except for the portion 70. [

다르게는, 상기 열 전달부(미도시)는 상기 기판(10)에 형성된 가스 공급 연결부(40), 가스 배출 연결부(50), 및 마이크로 채널(60)과 마이크로 채널 패턴부(70) 전체를 가열할 수 있도록 형성될 수도 있다.Alternatively, the heat transfer part (not shown) may heat the entirety of the gas supply connection part 40, the gas discharge connection part 50, and the microchannel 60 and the microchannel pattern part 70 formed on the substrate 10 As shown in FIG.

또한, 이 경우, 열 전달부에는 온도 제어 장치(미도시)가 더 설치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.Further, in this case, it is more preferable that a temperature control device (not shown) is additionally provided in the heat transfer portion.

본 발명에 따른 가스 크로마토그래피 칩의 경우, 상기 온도 제어 장치에 의해서 가스 크로마토그래피 칩의 온도를 고속으로 또한 정밀하게 제어할 수 있다.In the case of the gas chromatography chip according to the present invention, the temperature of the gas chromatography chip can be controlled at high speed and precisely by the temperature control device.

이때, 상기 열 전달부에는 기판(10)의 크기가 소형인 점을 감안하여 펠티에(peltier) 소자를 사용할 수도 있다.
At this time, a peltier element may be used in consideration of the small size of the substrate 10 in the heat transfer part.

도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭시 기판의 에칭 깊이를 나타낸 표이다.FIG. 3 is a table showing the depth of etching of a substrate during multiple etching, according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 에칭을 1 회 시행한 경우, 마이크로 채널(60)의 깊이는 17 ㎛ ~ 20 ㎛ 정도(평균 깊이: 18 ㎛)였으나, 에칭을 3 회 시행한 경우, 마이크로 채널(60)의 깊이는 42 ㎛ ~ 57 ㎛ 정도(평균 깊이: 50 ㎛)까지 깊어진다.3, when the etching was performed once, the depth of the microchannel 60 was about 17 탆 to 20 탆 (average depth: 18 탆), but when the etching was performed three times, And the depth of the surface 60 is deepened to about 42 탆 to about 57 탆 (average depth: 50 탆).

본 발명의 바람직한 실시예에서 형성한 마이크로 채널(50)의 깊이는 50 ㎛였다.
In the preferred embodiment of the present invention, the depth of the microchannel 50 formed was 50 탆.

도 4의 (a)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부의 가스 유입로의 유로 폭이 동일한 형상을 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부의 형성 모양을 나타낸 것으로, 가스 공급 연결부의 가스 유입로의 유로 폭이 테이퍼진 형상을 나타낸 도면이다.4 (a) is a view showing the same shape of a flow path of a gas inflow path of a gas supply connection portion of a gas chromatography chip according to a preferred embodiment of the present invention, and Fig. 4 (b) Sectional view of a gas supply connection portion of a gas chromatography chip obtained through multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention, in which the channel width of the gas inlet connection portion is tapered.

도 4의 (a)에 나타낸 가스 공급 유로는 유로 자체가 평행하게 형성되어 있고, 도 4의 (b)에 나타낸 가스 공급 유로는 유로 자체가 가스 공급구(도면에서 가운데 원형 부분) 부분의 폭이 가장 넓고 우측으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 유로가 형성되어 있음을 알 수 있다.The gas supply channel shown in FIG. 4A is formed in parallel with the channel itself. In the gas supply channel shown in FIG. 4B, the channel itself has a width of a portion of the gas supply port It can be seen that a flow path is formed in which the width is widest and the width becomes narrower toward the right side.

본 발명에서, 상기 가스 공급 연결부의 가스 유입로의 형상을 테이퍼진 형상으로 형성한 이유는, 도 4의 (a)에서와 같이 평행한 유로를 형성한 경우, 기판(10)의 마이크로 채널(60)을 통해서 유동되어 기판(10)의 가스 배출 연결부(50)로 배출되는 가스의 양이 너무 적었기 때문이다.In the present invention, the shape of the gas inflow path of the gas supply connection portion is formed in a tapered shape when the parallel flow path is formed as shown in FIG. 4 (a) And the amount of gas discharged to the gas discharge connection portion 50 of the substrate 10 is too small.

도 4의 (b)에서는 가스 공급구측을 약 500 ㎛ 정도의 폭으로 형성하고, 마이크로 채널 패턴부(70)의 시작점, 즉 마이크로 채널(60)이 시작되는 지점까지 100 ㎛ 정도의 폭으로 줄어드는, 테이퍼진 형상으로 형성하였다.4B, the gas supply port side is formed to have a width of about 500 mu m and the width of the microchannel pattern portion 70 is reduced to about 100 mu m to the start point of the microchannel 60, Tapered shape.

