KR20160003232A - 랩온어칩 제조 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20160003232A
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테리예 로스퀴스트 토프테베르그
에릭 안드레아슨
미샬 마렉 미엘닉
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신테프 또 에이에스
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Abstract

렙온어칩 시스템의 제조방법 및 랩온어칩 시스템. 상기 방법은 제1 및 제2 몰드 파트들을 포함하는 몰드를 제공하는 단계, - 상기 제1 및 제2 몰드들 가운데 적어도 하나는 제1 지지 구조 상에 얹히는 칩을 수용하고 위치시키도록 구성된 위치 설정 수단들을 갖고, 상기 제1 및 제2 몰드 파트들은 상기 위치 설정 수단들 및 제1 지지 구조를 그들 내에 수용하기 위한 캐비티를 형성하기 위해 서로 결합하도록 구성됨 - 상기 위치 설정 수단들 내에 상기 칩을 수용하는 단계, 상기 제1 및 제2 몰드 파트들을 결합하는 것에 의해 상기 캐비티를 형성하는 단계, 유체 포트를 마스크하는 상기 제1 지지 구조에 대해서 상기 제1 지지 구조에 실리도록 상기 칩의 유체 포트와 함께 상기 칩을 확보하는 단계, 상기 칩으로부터 멀리 연장된 상기 캐비티의 체적 및 상기 칩의 적어도 일부분에 오버몰드하기 위해 상기 캐비티 내로 몰딩 재료를 도입하는 단계, 제1 및 제2 몰드 부분들을 분리하는 단계, 상기 제1 지지 구조에 의해 마스크된 상기 유체 포트의 영역에 인접한 영역에서 상기 몰딩 재료에 의해 오버몰드된 상기 칩을 상기 몰드로부터 추출하는 단계 및 상기 제1 지지 구조에 의해 형성된 유체 채널(420)을, 제1 표면에서, 상기 칩으로부터 연장하는 단계를 포함한다.

Description

랩온어칩 제조 방법 및 시스템{A lab-on-a- chip fabrication method and system}
본 발명은, 일반적으로 제1칩의 재료와 다른 재료로 실현되는, 몰드 파트에 통합된 조립식 제1 칩을 포함하는 이종의(heterogeneous) 칩 시스템으로서, 상기 칩 시스템은 유체 채널들 또는 도관들을 갖고, 상기 몰드 파트 및 상기 칩의 도관들 또는 채널들은 서로 유체 연통한다. 본 방법은 단일 조작으로 이종 칩 시스템의 제조를 설명한다.
본 발명에서 제1 칩은 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 이는 단일- 또는 다층 실리콘 칩, 본딩된 실리콘-실리콘 칩, 실리콘-글라스 칩, 글라스-글라스 칩, 금속 칩, 폴리머 칩 등일 수 있다. 이는 능동 또는 수동일 수 있고, 유체 채널을 포함한다. 본 발명에서 상기 몰드 파트는 전형적으로 폴리머 재료로 몰드된다. 이는 능동 또는 수동일 수 있고, 유체 채널을 포함한다.
본 발명에서 상기 칩 시스템은 몰드 파트에 매설된 칩(또는 칩들)과 함께, 하나 또는 그 이상의 칩들 및 몰드 파트의 결합 시스템에 관한 것이다. 상기 칩 시스템의 구체적인 실시예는, 랩온어칩 시스템이 될 수 있다.
랩온어칩 시스템들은 폴리머(하드 또는 소프트 폴리머들, 열가소성 또는 열경화성 폴리머들), 종이, 글라스, 및 실리콘 기초 재료들과 같은 다양한 재료들로 실현될 수 있다. 상기 재료들의 선택은 적용 요구; - 기능성, 가격, 처리성, 생체 적합성, 물성 등 - 에 의존하고, 주어진 재료의 단점 및 장점 간의 드레이트-오프가 종종 있다.
