KR20210104091A - 진단 검출 칩 장치, 그 제조 및 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

제조 및 조립 비용을 줄이는 진단 검출 칩 장치 설계가 여기에 설명되어 있다. 이러한 칩 장치 설계에는 통합된 유체 흐름 제어 기능과 기존의 샘플 카트리지 및 샘플 처리 시스템과의 호환성을 갖춘 칩 캐리어 장치 내에서 칩의 사용을 용이하게 하는 기능이 포함된다. 칩 장치의 관련 제조 및 조립 방법도 여기에서 제공된다.

Description

진단 검출 칩 장치, 그 제조 및 조립 방법
본 출원은 2018 년 12 월 14 일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/780,126호에 대하여 우선권을 주장하며, 그 전체가 여기에 참조로 포함된다.
본 출원은 일반적으로 2019 년 9 월 20 일에 출원된 "반도체 검출 칩을 사용한 샘플 처리의 시스템, 장치 및 방법" 이라는 제목의 미국 출원 번호 제16/577,650호; 2017 년 9 월 28 일에 출원된 "유체 브릿지 장치 및 샘플 처리 방법" 이라는 제목의 미국 출원 번호 제15/718,840호; 2000 년 8 월 25 일에 출원된 "유체 제어 및 처리 시스템" 이라는 제목의 미국 특허 제6,374,684호; 2002 년 2 월 25 일에 출원된 "유체 처리 및 제어" 라는 제목의 미국 특허 제8,048,386호; 및 2016 년 7 월 22 일에 출원된 "열 제어 장치 및 사용 방법" 이라는 제목의 미국 출원 번호 제15/217,902호;에 대한 것이며, 이들 각각은 모든 목적을 위해 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 진단 검출 칩 장치, 그 제조 및 조립 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유체 샘플 운반 장치 및 샘플 처리 시스템과 함께 사용하도록 구성된 반도체 검출 칩 장치에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 유체 샘플 분석(예 : 임상, 생물학적 또는 환경 샘플의 테스트)을 수행할 때 반도체 검출 칩을 사용하는 데 상당한 발전이 있었다. 진단에서 기존 MEM 기술의 지속적인 문제 중 하나는 반도체 칩을 사용한 분석에 적합한 유체 샘플을 제공할 수 있는 유연한 샘플 준비 프런트 엔드가 부족하다는 것이다. 이러한 유체 샘플의 샘플 준비에는 일반적으로 유체 샘플의 화학적, 광학적, 전기적, 기계적, 열적 또는 음향학적 처리를 포함할 수 있는 일련의 처리 단계가 포함된다. 벤치 탑(bench-top) 기기, 휴대용 분석기, 일회용 카트리지 또는 이들의 조합에 통합될 경우, 이러한 처리에는 일반적으로 복잡한 유체 조립체 및 처리 알고리즘이 포함된다. 견고한 유체 샘플 처리 시스템을 개발하는 것은 매우 어렵고 비용이 많이들 수 있다.
유체 샘플을 처리하기 위한 기존의 접근 방식은 일반적으로 실질적인 수동 작업을 포함하는 반면, 최근의 접근 방식은 많은 처리 단계를 자동화하기 위해 모색되었으며, 특정 처리 단계에 유체 샘플이 각각 처리되도록 된 일련의 영역 또는 챔버를 채용하는 샘플 카트리지를 사용하는 것을 포함한다. 유체 샘플이 카트리지를 통해 영역 또는 챔버에서 카트리지의 후속 영역 또는 챔버로 순차적으로 흐를 때, 유체 샘플은 특정 프로토콜에 따라 처리 단계를 거치게 된다. 그러나 이러한 시스템은 일반적으로 통합 분석 수단을 포함하며 보통은 반도체 칩과 함께 사용하기에는 적합하지 않다. "랩 온 칩" 장치와 같은 반도체 검출 칩을 사용하는 표준 접근 방식은 일반적으로 상당히 복잡하고 시간 소모적이며 비용이 많이 드는 노력을 필요로 하므로 칩을 기존 칩 패키지에 통합한 다음 유체 샘플을 칩 장치로 운반하기 위한 기존의 유체 운반 수단을 활용하는 훨씬 더 큰 시스템에 통합해야 한다. 유체 샘플은 일반적으로 하나 이상의 완전히 분리된 시스템(종종 수동 상호 작용 포함)에 의해 준비된 다음, 유체 이송 시스템으로 피펫팅되어 칩 패키지에 공급된다. 사전 및 사후 테스트 프로세스와 관련된 이러한 문제는 종종 이러한 "랩 온 칩" 장치의 장점과 이점을 최소화하고 진단 테스트에서 널리 사용 및 수용되는 데 실질적인 장벽을 제시한다. MEMS 진단 기술의 기존 접근 방식과 관련된 또 다른 단점 또는 한계 사항은 비용이다. 대용량 진단 테스트에서 고기능 MEMS/실리콘 칩 기술을 실현하려면 장치 비용이 가능한 한 낮아야 한다.
