KR20150062828A - Ultrasonic welding method between plastic substrates using energy director, plastic substrate and microfluidic chip using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for performing ultrasonic welding on plastic substrates having ultrasonic welding materials applied thereto and, more specifically, to a method for performing ultrasonic welding on plastic substrates including ultrasonic welding materials having branched grooves and a metal wire having the same applied thereto, a plastic substrate, and a microfluidic chip. The method comprises the steps of: i) forming ultrasonic welding materials on a plastic upper substrate; ii) forming a metal wire on a plastic lower substrate; iii) disposing the substrates so that one surface on which the ultrasonic welding materials are formed on the upper substrate comes in contact with one surface on which the metal wire is formed on the lower substrate; and iv) welding the substrates by dissolving the ultrasonic welding materials between the upper substrate and the lower substrate by using an ultrasonic generator. The ultrasonic welding materials are spaced at regular intervals on one surface of the upper substrate to have branched grooves.

Description

초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법과 이를 적용한 플라스틱 기판 및 미세유체칩 {ULTRASONIC WELDING METHOD BETWEEN PLASTIC SUBSTRATES USING ENERGY DIRECTOR, PLASTIC SUBSTRATE AND MICROFLUIDIC CHIP USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plastic substrate and a microfluidic chip using the same, and a plastic substrate and a microfluidic chip to which the plastic substrate and the microfluidic chip are applied.

본 발명은 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 갈라진 홈을 가지는 초음파융착산과 이를 적용한 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간 초음파 융착방법, 플라스틱 기판 및 미세유체칩에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of ultrasonic welding between plastic substrates to which ultrasonic welded joints are applied, and more particularly, to a method of ultrasonic welding between ultrasonic welded joints having cracked grooves and a plastic substrate on which metal wires are formed, a plastic substrate and a microfluidic chip will be.

초음파 융착(ultrasonic welding)은 플라스틱-플라스틱 접합이나 금속-금속접합 또는 플라스틱-금속 접합에 유용하게 사용되는 기술로서, 순간적으로 강한 초음파에너지를 물질에 가함으로써 접합하고자 하는 부위의 표면을 녹여 용접하는 기술이다. 이러한 초음파 융착은 현재 산업 현장에서 보편적으로 사용하고 있는 기술로 하드디스크, 핸드폰 배터리 자동차 부품 제조에 이르기까지 광범위하게 활용되고 있다. 초음파 융착은 생산성이 높은 기술로 알려져 있으며, 상/하판 구조에 융착에 필요한 융착선만 형성되어 있으면 별도의 표면처리나 표면코팅 과정 없이 압력과 초음파만으로 짧은 시간에 융착을 할 수 있기 때문에 융착하고자 하는 시료만 연속적으로 공급되기만 하면 손쉽게 대량생산 시스템을 구성할 수 있다.
Ultrasonic welding is a technique that is useful for plastic-plastic bonding, metal-to-metal bonding, or plastic-to-metal bonding. By applying ultrasonic energy to a material instantaneously, to be. Such ultrasonic welding is widely used in industrial fields, ranging from hard disk and mobile phone battery to automobile parts manufacturing. Ultrasonic welding is known as a high-productivity technique. If only the welding wire necessary for welding is formed on the upper / lower plate structure, welding can be performed in a short time only by pressure and ultrasonic wave without any surface treatment or surface coating process. If only samples are supplied continuously, mass production system can be easily configured.