열가소성 폴리머들은 인젝션 몰딩에 의한 큰 시리즈 내 저비용 랩온어칩 시스템들의 제조에 적합할 수 있으나, 다만 기하학적 구조 정의 (예, 종횡비) 및 기능성은 예를 들면 실리콘계 마이크로 머시닝 기술에 비해 제한될 수 있다. 적절하게 폴리머로 구현될 수 없거나 또는 다른 물질과 더 구현될 수 없는 기능성(Functionalities)들은, 예로서 특별한 광학적 특성 (질화 실리콘 도파관, 표면 플라즈몬 공명, 높은 광학 품질 유리 금), 특수 생체 기능 (생체 기능에 대한 비특이적 흡착, 습윤성, 표면 화학), 가동 기능 (공압 PDMS 밸브, 실리콘 마이크로 펌프, 모세관 펌프 및 밸브), 감지 기능 (광 바이오 센서, 형광 기반 분석법, 캔틸레버 센서, 전기 화학적 센서, 나노로드 및 나노입자(자기 및 비자기) 기반 어레이, 생화학적 분석)와 열 제어를 포함한다.
높은 기능적 저-비용 랩온어칩 시스템을 만들기 위해, 다른 재료 및 다른 제조 기술이 결합되어야 한다.
단일 랩온어칩 시스템에서 다양한 구성요소들의 통합이 현재, 다양한 조립 방법들, 예로서 접합 본딩, 용접, 기계적 조립(압력 및 가스켓), 클릭-인 시스템, 뿐만 아니라 상호 연결로 인해 증가된 데드 볼룸의 비용으로, 멀티구성요소 시스템을 결합하기 위한 다양한 소위 플러그 및 플레이 플랫폼들에 의해서 단순한 부 구성요소들로 이루어지는 시스템을 형성하도록, 다양한 마이크로 유체 구성요소들의 연결에 의해 피하거나 또는 구현될 수 있다. 게다가 시스템 설정에서 함께 몇가지 구성을 결합하기 위한 상호 연결 기술에, 마이크로 유체 및 랩온어칩 구성요소들의 칩-대-세계의 연결 및 패키징을 위한 다양한 방법 및 시스템이 개발되어 왔다. 이들은 일반적으로 수동 조립이 필요하고, 종종 가스켓 및 외부 유체 커넥터 또는 직접 칩 유체 커넥터의 체결 또는 접착 결합을 포함하는 일부 캐리어 기판 또는 칩 프레임 내부 칩의 패키지를 포함한다.
본 발명의 목적은 구성요소들 사이에 유체 연결을 제공하면서 하나의 제조 단계에서 이종의 랩온어칩 시스템으로 다양한 구성요소들/칩들의 직접적 통합을 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 랩온어칩 시스템의 제조 방법을 제공하고, 상기 방법의 특징은 청구항 1에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 방법의 실시예의 특징은 청구항 2 ~ 4에 기재되어 있다.
본 발명은 랩온어칩 시스템을 제공하며, 상기 시스템의 특징은 청구항 5에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 시스템의 실시예의 특징은 청구항 6 ~ 9에 기재되어 있다.
이하에서는, 본 발명은 첨부된 도면과 함께 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 몰드 파트 내의 채널 마스킹을 위한 구조들 및, 제 자리에 홀딩 및 제1 칩의 지지 및 위치 설정을 위한 구조들을 갖는 제1 몰드 절반부(100)를 도시한 상세 사시도이다.
도 2는 삽입된 제1 칩(300)을 갖는 제1 몰드 절반부(100)를 도시한 상세 사시도이다.
도 3은 제2 몰드 절반부의 클램핑 힘 및 제1 몰드 절반부 내의 구조에 의해 위치하여 유지된 제1 칩(300)을 도시한, 제2 몰드 절반부(200) 및 제1 몰드 절반부(100)의, 도 2의 평면 AA’에서 단면을 도시한 단면도에 대한 것이다. 이 도면에서 상기 몰드는, 폴리머 재료에 의해 재워진 캐비티를 형성하고, 닫혀 있다.