그 구체적인 형상에 대해서는, 도 5를 참조하여 설명한다.
The specific shape thereof will be described with reference to Fig.

도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 개략적인 평면도와 함께, 상기 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부의 구성을 일부 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 5 is a partially enlarged view showing a configuration of a gas supply connection portion of the gas chromatography chip, together with a schematic plan view of a gas chromatography chip obtained through multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부(40)에 형성한 가스 공급구(42) 부근의 유로의 폭은 약 500 ㎛이고, 상기 가스 공급구(42)에서 멀리 떨어진 곳의 유로의 폭은 약 100 ㎛로 형성되어 있으므로, 이들은 테이퍼 형상 채널부(44)를 이루고 있다.
5, the width of the flow passage near the gas supply port 42 formed in the gas supply connection portion 40 of the gas chromatography chip according to the preferred embodiment of the present invention is about 500 μm, Since the width of the flow path far from the gas supply port 42 is about 100 탆, they form the tapered channel portion 44.

도 6은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부, 마이크로 채널, 및 가스 배출 연결부의 실제 사진과, 상기 가스 공급 연결부 및 가스 배출 연결부에 형성한 가스 공급/배출 커넥터의 모습을 나타낸 도면이다.Figure 6 is a photograph of a gas supply connection, a microchannel, and a gas discharge connection of a gas chromatography chip obtained through multiple etching, according to a preferred embodiment of the present invention, Fig. 3 is a view showing a state of a gas supply / discharge connector; Fig.

도 6으로부터, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 크로마토그래피 칩은, 기판(10)의 일측에 형성된 가스 공급 연결부(40)의 가스 공급구(42)에 가스 공급측 커넥터(80)가 설치되어 있고, 기판(10)의 타측에 형성된 가스 배출 연결부(50)의 가스 배출구(미도시)에 가스 배출측 커넥터(90)가 설치되어 있는 것을 알 수 있다.6, in the gas chromatography chip according to the preferred embodiment of the present invention, the gas supply side connector 80 is provided in the gas supply port 42 of the gas supply connection portion 40 formed on one side of the substrate 10 And the gas discharge side connector 90 is provided in the gas discharge port (not shown) of the gas discharge connection part 50 formed on the other side of the substrate 10. [

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 가스 공급측 커넥터(80)와 가스 배출측 커넥터(90)로는 Nanoport Assembly(R)(제조사: Upchurch Scientific(미국))를 사용하였으며, 이들 커넥터의 소재는 PEEK(polyether ether ketone)이기 때문에 원하는 내열성 조건(m.p. = 340 ℃)을 만족하였고, 가스 크로마토그래피 칩에 고압이 걸리는 경우에도 기판(10) 내부로부터의 가스 유출이 발생하지 않았다.
In the preferred embodiment of the present invention, the Nanoport Assembly (R) (Upchurch Scientific (USA)) is used as the gas supply side connector 80 and the gas discharge side connector 90, ether ketone), it satisfies the desired heat-resistant condition (mp = 340 ° C), and even when high pressure is applied to the gas chromatography chip, gas outflow from the inside of the substrate 10 does not occur.

마지막으로, 도 7은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다중 에칭을 통해 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 실제 가스 분석 결과를 나타내는 도면으로, 도면에서는 클로로포름과 4-브로모플루오르벤젠의 ECD 검출 결과를 나타내고 있다.7 is a graph showing the results of actual gas analysis of a gas chromatography chip obtained through multiple etching according to a preferred embodiment of the present invention. In the figure, ECD detection results of chloroform and 4-bromofluorobenzene are shown Respectively.

도 7의 그래프를 얻기 위해서, 분석용 시료로서, 클로로포름(Chloroform) 9 μl와, 4-브로모플루오르벤젠(4-Bromofluorobenzene) 1 μl를 혼합한 다음, 헥산(Hexane)을 추가하여 1/200의 비율로 희석하였다.
In order to obtain the graph of FIG. 7, 9 μl of chloroform and 1 μl of 4-bromofluorobenzene were mixed as an analytical sample, and then hexane (Hexane) .

분석 장비로는 μECD 검출기(모델명: HP 6890, 제조사 : Agilent, 제조국 : USA)를 사용하였다.As the analysis equipment, a μECD detector (model: HP 6890, manufacturer: Agilent, USA) was used.

기타, 분석 조건은 다음과 같다.Other conditions for analysis are as follows.