따라서, 진단 칩의 비용을 낮추고 플로우 셀 구성 요소와의 통합을 개선하는 접근 방식이 필요하다. 또한 기존 샘플 준비 기술과의 원활한 통합을 허용하고 위에서 설명한 문제를 극복하기 위해 유체 샘플 처리 및 처리의 효율성과 처리량을 개선하기 위해 기존 샘플 처리 기술과 호환되는 칩 장치를 개발해야 한다.
본 발명은 칩 분석을 위해 처리된 유체 샘플을 이송하는 샘플 처리 장치 및 시스템으로써 칩의 사용을 용이하게 하는 진단 검출 칩 및 칩 장치("칩", "검출 칩" 또는 "반도체 칩"이라고도 함)를 제공한다. 전체 장치 내에서 반도체 칩 자체의 통합을 개선하여 반도체 검출 칩 및 칩 장치의 비용을 낮추는 다양한 접근 방식이 제공된다. 일실시예에서, 상기 장치는 반도체 칩이 제공되는 인쇄 회로 기판("PCB")의 크기를 실질적으로 감소시키는데, 예를 들어 검출 칩의 활성 표면과 같은 면에 서로 인접(co-adjacent)하거나 같은 면에 있는 전기 인터페이스의 접점을 사용한다. 일부 실시예에서, 상호 인접 전기 인터페이스는 동일한 면, 반대 면 또는 원하는 임의의 방향으로부터 탐침되도록 구성될 수 있으며, 상호 인접 전기 인터페이스는 활성 표면에 대한 전기 연결을 위한 와이어 본드 또는 비아를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 접근법은 PCB가 다른 유형의 기판, 예를 들어 가요성 기판 또는 라미네이트로 대체될 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 인터페이스는 플렉스 PCB 일 수 있고, 플렉스 본딩 또는 TAB(테이프 자동화 본딩: tape automated bonding)를 이용할 수 있다. 다른 실시예에서, 금속 코어 보드는 열 전도성 마운트가 요구되는 칩 기판으로 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판은 완전히 제거될 수 있고 전기 인터페이스 접촉 패드가 칩 자체에 제공될 수 있다. 그러한 구성은 활성 표면과 동일한 면에서 프로브 접촉을 이용할 수 있거나, 예를 들어 실리콘 관통 비아에 의해 반대면에 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 처리 단계를 수행하기 위해 기존의 샘플 처리 기술을 활용한 다음 처리된 유체 샘플을 반도체 칩과 인터페이스하고 추가로 칩 처리를 수행하도록 구성된 칩 캐리어 장치와 함께 사용하기에 적합한 칩 장치에 관한 것이다. 이러한 추가 처리는 일반적으로 표적 분석 물의 분석을 포함한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 반도체 검출 칩 장치로 테스트를 수행할 때 칩 장치에 전원 공급, 통신, 프로그래밍 또는 신호 처리 중 임의의 것을 위한 수단을 추가로 제공한다. 일실시예에서, 칩 캐리어 장치는 복수의 상이한 유형의 칩 중 임의의 것과 함께 사용하도록 구성되고 반도체 검출 칩을 이용하는 플러그 앤 플레이 방식을 허용한다. 일부 실시예에서, 칩 캐리어 장치는 활성 영역을 갖는 진단 칩을 수용하고 안전하게 결합하도록 구성되고, 칩 장치는 칩 캐리어 장치 내에 고정될 때 활성 영역과 밀봉식으로 결합하는 플로우 셀 챔버를 갖는다.