도 4는 예로서 구조들(120)에 의해 형성된 채널들(420)을 갖는, 삽입된 제1 칩을 갖는 삽입 몰딩 공정으로 야기된, 몰드 파트(400)에 통합된 제1 칩과 같은, 본 발명에 따른 이종의 칩 시스템의, 도 2의 평면 AA’에서 만들어진 단면을 나타낸 단면도이다. 상기 칩 시스템은 호일 또는 플레이트(500)에 적층되고, 전형적으로 제2 공정에서, 도관들을 형성하기 위해 칩 시스템에서 사이 태널들(420)을 닫고, 외부 디바이스 칩 시스템 내의 유체 도관을 연결하기 위한 몇몇 유체 포트들(410)을 제외한다. 일부 다른 영역, 예를 들면 제 1칩에 전기적으로 연결되기 위한 영역들, 예로서 도 1에서 중앙 지지 구조(13)에 의해 제공된 마스킹으로 인해 오버몰드되지 않은 중앙 영역은 적층되지 않을 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 칩 시스템을 도시한 단면도이고, 도 4의 단면도와 유사하며, 다만 이 도면에서는 제1 칩이 레지를 채우고 레지로 연장된 몰드 재료를 갖는 레지(330)를 갖는다. 도 5b는 도 5a에 도시된 바와 같이 레지(330)를 갖는 제1 칩을 도시한 사시도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 칩 시스템을 도시한 단면도이고, 도 4 및 도 5a의 단면도와 유사하며, 도 2의 평면 AA’에 대응하고, 다만 제1 칩은, 트렌치들을 채우고 이들로 연장된 몰드 재료 및 유체 포트들 주위의, 트렌치들(340)을 갖는다.
도 6b는 도 6a에 도시된 바와 같이, 유체 포트 주위 트렌치들(340)을 갖고 레지를 갖는 제1 칩을 도시한 사시도이다.
본 발명에 따르면, 미리 제조된 제1 칩은 인서트 몰딩 공정에서 몰드 부분에 통합된다. 상기 몰드는 유체 연결이 제1 칩 및 몰드 파트 사이에 설정되도록 구성된다. 상기 제1 칩은 강력한 통합 및 누설이 없는 유체 연결을 보장하는 특수 설계 기능을 가지고 있다.
상기 제1 칩(이는 단일 또는 다층 실리콘 칩, 본딩된 실리콘-실리콘 칩, 실리콘-글라스 칩, 글라스-글라스 칩, 금속 칩, 폴리머 칩)과 같은 다양한 재료로 만들어질 수 있다)은 상기 몰드에 위치하고 고정되고, 이는 수동적으로 완료될 수 있고, 예로서 작은 스케일 또는 프로토타입 제품, 또는 로봇 또는 피딩 시스템의 다른 형식의 수단 등에 의할 수 있다. 상기 몰드에 제1 칩이 위치설정 및 고정된 후, 상기 몰드는 닫히고, 제1 칩 주위 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티는 몰딩 재료, 예로서 자동화 인젝션 몰딩 공정에서 주입된 폴리머 용융물과 같은 몰딩 재료로 채워진다. 상기 제1 칩은, 통합된 제1 칩을 갖는 몰드 파트를 포함하는 칩 시스템의 최종 제품을 얻기 위한, 몰딩 재료에 의해 부분적으로 오버몰드된다.
몰드
본 발명의 몰드는 제1 칩과 몰드 파트 사이 유체 연결 마스킹을 위한 구조 및, 몰딩 동안 위치에서 칩을 유지하고 위치 설정하기 위한 기능 및 구조를 가진다. 상기 몰드는 전형적으로 적어도 두 개의 파트들을 가지며, 도 3의 두 개의 몰드 절반부들(100 및 200)과 같고, 이는 전형적으로 스틸 가공 또는 다른 적합한 금속 재질 또는 다른 온도 저항성 재료로 가공된다.