가스 공급 온도 : 300 ℃Gas supply temperature: 300 ° C

캐리어 가스 : HeCarrier gas: He

압력 : 1.30 MPaPressure: 1.30 MPa

스플릿비 : 50:1Split ratio: 50: 1

공급량 : 1 ㎕Feed amount: 1 μl

사용한 컬럼 : Micro fab column (2 m x 0.10 mm ID x 0.1 ㎛)Column used: Micro fab column (2 m x 0.10 mm ID x 0.1 mu m)

온도 구배(ramp) : 40 ℃ (2 min) → 10 ℃/min → 120 ℃ (10 min)Temperature ramp: 40 ° C (2 min) → 10 ° C / min → 120 ° C (10 min)

검출기의 온도 : 300 ℃
Detector temperature: 300 ° C

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 그래프의 첫번째 피크(peak)는 클로로포름(Chloroform)임을 명확하게 나타내고 있고, 그래프의 두번째 피크는 4-브로모플루오르벤젠(4-Bromofluorobenzene)임을 명확하게 나타내고 있다.
As can be seen in FIG. 7, the first peak in the graph clearly indicates chloroform, and the second peak in the graph clearly indicates 4-bromofluorobenzene.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법 및 이의 적층체를 구현하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.Next, a method of manufacturing a gas chromatography chip according to a preferred embodiment of the present invention and a method of implementing the laminated body will be described.

이와 관련하여, 도 1을 참조하여 설명한 바가 있으므로, 설명이 중복되거나 이미 설명한 부분에 대해서는 설명이 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
In this regard, it should be understood that the description has been described with reference to FIG. 1, and the description may be omitted or the description may be omitted for the parts already described.

먼저, 상부 기판과 하부 기판으로 이루어진 기판을 준비한다.First, a substrate made of an upper substrate and a lower substrate is prepared.

이때, 상기 기판의 소재는, 글래스 웨이퍼, 석영 웨이퍼, 폴리디메틸실록산 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 실리케이트 웨이퍼, 보로실리케이트 웨이퍼 및 용융 실리카 웨이퍼 중에서 선택되는 하나인 것이 바람직하고, 보로실리케이트 웨이퍼인 것이 가장 바람직하다.At this time, the material of the substrate is preferably one selected from a glass wafer, a quartz wafer, a polydimethylsiloxane wafer, a silicon wafer, a silicate wafer, a borosilicate wafer and a fused silica wafer, and most preferably a borosilicate wafer.

그리고, 상술한 바와 같이, 원하는 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 상기 보로실리케이트 웨이퍼에 포토 레지스트(PR)와 습식 에칭 방식을 적용하여, 약 100 ㎛ 폭의 마이크로 채널 패턴부를 형성한다.As described above, a photoresist (PR) and a wet etching method are applied to the borosilicate wafer using a mask having a desired pattern to form a microchannel pattern portion having a width of about 100 mu m.

상기 마스크에서 마이크로 채널의 폭은 0.1 mm, 가스 공급 연결부와 가스 배출 연결부의 직경은 0.5 mm, 전체 마이크로 채널의 길이는 6054 mm였다.The width of the microchannel in the mask was 0.1 mm, the diameter of the gas supply connection and the gas discharge connection was 0.5 mm, and the length of the entire microchannel was 6054 mm.

이때의 습식 에칭은, 상술한 바와 같이, 원하는 에칭 깊이, 즉 50 ㎛ 정도가 나올 때까지 적어도, 3 회 이상 반복하는 것이 바람직하다.
As described above, the wet etching at this time is preferably repeated at least three times or more until a desired etching depth, that is, about 50 탆 is obtained.

여기에서, 상기 마이크로 채널(60) 또는 마이크로 채널 패턴부(70)는, 기판(10)을 이루는 상부 기판과 하부 기판의 어느 한쪽의 일측면, 또는 상부 기판과 하부 기판의 서로 대향하는 양측면의 표면 상에 형성될 수 있다.The microchannel 60 or the microchannel pattern unit 70 may be formed on one side of one of the upper and lower substrates constituting the substrate 10 or on both sides of the other substrate Lt; / RTI >

또한, 상술한 바와 같이 기판(10)에 형성한 위치 정렬 마커(20, 30)를 참조하여 에칭을 반복하므로, 마이크로 채널(60) 및 원하는 패턴의 마이크로 채널 패턴부(70)를 일정한 깊이와 넓이로 정확하게, 또한 서로 맞물리게 에칭할 수 있다.Since the etching is repeated with reference to the positioning markers 20 and 30 formed on the substrate 10 as described above, the microchannel 60 and the microchannel pattern portion 70 of a desired pattern can be formed with a predetermined depth and width And also can be etched to interlock with each other.

그 결과, 얻어지는 마이크로 채널(60)의 단면은 원형 형태가 될 수 있다.
As a result, the cross section of the microchannel 60 to be obtained can be a circular shape.