최근에는 반도체 공정을 기반으로 하는 MEMS 기술을 활용하여 미세유체소자를 기반으로 하는 바이오칩과 바이오센서 개발에 많은 관심이 집중되고 있는데, 현재 센싱 기술과 미세유체소자를 구성하는 기술의 비약적인 발전으로 바이오칩과 바이오센서가 요구하는 기능을 만족시킬 수 있는 요소 기술은 상당한 수준에 와 있다. 반면, 이러한 요소 기술을 집약하여 하나의 완성품을 만들어 내는 패키징 기술의 개발은 요구수준에 미치지 못하는 실정이다. 이러한 패키징 기술을 개발하는데 있어 가장 큰 걸림돌은 여타 MEMS 소자와는 다르게 바이오칩과 바이오센서는 항체와 효소와 같은 생물질을 사용한다는 점이며, 상/하판 접합하는 공정에서 문제가발생한다. 이러한 생물질은 온도변화에 매우 민감하고 알코올과 아세톤과 같은 유기용매에 노출되었을 때 고유의 기능을 상실한다는 취약점을 갖고 있다. 또한, UV와 같은 광원에 대한 안정성이 떨어지는 것도 또 하나의 약점이라 할 수 있다. 따라서 바이오칩이나 바이오센서를 제조하기 위해서는 생물질의 특성을 고려한 공정 기법이 요구된다.
In recent years, much attention has been focused on the development of biochips and biosensors based on microfluidic devices by utilizing MEMS technology based on semiconductor processes. As a result of the rapid development of sensing technology and technologies for forming microfluidic devices, The element technology that can satisfy the functions required by the biosensor is at a considerable level. On the other hand, the development of a packaging technology that integrates these element technologies to produce a finished product is less than the required level. Unlike other MEMS devices, bio-chips and biosensors use biomaterials such as antibodies and enzymes, which is a major obstacle to the development of such a packaging technology. These biomaterials are very sensitive to temperature changes and have the vulnerability to lose their inherent function when exposed to organic solvents such as alcohol and acetone. In addition, it is another weakness that the stability against a light source such as UV is poor. Therefore, in order to manufacture a biochip or a biosensor, a process technique considering biological characteristics is required.

대한민국 등록특허공보 제 10-1116144호는 접착필름을 이용한 초음파 접합방법에 관한 것으로 상기 발명의 목적은 열가소성 접착필름 또는 열경화성 접착 필름을 이용한 초음파 접합방법을 사용함으로서 접착필름을 선택적으로 용융시켜 제1피착부재 및 제2피착부재의 외형과 품질에 변화를 주지 않으면서 동시에 제1피착부재와 제2피착부재 사이의 접착력을 향상시키는 접합방법을 제공하고자 하는 것이다. 상기 발명의 다른 목적은 도체를 사용하지 않는 접착필름을 이용함으로써 접착필름을 PRESS 혹은 SEALING 장비를 이용하여 접착하고자 하는 피착부재에 맞는 접착필름의 형상을 형성하는 컨버팅 작업이 용이하고, 가접 공정 시에 지그 셋팅 후 불량 발생이 현저히 적은 접합방법을 제공하고자 하는 것이다. 상기 발명의 또 다른 목적은 열가소성 접착필름을 사용함으로써 문제가 발생할 경우 재작업이 가능한 초음파 접합방법을 제공하고자 하는 것이다. 그러나 본 발명은 기판 간의 초음파 융착시, 접착필름을 배제하고 상부기판의 일면에 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 갈라진 홈을 가지는 초음파융착산을 적용하는 점에서 상기 발명과는 차이가 있다.Korean Patent Publication No. 10-1116144 relates to an ultrasonic bonding method using an adhesive film. The object of the present invention is to selectively melt the adhesive film by using an ultrasonic bonding method using a thermoplastic adhesive film or a thermosetting adhesive film, And it is an object of the present invention to provide a bonding method which improves the adhesion between the first and second adhered members without changing the outer shape and quality of the member and the second adhered member. Another object of the present invention is to provide an adhesive film which does not use a conductor and which is easy to carry out a converting operation for forming a shape of an adhesive film suitable for an adherend to be adhered using a PRESS or SEALING equipment, It is intended to provide a joining method in which occurrence of defects is remarkably small after setting the jig. It is another object of the present invention to provide an ultrasonic bonding method capable of reworking when a problem is caused by using a thermoplastic adhesive film. However, the present invention differs from the above-mentioned invention in that the ultrasonic welding is performed while ultrasonic welding between the substrates is performed by removing the adhesive film and forming a groove with a predetermined distance on one surface of the upper substrate.

종래의 미세유체칩 제작을 위한 초음파 융착기술은 칩 내에서 미세유체의 기밀성을 유지하기 위하여, 미세유체채널 주변부에 연속적으로 연결된 초음파융착산을 형성함으로써 상판과 하판 간의 접합을 하였다. 이를 적용하는 미세유체채널과 교차하는 금속배선을 갖는 기판 간의 접합인 경우, 초음파 융착공정 중에서 발생하는 진동으로 인하여 초음파융착산과 금속배선 사이의 물리적 마찰에 의해 금속배선이 단락되는 문제점이 있다. 이를 개선하고자 접착필름을 부착하여 초음파 융착공정을 진행하는 방법이 고안되었으나, 접착 이후에 미세유체칩의 작동시 접착필름의 화학성분이 용출되어 불순물로 작용하는 가능성을 배재할 수 없기 때문에 적용에 한계성이 있다.
In order to maintain the airtightness of the microfluid in the chip, the ultrasonic welding technique for fabricating the conventional microfluidic chip forms an ultrasonic welded joint continuously connected to the periphery of the microfluidic channel, thereby joining the upper plate and the lower plate. There is a problem that metal wiring is short-circuited due to physical friction between the ultrasonic welded joint and the metal wire due to the vibration generated in the ultrasonic welding process in the case of the junction between the microfluidic channel and the substrate having the metal wire intersecting thereto. In order to improve this, a method of carrying out an ultrasonic welding process by attaching an adhesive film has been devised. However, since the chemical components of the adhesive film are eluted and act as an impurity when the microfluid chip is operated after the bonding, .