제1 칩은 도 1~3에 도시된 바와 같이, 두 개의 몰드 절반부들의 클로징에 의해 도입되고 제2 몰드 절반부(200)의 클램핑 요소에 의해 제공된 클램핑 힘과 제1 몰드 절반부(100)에서 프레임 구조(110)의 조합에 의해 위치가 유지될 수 있다.
제1 칩의 삽입은 프레임 구조(110)의 몰드 표면 접촉의 마모를 유발할 수 있다. 이에 따라, TiN 코팅과 같은 마모 저항성 코팅을 갖는 프레임 구조의 접촉 표면 코팅이 필요할 수 있다.
게다가, 프레임 구조의 외측 모서리는 몰드 파트 내에서 크랙 형성을 야기하지 않도록 충분히 큰 반경을 가져야 한다.
게다가, 몰드 내의 제1 칩을 유지하기 위한 이러한 프레임 구조는, 몰드 클로징 이전에, 즉, 삽입된 칩과 표면 접촉하는 프레임 구조(100)에서 진공 포트들(140)을 통해, 위치한 제1 칩의 유지를 위해 진공이 사용될 수 있다. 이러한 진공 솔루션과 함께, 상기 프레임 구조는 매우 높을 필요가 없고, 그리하여 칩을 더욱 쉽게 삽입할 수 있고, 가능한 마모 문제를 감소시킨다.
대다수 몰딩 공정/머신들에서, 몰드의 오프닝 및 클로징 동작은 수평적이다. 인서트 몰딩에서, 수직 몰딩 머신이 대체로 사용된다. 상기 하부 몰드, 즉 도 3과 같은 방향으로, 삽입된 제1 칩을 갖는 수직 머신은, 제1 칩의 삽입 공정이 쉽고 (몰드 콜로징 이전에) 몰드에 위치한 그것을 유지하기 쉽다.
몰딩 동안 제1 칩 상의 젠틀하지만, 충분한, 클램핑 힘, 즉 도 3의 수직 힘을 보장하기 위해, 제2 몰드 절반부(200)가 삽입된 제1 칩(300)의 두께 변화를 보상하는 요소(210)를 가질 수 있고, 그리하여 최대 클램핑에 의한 기계적 스트레스와 제1 칩의 손상을 제한한다. 제2 몰드 절반부 표면(220)에 대한 보상 요소(210)의 위치는 또한 조절될 수 있다. 보상 요소(210)의 사이즈 및 위치는 제1 칩에 대해, 평면 방향으로, 제1 칩을 부수거나 손상을 주지 않는, 제1 칩의 변형 또는 흐름에 의한 이동을 방지하는, 최종 제품 상에 노출될 필요가 있는 제1 칩의 영역으로 몰딩 재료의 흐름을 방지하기 적합한 힘으로, 가압하도록 구성된다.
보상 요소(210)의 심플한 실시예는, 디몰딩 동안 몰드 파트로부터 좋은 릴리스, 및 높은 온도 저항성을 갖는 플루오르 고무 또는 테프론과 같은, 고무 또는 폴리머로 코팅된 금속 몰드 인서트일 수 있다. 보상 요소(210)의 다른 실시예는, 제1 칩(300) 상의 클램핑 힘을 제어할 수 있고, 각 몰딩 사이클에서 클램핑 축을 따라 보상 요소의 위치 조절에 의해 (모든 몰드 사이클에서) 일정한 클램핑 힘을 유지할 수 있다.
제1 몰드 절반부(100)는 몰딩 공정 동안 제1 침 상에서 유체 포트(310)를 보호하고 커버하는 구조(120)를 갖는다. 그리하여, 이들 구조(120)는 칩 시스템의 몰드 파트 및 제1 칩 사이에서 유체 인터페이스를 형성하고, 이들은 또한 몰드 부분(400)에서 채널(420)을 형성한다.
제1 몰드 절반부(100)는 제1 칩(300) 상의 패드들 또는 전기적 인터커넥트를 보호하고 커버하는 구조(130, 110)를 가질 수 있다.