이상과 같은 기법을 이용하면, 상술한 바와 같이, 기존의 DRIE 기법에서 필수였던 마스킹 레이어나 기타 특수 장비가 필요하지 않으므로, 간단한 방식으로 저렴하게 기판(10)에 마이크로 채널 패턴부(70)를 형성할 수 있다.
As described above, since the masking layer and other special equipment, which were necessary in the conventional DRIE technique, are not required, the microchannel pattern portion 70 is formed on the substrate 10 in a simple manner at a low cost by using the above- can do.

다음으로, 고정상으로서 및 상부 기판과 하부 기판을 접합/밀봉하는 용도로서의 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 도포한다.Next, PDMS (Polydimethylsiloxane) is applied as a fixed phase and for bonding / sealing the upper substrate and the lower substrate.

이때, PDMS는 광학적으로 투명하고 비극성이며 비가연성의 특징을 갖는 물질로서 스핀 코터를 사용하여 스핀 코팅 방식으로 도포하였다.At this time, PDMS was optically transparent, non-polar and non-flammable, and was applied by spin coating using a spin coater.

상기 스핀 코팅시의 스핀 코터의 회전 속도는 4000 ~ 8000 RPM 정도, 회전 지속 시간은 1 초 정도였다.The rotation speed of the spin coater during spin coating was about 4000 to 8000 RPM and the rotation duration was about 1 second.

또한, PDMS의 점도를 낮추기 위하여, 1:1 또는 1:2(v/v)의 비율로 톨루엔(toluene)으로 희석하였으며, 따라서, PDMS의 코팅 높이 또한 최대한의 수준으로 억제되었다.
Also, in order to lower the viscosity of PDMS, it was diluted with toluene at a ratio of 1: 1 or 1: 2 (v / v), so that the coating height of PDMS was also suppressed to the maximum level.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판(10)을 이루는 상부 기판 또는 하부 기판의 어느 한쪽 표면에만 스핀 코팅을 행하고, 다른 한쪽 표면에는 도포하지 않고 상부 기판과 하부 기판의 양 기판을 접합하였으며, 이후, 오븐에서 70 ℃의 온도로 약 1 시간 정도 가열하여 완전하게 접합하였다.According to an embodiment of the present invention, spin coating is applied to only one surface of the upper substrate or the lower substrate constituting the substrate 10, and both substrates of the upper substrate and the lower substrate are bonded to each other without application to the other surface. , And heated in an oven at a temperature of 70 DEG C for about 1 hour to complete the bonding.

이때, PDMS는 기판을 이루는 상부 기판 또는 하부 기판의 어느 한쪽 측면에 코팅되는 것이 바람직하며, 다르게는 양면에 모두 코팅될 수도 있다.At this time, it is preferable that the PDMS is coated on either one side of the upper substrate or the lower substrate which forms the substrate, or alternatively, it may be coated on both sides.

이렇게 코팅된 PDMS는 고정상의 기능을 수행할 뿐만 아니라 실리케이트 웨이퍼의 접합(bonding)에도 직접 이용할 수 있기 때문에, 마이크로 채널(60) 내의 가스의 유동과 기판(10) 사이의 밀봉에 동시에 기여할 수 있다.This coated PDMS can contribute to the sealing between the substrate 10 and the flow of gas in the microchannel 60 because it can be used directly for the bonding of the silicate wafer as well as for the function of the stationary phase.

즉, 상기 PDMS는, 가스 크로마토그래피 칩을 형성한 다음, 가스 공급 연결부(40) 또는 가스 배출 연결부(50)의 어느 한쪽으로 가압 주입하여 마이크로 채널(60)의 벽면을 코팅하는 기술적으로 어려운 방법이 아니라, 스핀 코터를 이용하여 간단하게 코팅하는 방식으로 제작될 수 있으므로, 매우 경제적임을 알 수 있다.
That is, the PDMS is a technically difficult method for coating the wall surface of the microchannel 60 by pressurizing and injecting gas into either the gas supply connection part 40 or the gas discharge connection part 50 after forming the gas chromatography chip However, it can be fabricated by a simple coating method using a spin coater, which is very economical.

여기서, 상술한 바와 같이, 필요하다면, 극성이 다른 고정상을 기판(10)의 코팅층에 추가 도포할 수도 있다.Here, as described above, if necessary, a fixed phase having a different polarity may be further applied to the coating layer of the substrate 10. [

극성이 다른 고정상의 예로는, 실리카겔, 알루미나, 숯, 분자체, 및 다공성 중합체를 들 수 있으며, 이들을 고정상으로 도포하는 경우 상기 마이크로 채널(60)의 극성을 용이하게 조절할 수 있다.
Examples of stationary phases having different polarities include silica gel, alumina, charcoal, molecular sieve, and porous polymer. When they are applied in a fixed phase, the polarity of the microchannel 60 can be easily controlled.