이에 본 발명은 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법에 있어서,Accordingly, the present invention provides a method of ultrasonic welding between plastic substrates on which metal wires are formed,

ⅰ) 플라스틱 상부기판에 초음파융착산을 형성하는 단계;I) forming an ultrasonic welding acid on the plastic top substrate;

ⅱ) 플라스틱 하부기판에 금속배선을 형성하는 단계;Ii) forming a metal wiring on the plastic bottom substrate;

ⅲ) 상기 상부기판의 초음파융착산이 형성된 일면과 상기 하부기판의 금속배선이 형성된 일면이 서로 접하도록 배치하는 단계;Iii) disposing the upper substrate in such a manner that one surface of the upper substrate on which the ultrasonic fusion welding acid is formed and one surface of the lower substrate on which the metal wiring is formed are in contact with each other;

ⅳ) 초음파발생기를 이용하여 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 초음파융착산을 용융시켜 두 기판을 접합하는 단계;Iv) melting the ultrasonic welding acid between the upper substrate and the lower substrate by using an ultrasonic generator to bond the two substrates;

을 포함하며,/ RTI >

상기 초음파융착산은 상기 상부기판의 일면에 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 갈라진 홈을 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법과 이를 적용한 플라스틱 기판 및 미세유체칩을 제공한다.
Wherein the ultrasonic fused silica is formed on the upper surface of the upper substrate at a predetermined interval and has a groove having a split groove, and a plastic substrate and a microfluidic chip to which the plastic substrate and the plastic substrate are applied .

본 발명의 갈라진 홈을 갖는 초음파융착산을 적용하면, 초음파 융착공정시 초음파융착산이 용융되어 갈라진 홈을 메우어 줌으로써, 초음파융착산을 기준으로 금속배선 부위에 기밀성을 확보할 수 있게 된다. 또한 갈라진 홈이 맞닿는 부분의 금속배선은 초음파 진동 과정에서 초음파융착산과 직접 닿지 않기 때문에, 물리적인 충격을 받지 않아 금속배선이 끊어지지 않는 이점이 있다. 또한 접착필름과 같은 추가적인 부자재를 사용하지 않으므로 공정비용 및 공정과정을 감소시킬 수 있으며, 본 발명을 미세유체칩에 적용할 경우, 접착필름이 용출되는 불순물 발생 가능성을 원천적으로 차단하는 효과가 있다.
By applying the ultrasonic welding acid having a cracked groove according to the present invention, it is possible to secure the airtightness at the metal wiring area based on the ultrasonic welding acid by melting the ultrasonic welding acid in the ultrasonic welding step and filling the cracked groove. Further, since the metal wiring at the portion where the groove is abutted does not directly touch the ultrasonic welded portion in the ultrasonic vibration process, there is an advantage that the metal wiring is not cut off without being subjected to the physical impact. In addition, since additional auxiliary materials such as an adhesive film are not used, the process cost and the process can be reduced. When the present invention is applied to a microfluidic chip, the possibility of generating impurities from which the adhesive film is eluted is essentially blocked.