따라서, 정리하면, 제1 몰드 절반부 내의 적절한 구조(120), 상기 시스템의 제1 칩(300) 및 몰드 부분(400) 사이 유체 연결이 몰딩 공정에서 직접적으로 실현된다. 게다가, 전기 연결 포인트들 또는 제1 칩 상의 다른 연결 포인트들은 적절하게 구현된 몰드 구조(110, 130)에 의한 몰딩 동안 몰딩 재료를 분명하게 유지할 수 있다.
공정 및 재료
상업적 사용을 목적으로 하는 랩온어칩 시스템은 전형적으로 처리성, 저비용 장치와 같은 시장을 케어하는 점에서 개발되어 왔다. 이러한 시스템의 제조를 위한 일반적인 기술은, 현재, 열가소성 폴리머 재료, 전형적으로 투명 비정질 폴리머, 예로서 PMMA, COC, COP, PC 또는 PS를 사용한다. 열가소성 재료의 인젝션 몰딩은 유닛 당 낮은 비용을 제공한다.
이종 랩온어칩 시스템 제조를 위한 본 발명은 열가소성 폴리머 재료의 인젝션 몰딩에 적합하다.
그러나, 본 발명은 열가소성 재료의 인젝션 몰딩에 제한되는 것은 아니고, 특별한 인젝션 몰딩 공정, 예로서 인젝션-컴프레션 몰딩을 포함한다. 본 발명은 또한 다른 물질, 예로서 열경화성 폴리머들(실리콘 고무 또는 폴리우레탄), 금속 파우더, 및 세라믹 파우더와 같은 다른 물질의 몰딩에 적합하다. 게다가, 본 발명은 또한 흐름 재료, 예로서 컴프레션(압축) 성형, 트랜스퍼 성형, 진공 주조, 핫 엠보싱, 열 성형, 마이크로 / 나노 임프린트, UV 경화뿐만 아니라, 압출 공정 및 코팅을 포함하는 다양한 공정(다양한 재료와 함께)에 적합하다.
본 발명은 일반적으로 몰딩 재료의 선택에 대해 독립적이고, 몰딩 재료는 주로 랩온어칩 시스템의 특성에 기초하여 선택된다. 그러나, 이차적으로, 주어진 제1 칩(재료 및 형상)을 위해, 일부 몰딩 재료들 (타입 및 등급)은 제1 칩과 몰드 파트 사이 신뢰적이고 누설이 없는 유체 연결을 얻는 측면에서 어떠한 이점을 가질 수 있다. 칩과 몰드 부분 사이에서 우수한 접착성을 얻는 측면에서, 상기 몰딩 재료는 주어진 칩 재료를 위한 접착 능력을 입증하는 가능한 재료 하에서 선택될 수 있다. 이는 예로서, 칩의 표면에, 수소 결합, 또는 공유 결합을 갖는, 폴리머 몰딩 재료일 수 있다.
몰드 파트(400)에서 열 및 흐름으로 인한 응력을 감소시키기 위해, 몰딩 조건의 최적화가 필요하다. 삽입된 제1 칩(300)의 사전 가열이 유리하다. 삽입된 제1 칩 하에 채워진 오히려 얇은 영역에서 몰드의 능동 또는 수동 로컬 가열은 이 영역의 채움을 쉽게할 수 있고, 용접 라인들의 엄격함을 감소시킬 수 있고, 몰드 부분들에서 응력이 감소된다. 이것의 간단한 구현이 몰드 벽에 온도 저항성 폴리머 재료를 사용하는 것에 의해 수동 영역 가열이 가능하고, 이로 인해 영역적으로 올딩 재료의 응고율이 감소된다.