또한, 상기 극성이 다른 고정상은, 기판(10)의 상부 기판 또는 하부 기판의 어느 한쪽에 도포될 수도 있고, 마이크로 채널(60) 전체에 도포될 수도 있다.In addition, the fixed phase having different polarities may be applied to either the upper substrate or the lower substrate of the substrate 10, or may be applied to the entire microchannel 60.

더 나아가, 가스 크로마토그래피 칩 적층체를 이루는 경우, 각각의 가스 크로마토그래피 칩에 동일한 고정상을 도포할 수도 있고, 각각의 가스 크로마토그래피 칩에 대해서 서로 다른 고정상을 도포할 수도 있다.
Furthermore, in the case of forming a gas chromatography chip laminate, the same stationary phase may be applied to each gas chromatography chip, or a different stationary phase may be applied to each gas chromatography chip.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서의 칩 제작은 종래의 건식 에칭 기법(DRIE)에서와는 달리, 습식 에칭 기법을 사용하고 있기 때문에, 저렴하고 간단한 구조의 스핀 코터를 사용할 수 있어서 공정이 간단하면서도 경제적인 효과가 있다.
As described above, since the chip fabrication in the preferred embodiment of the present invention uses a wet etching technique unlike the conventional dry etching technique (DRIE), it is possible to use an inexpensive and simple structure spin coater, But it is economically effective.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가스 크로마토그래피 칩에 사용된 기판(10)의 사양은 다음과 같다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the specifications of the substrate 10 used in the gas chromatography chip are as follows.

기판의 크기 : 4 인치Size of substrate: 4 inches

가스 공급구의 크기 : 500 ㎛Size of gas inlet: 500 ㎛

가스 배출구의 크기 : 500 ㎛Size of gas outlet: 500 ㎛

마이크로 채널의 폭 : 100 ㎛Width of microchannel: 100 탆

기판의 소재 : 보로실리케이트 웨이퍼
Substrate material: Borosilicate wafer

여기에서, 상기 가스 공급구의 크기는 500 ㎛이고, 마이크로 채널의 폭은 100 ㎛이며, 따라서 상기 가스 공급구로부터 상기 마이크로 채널까지의 유로는 테이퍼진 형상이라는 점에 유의하여야 한다.
It should be noted that the size of the gas supply port is 500 mu m and the width of the microchannel is 100 mu m so that the flow path from the gas supply port to the microchannel is tapered.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부(40)에 형성된 가스 공급구(42)와 가스 배출 연결부(50)에 형성된 가스 배출구(미도시)의 형성 방법에 대해서 설명한다.Next, a method of forming a gas outlet (not shown) formed in the gas supply port 42 and the gas discharge connection portion 50 formed in the gas supply connection portion 40 of the gas chromatography chip according to a preferred embodiment of the present invention .

먼저, 상기 가스 공급구와 가스 배출구는 샌드 블라스트 방식(sand blasting)으로도 정확하게 구현할 수 있지만, 소량 생산하기 위해서는 상기 샌드 블라스트 방식은 매우 비효율적이기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 가스 공급구와 가스 배출구는, 전기적인 방식의 EDM(Electrical Discharge Machining, 방전 가공) 기법을 이용하여 제작되었다.First, the gas supply port and the gas discharge port can be precisely realized by sandblasting, but the sandblasting method is very inefficient in order to produce a small amount of gas. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, The gas outlet was fabricated using an electrical discharge machining (EDM) technique.

이때, 5 M KOH 용액을 만든 다음, 본 발명의 가스 크로마토그래피 칩을 상기 KOH 용액에 완전 침지(8 mm 이상 침지)하고, 40 V/3 A 전류를 흘려 보냈다.At this time, a 5 M KOH solution was prepared. Then, the gas chromatography chip of the present invention was thoroughly immersed in the KOH solution (immersed for 8 mm or more), and a current of 40 V / 3 A was flowed.

필요에 따라서 방전 가공용 전극과 용액 등을 적절히 교환해 주었다.The electrodes and the solution for electric discharge machining were appropriately exchanged as necessary.

상기 가스 공급구와 가스 배출구는 가스 크로마토그래피 칩의 일측면에 동시에 형성될 수도 있고, 한쪽 측면에 이들 중 하나가 형성되고 다른쪽 측면에 이들 중 다른 하나가 형성될 수도 있다.The gas supply port and the gas discharge port may be formed simultaneously on one side of the gas chromatography chip, one of them may be formed on one side, and the other may be formed on the other side.