도 1은 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법의 순서도.
도 2a는 본 발명의 갈라진 홈을 갖는 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 나타낸 공정의 단면도.
도 2b는 본 발명의 갈라진 홈을 갖는 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 나타낸 공정의 단면도.
도 2c는 본 발명의 갈라진 홈을 갖는 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 나타낸 공정의 단면도.
도 3a는 본 발명의 갈라지 홈을 갖는 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 나타낸 공정의 평면도.
도 3b는 본 발명의 갈라지 홈을 갖는 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 나타낸 공정의 평면도.
도 3c는 본 발명의 갈라지 홈을 갖는 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 나타낸 공정의 평면도.
도 4는 본 발명의 갈라지 홈을 갖는 초음파융착산이 용융되어 금속배선 위로 확장되어 갈라진 홈을 메우는 모습을 나타낸 공정의 평면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flow chart of a method of ultrasonic welding between plastic substrates on which metal wirings are formed. Fig.
FIG. 2A is a cross-sectional view showing a process of ultrasonic welding between plastic substrates to which an ultrasonic welding acid having cracked grooves according to the present invention is applied; FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view showing a process of ultrasonic welding between plastic substrates to which an ultrasonic welding acid having cracked grooves according to the present invention is applied. FIG.
2C is a cross-sectional view showing a process of ultrasonic welding between plastic substrates to which an ultrasonic welding acid having cracked grooves according to the present invention is applied.
FIG. 3A is a plan view showing a process of ultrasonic welding between plastic substrates to which an ultrasonic welding acid having a cracked groove according to the present invention is applied; FIG.
FIG. 3B is a plan view showing a process of ultrasonic welding between plastic substrates to which an ultrasonic welding acid having a cracked groove according to the present invention is applied. FIG.
3C is a plan view showing a process of ultrasonic welding between plastic substrates to which an ultrasonic welded joint having a cracked groove according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a plan view of a process of filling a groove formed by melting an ultrasonic welding acid having a cracked groove according to the present invention and extending over a metal wiring. FIG.

본 발명은 초음파융착산을 적용한 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 갈라진 홈을 가지는 초음파융착산과 이를 적용한 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간 초음파 융착방법, 플라스틱 기판 및 미세유체칩에 관한 것이다. 이하 첨부되는 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
The present invention relates to a method of ultrasonic welding between plastic substrates to which ultrasonic welded joints are applied, and more particularly, to a method of ultrasonic welding between ultrasonic welded joints having cracked grooves and a plastic substrate on which metal wires are formed, a plastic substrate and a microfluidic chip will be. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.

종래의 미세유체칩 제작을 위한 초음파 융착기술은 칩 내에서 미세유체의 기밀성을 유지하기 위하여, 미세유체채널 주변부에 연속적으로 연결된 초음파융착산을 형성함으로써 상판과 하판 간의 접합을 하였다. 이를 적용하는 미세유체채널과 교차하는 금속배선을 갖는 기판 간의 접합인 경우, 초음파 융착공정 중에서 발생하는 진동으로 인하여 초음파융착산과 금속배선 사이의 물리적 마찰에 의해 금속배선이 단락되는 문제점이 있다. 이를 개선하고자 접착필름을 부착하여 초음파 융착공정을 진행하는 방법이 고안되었으나, 접착 이후에 미세유체칩의 작동시 접착필름의 화학성분이 용출되어 불순물로 작용하는 가능성을 배재할 수 없기 때문에 적용에 한계성이 있다.
In order to maintain the airtightness of the microfluid in the chip, the ultrasonic welding technique for fabricating the conventional microfluidic chip forms an ultrasonic welded joint continuously connected to the periphery of the microfluidic channel, thereby joining the upper plate and the lower plate. There is a problem that metal wiring is short-circuited due to physical friction between the ultrasonic welded joint and the metal wire due to the vibration generated in the ultrasonic welding process in the case of the junction between the microfluidic channel and the substrate having the metal wire intersecting thereto. In order to improve this, a method of carrying out an ultrasonic welding process by attaching an adhesive film has been devised. However, since the chemical components of the adhesive film are eluted and act as an impurity when the microfluid chip is operated after the bonding, .

이에 본 발명은 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이,Accordingly, the present invention provides a method of ultrasonic welding between plastic substrates on which metal wires are formed, as shown in Fig. 1,

ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100);I) forming (s100) an ultrasonic welding acid (230) on the plastic upper substrate (210);

ⅱ) 플라스틱 하부기판(110)에 금속배선(120)을 형성하는 단계(s200);Ii) forming a metal wiring 120 on the plastic lower substrate 110 (s200);

ⅲ) 상기 상부기판(210)의 초음파융착산(230)이 형성된 일면과 상기 하부기판(110)의 금속배선(120)이 형성된 일면이 서로 접하도록 배치하는 단계(s300);Iii) disposing (s300) a side of the upper substrate 210 on which the ultrasonic welding acid 230 is formed and a side of the lower substrate 110 on which the metal wiring 120 is formed so as to be in contact with each other;

ⅳ) 초음파발생기를 이용하여 상기 상부기판(210)과 상기 하부기판(110) 사이의 초음파융착산(230)을 용융시켜 두 기판을 접합하는 단계(s400);Iv) fusing the ultrasonic welding acid 230 between the upper substrate 210 and the lower substrate 110 using an ultrasonic generator to join the two substrates (s400);

를 포함하며,/ RTI >

도 2a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 초음파융착산(230)은 상기 상부기판(210)의 일면에 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 갈라진 홈(240)을 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법을 제공한다.
2A to 3C, the ultrasonic welding fingers 230 are formed on the upper surface of the upper substrate 210 and are spaced apart from each other by a predetermined distance, A method for ultrasonic welding between plastic substrates on which wirings are formed.