비정질 투명 열가소성 폴리머 재료들의 인젝션 몰딩을 고려할 때, 본 발명의 랩온어칩 시스템의 성능이 가장 적합한 점도(분자량 분포)를 갖는 재료의 선택에 의해 최적화될 수 있다. 전형적으로 동일 폴리머 패밀리에서 세가지 재료가, 다만 다른 점도를 갖는 것들이 몰딩 시험에 최적화될 수 있다. 저 점도를 갖는 재료는 삽입된 칩과 몰드 벽 사이 얇은 영역에 채우는 관점에서 장점이 있다. 다른 점에서, 점도(및 분자량)는 크랙 성형하기에 충분한 저항을 가질 수 있도록 일정 수준 이상이어야 한다. (형상/노치 효과 및 잔류 응력 기인 공정에 기인한 크랙 성형)또한 비정질 투명 폴리머 재료의 일부로서, 폴리카보네이트가 다른 것들보다 크랙 성형에 저항성이 있는 것으로 알려져 있다. 마지막으로, 비정질 폴리머들은 상대적으로 응고시에 작은 수축이 있고, 인서트 몰딩 공정에 장점이 있다.
제1(삽입된) 칩의 특징
제1 칩(300) 및 몰드 파트(400) 사이에서 누설이 없는 유체 연결을 제공하기 위해, 그리고 장기 장애(예로서 제1 칩과 몰드 파트 사이 박리)를 피하기 위해, 제1 칩과 몰드 파트 사이에 접합한 접착이 필요하다. 이는 화학적 수단들 및/또는 기계적 수단들에 의해 확고히 할 수 있다.
만일 제1 칩이 실리콘으로 만들어진 경우, 실리콘 칩의 진공 탈수가 충분히 적합한 접착을 제공할 수 있다. 다른 경우 제1 칩은 몰딩 이전에 표면 처리가 필요하고, 또는 커플링제가 폴리머들에 추가될 수 있다.(인젝션 몰딩에 대한 많은 폴리머들에서 몰드에서 쉽게 떨어지는 첨가제가 있다. 이는 중합체 및 제 1 칩의 접착을 방해 할 수 있다.) 무기 재료(전형적으로 제1 칩)와 유기 폴리머 사이 접착력을 개선하는 통상적인 방법은, 무기 표면에 실란 표면 처리를 수행하는 것이고, 실란 분자는, 선택된 폴리머 또는 폴리머의 클라스에 우수한 결합(공유 결합은 필요치 않은)을 제공한다. 실란 처리는 습식 화학 또는 보다 비용 효율적인, 플라즈마 공정에 의해 수행될 수 있다. 몰드 플라즈마 처리(또한 표면 거칠게 하기) 또는 플라즈마 클리닝은 또한 대안적이다.
그러나, 화학 표면 처리는 복잡하고, 공정상 비용이 든다. 제1 칩 및 몰드 파트 사이 인터페이스에서 누설을 피하기 위한 다른 방안이 있다.
트렌치/그루브(340)는 도 6a 및 6b에서 도시된, 제1 칩(300) 상의 유체 포트(310) 주위에 가공될 수 있다. 이들 트렌치/그루브들은 기계적 가스켓 기능을 수행할 수 있다; 몰딩 재료는 몰딩 동안 트렌치 내로 강제되고, 유체 포트(310) 주위 액체-방수 실을 생성한다. 포트 주위에 한 개 또는 다수의 트렌치들이 있을 수 있다. 제1 칩이 실리콘으로 만들어진 경우, 음의 구배 각도를 갖는 트렌치들이 만들어질 수 있고, 적합한 실리콘 마이크로 가공 공정과 함께, 이로 인해 실리콘 칩(트렌치) 상에 폴리머의 강한 기계적 정착을 가능하게 한다. 보다 간단하게, 제1 칩의 표면 영역 유체 주입구 상에 랜덤 형상 구조 또는 거칠기를 도입하는 것이 누설 없는 연결을 또한 용이하게 할 수 있다.
트렌치들과 다른 형상 구조들은 제1 칩 제조 공정의 통합된 부분으로서 구현될 수 있고, 또는 제1 칩 제조 공정의 마지막 단계에서 구현될 수 있다. 이 구조는 습식 또는 건조 에칭, 다이싱, 레이저 어블(laser ablation) 등, 다양한 마이크로 가공 방법에 의해 실현될 수 있다.