전자의 경우, 작업이 편리하다는 장점이 있고, 후자의 경우, 가스 크로마토그래피 칩 적층체를 형성할 때, 매우 유리할 수 있다.
In the case of the former, there is an advantage that the operation is convenient. In the latter case, it can be very advantageous when forming the gas chromatography chip laminate.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 얻은 가스 크로마토그래피 칩에, 분석하고자 하는 가스 혼합물을 공급하기 위한 컬럼을 연결하였다. Next, a column for supplying the gas mixture to be analyzed is connected to the gas chromatography chip obtained according to the preferred embodiment of the present invention.

이를 위해서, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 크로마토그래피 칩의 일측에 형성된 가스 공급 연결부(40)의 가스 공급구(42)에 가스 공급측 커넥터(80)를 설치하고, 칩의 타측에 형성된 가스 배출 연결부(50)의 가스 배출구(미도시)에 가스 배출측 커넥터(90)를 설치하였다.6, the gas supply side connector 80 is installed in the gas supply port 42 of the gas supply connection portion 40 formed on one side of the gas chromatography chip according to the preferred embodiment of the present invention , And a gas discharge side connector (90) is provided in a gas discharge port (not shown) of the gas discharge connection part (50) formed on the other side of the chip.

상기 가스 공급측 커넥터(80) 및 가스 배출측 커넥터(90)에는, 각각, 외부로부터의 가스 공급을 담당하는 가스 공급 컬럼(100)과 가스 배출 컬럼(110)이 연결될 수 있다.The gas supply side connector 80 and the gas discharge side connector 90 may be connected to a gas supply column 100 and a gas discharge column 110 respectively for supplying gas from the outside.

상기 가스 공급 컬럼(100)은 이동상의 가스 및 분석하고자 하는 혼합물이 포함된 가스를 유동 공급하기 위한 컬럼이며, 가스 배출 컬럼(110)은 상기 가스를 외부로 배출하거나, 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 경우, 다른 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부로 연결되는 컬럼이다.
The gas supply column 100 is a column for supplying a mobile phase gas and a gas containing a mixture to be analyzed, and the gas discharge column 110 discharges the gas to the outside, Is connected to the gas supply connection of the other gas chromatography chip.

기타, PDMS의 도포, 기판의 접합, Au/Cr의 증착 등에 대해서는 상술한 바가 있으므로, 설명을 생략한다.In addition, the application of PDMS, the bonding of the substrate, the deposition of Au / Cr, and the like have been described above, and therefore, the description thereof is omitted.

또한, 이상과 같이 하여 제조된, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 크로마토그래피 칩의 분석 성능에 대해서도, 도 7을 참조하여 설명한 바가 있다.
The analysis performance of the gas chromatography chip according to the preferred embodiment of the present invention, which has been produced as described above, has also been described with reference to FIG.

여기에서, 본 발명의 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩의 제조 방법, 및 상기 칩 적층체의 제조 방법에 따라서 얻은 가스 크로마토그래피 칩의 분석 성능을 측정하기 위해서는, 상기 가스 크로마토그래피 칩에 연결되는 검출 장치, 예를 들면, FID(flame ionization detector), ECD(electron capture detector), 및 질량 분석 장치가 더 포함될 수 있다.Here, in order to measure the analytical performance of the gas chromatography chip obtained according to the method for producing the gas chromatography chip through the multiple etching of the present invention and the method for producing the chip laminate, the detection connected to the gas chromatography chip Apparatus, for example, a flame ionization detector (FID), an electron capture detector (ECD), and a mass spectrometer.

ECD는 주로 할로겐(halogen) 원소(예: F, Cl, Br, I)를 포함하고 있는 화합물의 검출에 유용하며, 주로 농약, PCB, N2O 가스 등의 검출에 사용된다. FID는 HC, TCE, PCE 등의 유기 화합물의 분석에 주로 사용된다.
ECD is mainly useful for the detection of compounds containing halogen elements (eg F, Cl, Br, I) and is mainly used for the detection of pesticides, PCB, N 2 O gas and the like. FID is mainly used for the analysis of organic compounds such as HC, TCE and PCE.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 얻은 가스 크로마토그래피 칩에는, 상술한 바와 같이, 온도 제어를 위해서 열 전달부가 더 형성되어 있을 수 있다.In addition, the gas chromatography chip obtained according to the preferred embodiment of the present invention may further include a heat transfer portion for temperature control as described above.

상기 열 전달부는 가스 크로마토그래피 칩의 부속물이 형성되지 않은 영역에 형성될 수도 있으며, 다르게는 가스 크로마토그래피 칩 전체를 가열할 수 있도록 형성될 수도 있다.The heat transfer part may be formed in an area where the accessory of the gas chromatography chip is not formed, or may be formed so as to heat the entire gas chromatography chip.