상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)는,The step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210 may include:

상기 플라스틱 상부기판(210)을 사출하기 위한 사출금형에 상기 초음파융착산(230)의 패턴을 형성하여 사출하는 방법을 적용하거나 또는,A method of forming and patterning the pattern of the ultrasonic welded joint 230 on an injection mold for injecting the plastic upper substrate 210 may be applied,

상기 플라스틱 상부기판(210)을 사출한 이후에 CNC(Computerized Numerical Control) 선반 가공으로 상기 초음파융착산(230)의 패턴을 형성하는 방법을 적용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 아니함은 물론이다.
It is preferable to apply a method of forming a pattern of the ultrasonic welded joint 230 by CNC (Computerized Numerical Control) lathe machining after the plastic upper substrate 210 is injected, but the present invention is not limited thereto.

상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)에서,In step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210,

상기 초음파융착산(230)의 종단면의 형상은 사각형, 삼각형을 포함하는 다각형의 형상 또는 곡률부를 포함하는 형상으로 자유롭되, The shape of the longitudinal section of the ultrasonic welded joint 230 may be a polygonal shape including a quadrangle, a triangle, or a shape including a curvature portion,

상기 초음파융착산(230)의 소정의 간격으로 이격되어 형성된 갈라진 홈(240)의 폭은 상기 초음파융착산(230)의 높이와 20%의 허용 오차범위 내에서 동일하게 형성되며, The width of the split groove 240 spaced apart from the ultrasonic welded joint 230 by a predetermined distance is equal to the height of the ultrasonic welded joint 230 within a tolerance range of 20%

갈라진 홈(240)의 깊이는 상기 초음파융착산(230)의 높이와 5%의 허용 오차범위 내에서 동일하게 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니하고,The depth of the cracked groove 240 is preferably equal to the height of the ultrasonic welded joint 230 within a tolerance range of 5%. However, the present invention is not limited thereto,

통상적으로 초음파융착산(230)은 높이의 10배 가량을 넓이 방향으로 확장되는 것으로 알려져 있으므로 이를 고려하여,Since the ultrasonic welded joint 230 is generally known to extend about 10 times its height in the width direction,

초음파 융착 공정시 금속배선(120)이 초음파의 진동이 초음파융착산(230)에 물리적 충격을 주지 않는 폭과 깊이라면 가능함은 물론이다.
It goes without saying that the metal wire 120 may have a width and a depth such that the ultrasonic vibration is not applied to the ultrasonic welded joint 230 during the ultrasonic welding process.

본 발명의 일실시예인 초음파 융착조건으로서, 초음파융착산(230)이 용융되어 금속배선(120) 위로 흘러, 금속배선(120) 위에서 양쪽으로부터 흘러들어온 용융된 상기 초음파융착산(230)의 수지가 만나 접하고, 금속배선(120) 위를 완전히 용융된 수지로 덮은 후, 냉각되어 경화되므로써, 금속배선(120), 상부기판(210), 하부기판(110) 및 용융된 초음파융착산(230)이 하나로 접합되는 조건을 설정하는 것이 바람직하다. 이는 도 2c, 도 3c 및 도 4에 도시되어 있으며, 결과 용융 후 경화된 초음파융착산 접합면(250)이 형성되었다.
As the ultrasonic welding condition, which is one embodiment of the present invention, the resin of the molten ultrasonic welding acid 230, which is melted and flows onto the metal wiring 120 and flows from both sides over the metal wiring 120, The upper substrate 210, the lower substrate 110, and the molten ultrasonic welded joint 230 are bonded to each other by covering the metal wires 120 with the completely melted resin, It is preferable to set a condition to be bonded to one. This is illustrated in FIGS. 2c, 3c and 4, and the resultant melt-cured ultrasonic weld interface 250 is formed.