견고한 기계적 통합을 보장하기 위해, 그리고 응고시 몰딩 재료의 수축으로 인해 지지(110, 120, 130)로부터 삽입된 제1 칩(300)이 밀리는 것을 방지하기 위해, 추가의 유지 구조가 제1 칩에 도입될 수 있다. 이들 구조는 제1 칩으로 그루브로서 실현될 수 있고, 또는 도 5a, 5b, 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 제1 칩의 상면 주위 레지(330)에 의해 실현될 수 있다. 만일 사익 제1 칩이 실리콘 칩 또는 실리콘-글라스 칩이면, 이들 레지는 두 단계의 웨이퍼 다이싱 공정에 의해 실현될 수 있다.
몰딩 공정이 완료되면, 제1 칩은 몰드 파트 내에 통합된다. 도 3~5에 도시된 바와 같이, 제1 칩은 실리콘에 마이크로 가공된 채널을 갖고, 투명 글라스 리드가 제2 몰드 절반부(200)에서 보상 요소(210)를 향한다. 그리하여 상기 글라스 리드는 몰딩 후 몰드 부분(400)의 표면에 접할 수 있다. 이러한 방법으로, 제1 칩 내부 채널의 우수한 광학적 접속이 확보된다. 이러한 접속은 칩 기능에 필요로 하는 이미징 또는 광학 판독 기능의 적용에 중요하다. 광학 접속이 불필요한 경우, 제1 칩(300)의 상면은 몰드 파트(400)의 벌크에 침지될 수 있다.
제1 칩(300)은 다양한 수동 구조 또는 능동 구조 또는 이들의 조합, 특히 채널, 챔버, 필터, 측정 구조, 믹싱 구조, 입자 트랩, 로드 배열, 삼차원 구조 등을 포함할 수 있다. 제1 칩은 능동 요소, 예로서, 펌프, 밸브, 가열 소자, 압력 센서, 온도 센서, 가속도 센서, 질량 유량계, 또는 마이크로 - 전자 - 기계, 마이크로 - 광 - 전기 - 기계, 바이오-마이크로-전기- 기계적 또는 모든 유형의 센서 또는 다른 유형의 액추에이터를 가질 수 있다. 이는 화학 센서, 마이오 센서 특히 광학, 기계적, 전기화학적, 음향, 또는 광 바이오 센서, 에너지 회수 장치 또는 생물 반응기 또는 화학 반응기일 수 있다. 제1 칩은 나노구조 및 나노 입자를 함유할 수 있고, 뿐만 아니라 미리 저장된 화학물도 함유할 수 있다. 제1 칩은 또한 바이오기능적 및 바이오 활성적, 그리고 바이오기능화에 대한 고정 점과 같은 화학적 가감 영역을 포함할 수 있다.
이차적 공정
몰드 채널의 화학 표면 처리와 같은, 몰드된 랩온어칩 시스템을 설계하는 이차적 공정 단계는, 또한 본 발명에 의해 만들어진 몰드 파트에 구현될 수 있다.
최종 제조 공정은 전형적으로 (오픈) 몰드 채널(420)을 봉쇄(seal off)하는 것이다. 이를 위한 일반적인 방법은 예로서 접착 본딩 또는 용접에 의해 플레이트(500) 또는 호일을 적용하는 것이다.