또한, 상술한 바와 같이, 상기 열 전달부에는 온도 제어 장치가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.In addition, as described above, it is preferable that a temperature control device is further provided in the heat transfer portion.

따라서, 본 발명에 따른 가스 크로마토그래피 칩의 경우, 상기 온도 제어 장치에 의해서 가스 크로마토그래피 칩의 온도를 고속으로 또한 정밀하게 제어할 수 있으므로, 기존의 가스 크로마토그래피 기법과 비교하여 온도 조절이 즉각적이고 효과적으로 제어되므로, 가스 혼합물의 분석시 매우 선명한 피크(peak)를 얻을 수 있다.Therefore, in the case of the gas chromatography chip according to the present invention, since the temperature of the gas chromatography chip can be controlled at high speed and precisely by the temperature control device, the temperature can be controlled instantaneously compared with the conventional gas chromatography technique So that a very sharp peak can be obtained in the analysis of the gas mixture.

이때, 상기 열 전달부는 가스 크로마토그래피 칩의 크기가 소형인 점을 감안하여 펠티에(peltier) 소자를 사용할 수도 있다.At this time, the heat transfer part may use a peltier element in consideration of the small size of the gas chromatography chip.

또한, 상기 열 전달부는 가스 크로마토그래피 칩의 온도를 조절할 뿐만 동시에 가스 크로마토그래피 칩을 이루는 상부 기판과 하부 기판 사이의 접합부에 열압력을 가하여 마이크로 채널 내의 가스 손실을 방지하는 역할을 수행한다.The heat transfer part controls the temperature of the gas chromatography chip, and at the same time, acts to prevent gas loss in the microchannel by applying thermal pressure to the junction between the upper substrate and the lower substrate constituting the gas chromatography chip.

이는 가스 크로마토그래피 칩에 가해지는 열이 상부 기판과 하부 기판 사이에 도포된 PDMS의 접착력을 강화시켜 주기 때문이다.
This is because the heat applied to the gas chromatography chip enhances the adhesion of the PDMS applied between the upper substrate and the lower substrate.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 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 exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible.

따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

S100 : 기판 준비 단계
S110 : 패턴 형성 단계
S120 : 에칭 단계
S130 : 고정상 도포 단계
S140 : 기판 접합 단계
10 : 기판
20, 30 : 위치 정렬 마커
40 : 가스 공급 연결부
42 : 가스 공급구
44 : 테이퍼 형상 채널부
50 : 가스의 배출 연결부
60 : 마이크로 채널
70 : 마이크로 채널 패턴부
80 : 가스 공급측 커넥터
90 : 가스 배출측 커넥터
100 : 가스 공급 컬럼
110 : 가스 배출 컬럼
S100: Substrate preparation step
S110: pattern formation step
S120: etching step
S130: Fixed phase application step
S140: Substrate bonding step
10: substrate
20, 30: Position alignment marker
40: gas supply connection
42: gas supply port
44: tapered channel part
50: gas discharge connection
60: Microchannel
70: Microchannel pattern portion
80: gas supply side connector
90: Gas discharge side connector
100: gas supply column
110: gas discharge column

Claims (6)