또한 상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)에서,Also, in step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210,

상기 초음파융착산(230)의 재질은 열가소성 수지를 기본으로, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate), PAN(peroxyacetyl nitrate), 폴리스티렌(polystylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리메틸메타크릴산(polymethyl methacrylate), 폴리이미드(polyimide), COC(cyclic olefin copolymer) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, The material of the ultrasonic welded joint 230 may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate (PAN), peroxyacetyl nitrate (PAN), polystyrene ), Polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyimide, and cyclic olefin copolymer (COC). The thermoplastic resin composition according to claim 1,

상기 상부기판(210)의 재질과 동종 또는 이종으로 형성하는 것이 가능하다.
The upper substrate 210 may be formed of the same material as or different from the material of the upper substrate 210.

한편 ⅱ) 플라스틱 하부기판(110)에 금속배선(120)을 형성하는 단계(s200)에서,(Ii) step (s200) of forming the metal wiring 120 on the plastic lower substrate 110,

상기 금속은 전극으로서, 티타늄(Ti), 백금(Pt) 또는 금(Ag) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 물리기상증착, 화학기상증착, 열증발증착, 전기도금 중에서 선택된 어느 하나의 증착법으로 형성하고, 추가적으로 패터닝 공정 적용시, 리소그래피, 섀도우 마스크, 실크스크린 중에서 하나를 선택하여 적용하는 것이 바람직하다.
The metal may be at least one of titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Ag) and may be formed by any one of evaporation methods selected from physical vapor deposition, chemical vapor deposition, thermal evaporation, In addition, it is preferable to select one of lithography, shadow mask, and silk screen when applying the patterning process additionally.

또한 ⅲ) 상기 상부기판(210)의 초음파융착산(230)이 형성된 일면과 상기 하부기판(110)의 금속배선(120)이 형성된 일면이 서로 접하도록 배치하는 단계(s300)에서,And iii) arranging the one surface of the upper substrate 210 on which the ultrasonic welding spots 230 are formed and the one surface of the lower substrate 110 on which the metal wiring 120 is formed to contact each other,

상기 접합체는 상기 상부기판(210)의 초음파융착산(230)이 형성되지 않은 타면에 미세유체채널(220)이 형성된 미세유체칩인 것 또한 가능하다.
It is also possible that the bonded body is a microfluidic chip in which a microfluidic channel 220 is formed on the other surface of the upper substrate 210 on which the ultrasonic welding compound 230 is not formed.

상기 ⅳ) 초음파발생기를 이용하여 상기 상부기판(210)과 상기 하부기판(110) 사이의 초음파융착산(230)을 용융시켜 두 기판을 접합하는 단계(s400)에서,In the step S400 of melting the ultrasonic welding acid 230 between the upper substrate 210 and the lower substrate 110 using the ultrasonic generator to bond the two substrates,

상기 두 기판은 지지대(1000)와 초음파전달체(2000) 사이에 초음파의 진동과 압력을 가하여 접합하게 된다.
The two substrates are bonded together by applying ultrasonic vibration and pressure between the supporter 1000 and the ultrasonic transducer 2000.

이에 나아가 본 발명은, Further, according to the present invention,

금속배선(120)이 형성된 플라스틱 하판(110);A plastic lower plate 110 on which a metal wiring 120 is formed;

초음파융착산(230)이 형성된 플라스틱 상판(210); A plastic upper plate 210 on which an ultrasonic welded joint 230 is formed;

을 포함하여 구성된 초음파 융착된 플라스틱 기판에 있어서,And an ultrasonic welded plastic substrate,

상기의 초음파 융착방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착된 플라스틱 기판을 제공한다.
Wherein the ultrasonic welding method is applied to the plastic substrate.

뿐만 아니라 본 발명은, Furthermore,

금속배선(120)이 형성된 플라스틱 하판(110);A plastic lower plate 110 on which a metal wiring 120 is formed;

초음파융착산(230)과 미세유체채널(220)이 형성된 플라스틱 상판(210); A plastic upper plate 210 on which the ultrasonic welded joint 230 and the microfluidic channel 220 are formed;

을 포함하여 구성된 초음파 융착된 플라스틱 미세유체칩에 있어서,And an ultrasonic welded plastic microfluidic chip,

상기의 초음파 융착방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착된 플라스틱 미세유체칩을 제공한다.
The ultrasonic fused plastic microfluidic chip is characterized by applying the above-described ultrasonic welding method.