100; 제1 몰드 절반부
110: 위치에 삽입된 제1 칩을 유지하는 프레임 구조
120: 칩과 몰드 파트 사이 유체 연결 및 몰드 파트 내 채널이 형성된 구조
130: 예로서 제1 칩에 전기 연결을 위한 제1 칩에 노출된 영역을 형성하고, 또한 공정에서 기계적으로 제1 칩을 지지하는 구조
140: 진공 포트들을 위한 가능한 위치
200; 제2 몰드 절반부
210: 보상 요소
220: 제2 몰드 절반부의 몰드 표면
300; 제조된 삽입된 제1 칩
310: 제1 칩 상의 유체 포트
320: 제1 칩을 통한 채널
330; 제1칩 상의 레지
340: 제1 칩(300) 상의 유체 포트 주위 트렌치들
400; 몰드 부분
410: 몰드 부분 내의 유체 포트
420: 몰드 부분 내의 채널
500: 라미네이션 호일 또는 플레이트

Claims (9)

  1. 제1(100) 및 제2(200) 몰드 파트들을 포함하는 몰드를 제공하는 단계;,
    - 상기 제1 및 제2 몰드들 가운데 적어도 하나는 제1 지지 구조(120, 130) 상에 얹히는 칩(300)을 수용하고 위치시키도록 구성된 위치 설정 수단들(110)을 갖고, 상기 제1 및 제2 몰드 파트들은 상기 위치 설정 수단들 및 제1 지지 구조를 그들 내에 수용하기 위한 캐비티를 형성하기 위해 서로 결합하도록 구성됨 -
    상기 위치 설정 수단들 내에 상기 칩을 수용하는 단계;,
    상기 제1 및 제2 몰드 파트들을 결합하는 것에 의해 상기 캐비티를 형성하는 단계;,
    유체 포트를 마스크하는 상기 제1 지지 구조에 대해서 상기 제1 지지 구조에 실리도록 상기 칩의 유체 포트와 함께 상기 칩을 확보하는 단계;
    상기 칩으로부터 멀리 연장된 상기 캐비티의 체적 및 상기 칩의 적어도 일부분에 오버몰드하기 위해 상기 캐비티 내로 몰딩 재료를 도입하는 단계;
    제1 및 제2 몰드 부분들을 분리하는 단계;
    상기 제1 지지 구조에 의해 마스크된 상기 유체 포트의 영역에 인접한 영역에서 상기 몰딩 재료에 의해 오버몰드된 상기 칩을 상기 몰드로부터 추출하는 단계; 및
    상기 제1 지지 구조에 의해 형성된 유체 채널(420)을, 제1 표면에서, 상기 칩으로부터 연장하는 단계;를 포함하는,
    랩온어칩 시스템의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칩의 상기 유체 포트와 연통하는 유체 도관을 형성할 수 있도록 상기 유체 채널의 적어도 일 부분을 커버하기 위해 제1 표면에 커버(500)를 적용하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위치 설정 수단들에서 상기 칩을 확보하기 위한 확보 수단들을 상기 제1 및 제2 몰드 파트들 가운데 적어도 하나에 제공하는 단계;를 더 포함하는,
    랩온어칩 시스템의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩은 실리콘 칩인 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템의 제조방법.
  5. 랩온어칩 시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    유체 포트를 갖고 적어도 상기 유체 포트 주변 영역에서 몰딩 재료에 의해 오버몰드된 칩을 포함하고,
    상기 칩으로부터 멀리 연장된 몰딩 재료를 갖고,
    상기 몰딩 재료는, 상기 칩의 적어도 일부분에 놓인 제1 표면에서 상기 칩의 유체 포트와 연통하는 유체 채널을 갖는 칩으로부터 멀리 연장된 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시스템은
    유체 도관을 형성할 수 있도록 상기 유체 채널의 적어도 일 부분을 커버하기 위해 상기 제1 표면에 적용된 커버를 포함하고,
    상기 커버는, 상기 유체 포트와 연통하는 상기 유체 도관을 위한 상기 유체 포트를 둘러싸는 상기 제1 표면의 일부에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 칩은 측면을 따라 레지(ledge)를 가지고, 상기 레지는 상기 칩을 확보하기 위해 상기 몰딩 재료에 의해 오버몰드된 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템.
  8. 제5항 내지 제7항에 있어서,
    상기 유체 포트를 둘러싸는 상기 칩의 영역은,
    상기 칩에 그 영역에서 몰딩 재료의 접착성을 향상시키기 위한, 하나 이상의 트렌치들, 거친 표면, 또는 처리된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템.
  9. 제5항 내지 제8항에 있어서,
    상기 칩은 실리콘 칩인 것을 특징으로 하는,
    랩온어칩 시스템.
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