칩 장치는 CMOS, 이온-감지 FET(ISFET), 벌크 음향, 비-벌크 음향, 압전 음향 및 기공 어레이 센서 칩을 포함하지만 이에 제한되지 않는 모든 유형의 반도체 검출 칩을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 검출 칩은 유체 샘플에서 특정 분석물의 존재를 선택적으로(및 일부 실시예에서, 정량적으로) 검출하기 위해 생물학적으로 민감한 요소를 물리적 또는 화학적 변환기와 결합하는 바이오 센서 역할을 한다. 일부 실시예에서, 칩은 물리적, 화학적 또는 광학적 입력 신호에 응답하여 전기적 또는 광학적 출력 신호를 제공한다. 칩 캐리어 장치와 함께 사용되는 시스템 또는 모듈은 검출 칩으로 테스트를 수행할 때 전원 공급, 통신, 신호 통합 및 데이터 흐름을 위한 기능을 포함할 수 있으며, 시스템 내에서 칩 사용을 용이하게 하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 새롭거나 향상된 기능을 가능하게 하기 위해, 실리콘 기반 기술에 따른 샘플 처리 및/또는 샘플 준비 기능을 제공하는 하나 이상의 기능이 실리콘 칩에 포함될 수 있다. 예를 들어, 칩은 보다 정제된 유체 조작, 추가 정제된 샘플 처리 또는 임의의 호환 가능한 샘플 처리 및/또는 준비 단계를 위한 하나 이상의 기능을 포함할 수 있다. 이러한 기술 및 기능에는 전기 영동 기반 분리; 유체 펌핑; 및 액적 생성 또는 펌핑, 흐름 센서 등을 포함하는 전기 습윤 기반 유체 조작이 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 칩은 생체 기능화 될 수 있다. 칩은 예를 들어 표면 또는 코팅으로서 생체 기능화 된 재료(예 : 나노 시트, 나노 튜브, 나노 입자)를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 표면은 프로브 또는 표적의 제어된 이동 또는 고정화를 촉진하기 위해 생체 기능화 된다. 위에서 설명된 임의의 이러한 칩 특징은 본 명세서에서 설명된 임의의 실시예에 포함될 수 있으며, 또한 칩 캐리어가 이러한 칩 특징과 함께 사용하도록 적응될 수 있다.
일부 실시예에서, 칩 장치는 연결을 통해 PCB에 의해 임의의 후면 접촉없이 복수의 프로브 접촉 패드에 전기적으로 결합된다. 이를 통해, 칩의 활성 영역과 동일한 측면에서 프로브 접점에 액세스 할 수 있는 간소화된 칩 설계가 가능하게 된다. 일부 실시예에서, 칩 장치는 다수의 프로브 접촉 패드를 갖는 별도의 전기 인터페이스를 포함하고, 별도의 상기 전기 인터페이스는 칩 캐리어 부분 내에서 운반될 때 칩에 인접하게 배치된다. 일부 실시예에서, 상기 전기 인터페이스는 진단 칩보다 작은 면적을 갖는 PCB일 수 있다. 유리하게는, 상기 전기 인터페이스는 플렉스 PCB로 정의될 수 있고 상기 전기 인터페이스의 프로브 접점은 TAB 본드에 의해 칩의 대응하는 접점에 전기적으로 연결된다. 일부 실시예에서, 칩은 플렉스 PCB, 폴리머 필름 또는 자체 접착 플렉스 라미네이트를 포함하는 지지 기판 상에 제공된다. 다른 실시예에서, 상기 칩은 칩이 정의된 반도체 웨이퍼로부터 분리된 지지 기판(예를 들어, 칩 아래에 있는 경질 PCB)없이 정의된다. 이러한 실시예에서, 상기 칩은 칩 자체 내에 정의된 복수의 프로브 접점을 포함할 수 있고, 칩 캐리어 부분은 칩이 칩 캐리어 부분 내에 고정되고 플로우 셀 챔버와 밀봉식으로 결합될 때 복수의 프로브 접점이 접근 가능한 창을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 칩은 열 전도성 금속(예를 들어, 구리)의 지지 기판을 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 통합된 플로우 셀 챔버를 갖는 칩 캐리어 장치 내에서보다 비용 효율적이고 간소화된 진단 칩 설계 및 제조 및 조립 방법에 관한 것이다. 