본 발명의 갈라진 홈을 갖는 초음파융착산을 적용하면, 초음파 융착공정시 초음파융착산이 용융되어 갈라진 홈을 메우어 줌으로써, 초음파융착산을 기준으로 금속배선 부위에 기밀성을 확보할 수 있게 된다. 또한 갈라진 홈이 맞닿는 부분의 금속배선은 초음파 진동 과정에서 초음파융착산과 직접 닿지 않기 때문에, 물리적인 충격을 받지 않아 금속배선이 끊어지지 않는 이점이 있다. 또한 접착필름과 같은 추가적인 부자재를 사용하지 않으므로 공정비용 및 공정과정을 감소시킬 수 있으며, 본 발명을 미세유체칩에 적용할 경우, 접착필름이 용출되는 불순물 발생 가능성을 원천적으로 차단하는 효과가 있다.
By applying the ultrasonic welding acid having a cracked groove according to the present invention, it is possible to secure the airtightness at the metal wiring area based on the ultrasonic welding acid by melting the ultrasonic welding acid in the ultrasonic welding step and filling the cracked groove. Further, since the metal wiring at the portion where the groove is abutted does not directly touch the ultrasonic welded portion in the ultrasonic vibration process, there is an advantage that the metal wiring is not cut off without being subjected to the physical impact. In addition, since additional auxiliary materials such as an adhesive film are not used, the process cost and the process can be reduced. When the present invention is applied to a microfluidic chip, the possibility of generating impurities from which the adhesive film is eluted is essentially blocked.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.

100. 하판
110. 하부기판
120. 금속배선
200. 상판
210. 상부기판
220. 미세유체채널
230. 초음파융착산
230'. 용융 후 경화된 초음파융착산
240. 갈라진 홈
250. 용융 후 경화된 초음파융착산 접합면
1000. 지지대
2000. 초음파전달체100. Lower plate
110. Lower substrate
120. Metal wiring
200. Top plate
210. Upper substrate
220. Microfluidic channel
230. Ultrasonic fusion welding acid
230 '. After fusion, the cured ultrasonic fusion acid
240. Cracked Home
250. After fusion, the cured ultrasonic welded joint faces
1000. Support
2000. Ultrasonic transducer

Claims (10)