(A) 상부 기판과 하부 기판을 준비하는 단계;
(B) 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 대향하는 일측 또는 양측 표면 상에 마이크로 채널 패턴부를 형성하는 단계;
(C) 3 회 이상 상기 마이크로 채널 패턴부를 에칭하여 마이크로 채널을 형성하는 단계;
(D) 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성된 기판 표면의 반대쪽 표면에 가스 공급 연결부를 형성하는 단계;
(E) 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성된 기판 표면의 반대쪽 표면, 또는 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성되지 않은 대향 기판의 반대쪽 표면 상에 가스 배출 연결부를 형성하는 단계;
(F) 상기 마이크로 채널 패턴부가 형성된 기판의 내측 표면 상에 스핀 코팅법에 의해서 고정상을 도포하는 단계; 및
(G) 상기 고정상이 도포된 기판의 도포면과, 상기 고정상이 도포되지 않은 기판의 대향면을 맞대어 접합하여 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩을 제조하는 단계를 포함하며,
상기 마이크로 채널 패턴부는, 단면이 원형 형상이고, 상기 가스 공급 연결부로부터 상기 가스 배출 연결부까지 연속적으로 연장되는 마이크로 채널로 이루어지며;
상기 가스 공급 연결부는, 가스 공급구측이 넓고, 상기 마이크로 채널로 진행함에 따라서 그 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되며;
상기 상부 기판 또는 하부 기판의 대향 내측 표면 상에는 하나 이상의 위치 정렬 마커가 형성되며;
상기 가스 공급 연결부 및 상기 가스 배출 연결부는, EDM 방식 또는 샌드블래스트(sandblast) 방식으로 형성되며;
상기 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩을, 선행하는 가스 크로마토그래피 칩의 가스 배출 연결부와 후행하는 가스 크로마토그래피 칩의 가스 공급 연결부를 서로 연결하여 상기 마이크로 채널의 길이를 연장한 다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법에 있어서,
고정상에 더 코팅되는 고정상은 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 각 층마다 서로 다를 수 있는 것을 특징으로 하는,
다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법.
(A) preparing an upper substrate and a lower substrate;
(B) forming a microchannel pattern portion on one surface or both surfaces of the upper substrate or the lower substrate facing each other;
(C) etching the microchannel pattern portions three or more times to form microchannels;
(D) forming a gas supply connection portion on a surface opposite to the surface of the substrate on which the microchannel pattern portion is formed;
(E) forming a gas discharge connection on a surface opposite to the substrate surface on which the microchannel pattern portion is formed, or on an opposite surface of the counterchief substrate on which the microchannel pattern portion is not formed;
(F) applying a stationary phase on the inner surface of the substrate on which the microchannel pattern is formed by spin coating; And
(G) preparing a gas chromatography chip through multiple etching by joining the opposite side of the substrate on which the stationary phase is not applied and the side of the substrate on which the stationary phase has been applied,
Wherein the microchannel pattern portion has a circular cross section and is formed of a microchannel continuously extending from the gas supply connection portion to the gas discharge connection portion;
Wherein the gas supply connection portion is formed in a tapered shape in which the width of the gas supply connection portion is narrow as the gas supply port side is advanced to the microchannel;
One or more alignment markers are formed on opposing inner surfaces of the upper substrate or the lower substrate;
Wherein the gas supply connection part and the gas discharge connection part are formed by an EDM method or a sandblast method;
The gas chromatography chip through the multiple etching is connected to the gas discharge connection portion of the preceding gas chromatography chip and the gas supply connection portion of the following gas chromatography chip to form a gas chromatograph A method of manufacturing a laminated graphical chip,
Characterized in that the stationary phase further coated on the stationary phase may be different for each layer of the gas chromatographic chip laminate,
A method for producing a gas chromatographic chip laminate through multiple etching.
제 1 항에 있어서,
상기 기판의 소재는,
글래스 웨이퍼, 석영 웨이퍼, 폴리디메틸실록산 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 실리케이트 웨이퍼, 보로실리케이트 웨이퍼 및 용융 실리카 웨이퍼 중에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는,
다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The material of the substrate is,
Wherein the substrate is one selected from the group consisting of glass wafers, quartz wafers, polydimethylsiloxane wafers, silicon wafers, silicate wafers, borosilicate wafers, and fused silica wafers.
A method for producing a gas chromatographic chip laminate through multiple etching.
제 2 항에 있어서,
상기 (F) 단계에서 상기 고정상은 PDMS이며,
상기 마이크로 채널의 극성을 조절하기 위해서, 상기 고정상에 더 코팅되는 고정상으로서, 실리카겔, 알루미나, 숯, 분자체, 및 다공성 중합체 중 선택된 하나가 더 코팅되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
In the step (F), the stationary phase is PDMS,
Further comprising coating a selected one of silica gel, alumina, char, molecular sieve, and porous polymer as a stationary phase further coated on the stationary phase to control the polarity of the microchannel.
A method for producing a gas chromatographic chip laminate through multiple etching.
제 3 항에 있어서,
상기 (F) 단계는, 상부 기판과 하부 기판을 접합하였을 때, 상기 고정상이 상기 기판의 접합면을 밀봉(sealing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the step (F) further comprises the step of sealing the joint surface of the substrate when the upper substrate and the lower substrate are bonded to each other.
A method for producing a gas chromatographic chip laminate through multiple etching.
제 1 항에 있어서,
상기 기판의 온도를 제어하기 위한 열 전달부 및 온도 제어 장치;를 더 포함하며;
상기 온도 제어 장치는, 상기 기판의 온도 조절을 수행함과 동시에 상기 기판에 열압력을 가하여 상기 기판에 형성된 상기 마이크로 채널 내의 가스 손실을 방지하는 것을 특징으로 하는,
다중 에칭을 통한 가스 크로마토그래피 칩 적층체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising: a heat transfer unit and a temperature control device for controlling the temperature of the substrate;
Wherein the temperature control device performs temperature control of the substrate and simultaneously applies thermal pressure to the substrate to prevent gas loss in the microchannel formed in the substrate.
A method for producing a gas chromatographic chip laminate through multiple etching.
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