금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법에 있어서,
ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100);
ⅱ) 플라스틱 하부기판(110)에 금속배선(120)을 형성하는 단계(s200);
ⅲ) 상기 상부기판(210)의 초음파융착산(230)이 형성된 일면과 상기 하부기판(110)의 금속배선(120)이 형성된 일면이 서로 접하도록 배치하는 단계(s300);
ⅳ) 초음파발생기를 이용하여 상기 상부기판(210)과 상기 하부기판(110) 사이의 초음파융착산(230)을 용융시켜 두 기판을 접합하는 단계(s400);
를 포함하며,
상기 초음파융착산(230)은 상기 상부기판(210)의 일면에 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 갈라진 홈(240)을 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
A method for ultrasonic welding between plastic substrates on which a metal wiring is formed,
I) forming (s100) an ultrasonic welding acid (230) on the plastic upper substrate (210);
Ii) forming a metal wiring 120 on the plastic lower substrate 110 (s200);
Iii) disposing (s300) a side of the upper substrate 210 on which the ultrasonic welding acid 230 is formed and a side of the lower substrate 110 on which the metal wiring 120 is formed so as to be in contact with each other;
Iv) fusing the ultrasonic welding acid 230 between the upper substrate 210 and the lower substrate 110 using an ultrasonic generator to join the two substrates (s400);
/ RTI >
Wherein the ultrasonic welded joint 230 is formed on the upper surface of the upper substrate 210 at a predetermined distance and has a groove 240. The method of ultrasonic welding according to claim 1,
제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)는,
상기 플라스틱 상부기판(210)을 사출하기 위한 사출금형에 상기 초음파융착산(230)의 패턴을 형성하여 사출하는 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
The step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210 may include:
Wherein a pattern of the ultrasonic welded joint (230) is formed on an injection mold for injecting the plastic upper substrate (210), and the injection method is applied to the plastic upper substrate (210).
제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)는,
상기 플라스틱 상부기판(210)을 사출한 이후에 CNC(Computerized Numerical Control) 선반 가공으로 상기 초음파융착산(230)의 패턴을 형성하는 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
The step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210 may include:
And a method of forming a pattern of the ultrasonic welded joint 230 by CNC (Computerized Numerical Control) lathe machining after the plastic upper substrate 210 is injected is applied. Way.
제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)에서,
상기 초음파융착산(230)의 종단면의 형상은 사각형, 삼각형을 포함하는 다각형의 형상 또는 곡률부를 포함하는 형상인 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
In step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210,
Wherein the shape of the vertical cross-section of the ultrasonic welded joint (230) is a shape including a polygonal shape including a quadrangle, a triangle, or a shape including a curvature portion.
제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)에서,
상기 초음파융착산(230)의 소정의 간격으로 이격되어 형성된 갈라진 홈(240)의 폭은 상기 초음파융착산(230)의 높이와 20%의 허용 오차범위 내에서 동일하게 형성되며,
갈라진 홈(240)의 깊이는 상기 초음파융착산(230)의 높이와 5%의 허용 오차범위 내에서 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
In step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210,
The width of the split groove 240 spaced apart from the ultrasonic welded joint 230 by a predetermined distance is equal to the height of the ultrasonic welded joint 230 within a tolerance range of 20%
Wherein the depth of the cracked groove (240) is formed to be the same within a tolerance range of 5% with the height of the ultrasonic welded joint (230).
제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 플라스틱 상부기판(210)에 초음파융착산(230)을 형성하는 단계(s100)에서,
상기 초음파융착산(230)의 재질은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate), PAN(peroxyacetyl nitrate), 폴리스티렌(polystylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리메틸메타크릴산(polymethyl methacrylate), 폴리이미드(polyimide), COC(cyclic olefin copolymer) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 상부기판(210)의 재질과 동종 또는 이종으로 형성하는 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
In step (s100) of forming the ultrasonic welded joint 230 on the plastic upper substrate 210,
The material of the ultrasonic welded joint 230 may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate (PAN), peroxyacetyl nitrate (PAN), polystyrene, polycarbonate ), Polymethyl methacrylate, polyimide, and cyclic olefin copolymer (COC).
Wherein the upper substrate (210) is made of the same material as or different from the material of the upper substrate (210).
제 1항에 있어서,
ⅱ) 플라스틱 하부기판(110)에 금속배선(120)을 형성하는 단계(s200)에서,
상기 금속은 전극으로서, 티타늄(Ti), 백금(Pt) 또는 금(Ag) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 물리기상증착, 화학기상증착, 열증발증착, 전기도금 중에서 선택된 어느 하나의 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
Ii) In step s200 of forming the metal wiring 120 on the plastic lower substrate 110,
The metal may be at least one of titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Ag) and may be formed by any one of evaporation methods selected from physical vapor deposition, chemical vapor deposition, thermal evaporation, And the metal wiring is formed on the plastic substrate.
제 1항에 있어서,
ⅲ) 상기 상부기판(210)의 초음파융착산(230)이 형성된 일면과 상기 하부기판(110)의 금속배선(120)이 형성된 일면이 서로 접하도록 배치하는 단계(s300)에서,
상기 접합체는 상기 상부기판(210)의 초음파융착산(230)이 형성되지 않은 타면에 미세유체채널(220)이 형성된 미세유체칩인 것을 특징으로 하는 금속배선이 형성된 플라스틱 기판 간의 초음파 융착방법.
The method according to claim 1,
Iii) arranging the upper surface of the upper substrate 210 on which the ultrasonic welding spots 230 are formed and the upper surface of the lower substrate 110 on which the metal wires 120 are formed,
Wherein the bonded body is a microfluidic chip on which a microfluidic channel (220) is formed on the other surface of the upper substrate (210) on which the ultrasonic welded joint (230) is not formed.
금속배선(120)이 형성된 플라스틱 하판(100);
초음파융착산(230)이 형성된 플라스틱 상판(200);
을 포함하여 구성된 초음파 융착된 플라스틱 기판에 있어서,
상기 제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 융착방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착된 플라스틱 기판.
A plastic bottom plate 100 on which a metal wiring 120 is formed;
A plastic upper plate 200 on which an ultrasonic welded joint 230 is formed;
And an ultrasonic welded plastic substrate,
The ultrasonic fused plastic substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the fusing method is applied.
금속배선(120)이 형성된 플라스틱 하판(100);
초음파융착산(230)과 미세유체채널(220)이 형성된 플라스틱 상판(200);
을 포함하여 구성된 초음파 융착된 플라스틱 미세유체칩에 있어서,
상기 제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 융착방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착된 플라스틱 미세유체칩.
A plastic bottom plate 100 on which a metal wiring 120 is formed;
A plastic upper plate 200 on which an ultrasonic welded joint 230 and a microfluidic channel 220 are formed;
And an ultrasonic welded plastic microfluidic chip,
The ultrasonic fused plastic microfluidic chip according to any one of claims 1 to 8 is applied.
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