이러한 진단 검출 칩은 작동 중에 접촉하는 유체 샘플의 진단 검출을 위해 구성된 활성 영역과 활성 영역에 전력을 공급하고 통신하기 위해 활성 영역에 전기적으로 연결된 복수의 접점을 포함하는 실리콘 웨이퍼 장치를 포함할 수 있다. 유리하게는, 복수의 콘택트는 활성 영역과 동일한 칩면에 제공될 수 있다. 이 경우 상기 칩은 연결부를 통해 뒷면없이 전기적으로 연결되어, 칩 설계 및 작업 과정이 간소화된다. 일부 실시예에서, 상기 칩은 자체 접착 플렉스 라미네이트의 지지 구조를 포함한다. 상기 접점은 활성 영역과 동일한 측면에 복수의 프로브 접점 패드를 갖는 별도의 PCB에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 칩은 열 사이클링을 용이하게 하기 위해 구리와 같은 열 전도성 금속의 지지 구조를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 칩은 칩이 정의된 실리콘 웨이퍼와 분리된 어떠한 지지 기판도 없다. 이러한 실시예에서, 복수의 접점은 칩 자체 내의 프로브 접점 패드로서 정의될 수 있고 활성 영역과 동일한 칩면에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 준비되지 않은 샘플을 홀딩하도록 구성된 샘플 카트리지를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 상기 샘플 카트리지는 이동 가능한 밸브 본체에 의해 유체 유동가능하게 상호 연결된 다중 처리 챔버; 샘플 준비를 하기 위한 모듈("카트리지 처리 모듈" 또는 "모듈"이라고 지칭됨)로서, 상기 모듈은 샘플 카트리지를 수용하고 샘플 카트리지에 제거가능하게 연결되도록 된 카트리지 수용부를 가지며 샘플 준비를 행하도록 된, 모듈; 및 칩 캐리어 장치 내에 고정된 진단 칩 장치를 포함한다. 사익 칩 캐리어 장치는 유체 인터페이스를 통해 샘플 카트리지에 유체 연결 가능하고 칩 장치 내에 고정된 진단 검출 칩과의 전원 공급 및 통신을 위해 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 진단 칩 장치는 여기에 설명된 것들 중 임의의 것에 따를 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 사용을 위한 진단 검출 칩을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 활성 표면과 동일한 측면에서 접근할 수 있는 복수의 전기 접점에 전기적으로 연결된 활성 표면을 갖는 진단 칩을 정의하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 진단 칩은 놓여진 임의의 경질 지지 기판(예를 들어 PCB)을 통해 비아를 갖는 후면 접점없이 전기적으로 연결되도록 정의된다. 이를 통해, 대체 지지 구조체(예 : 플렉스 PCB, 라미네이트, 금속 또는 축소 된 크기 및 두께의 기판)가 가능하게 된다. 일부 실시예에서, 상기 칩 장치는 임의의 와이어 본드없이 활성 표면을 복수의 프로브 접촉 패드에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 칩 장치는 별도의 하부지지 기판(예를 들어, 경질의 PCB)없이 완전히 설계된다. 일부 실시예에서, 상기 프로브 접점은 활성 표면과 동일한 측면을 따라 또는 반대 측면을 따라 칩 자체에 형성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 임의의 칩은 CMOS, ISFET, 벌크 음향, 비 벌크 음향, 압전 음향 및 기공 어레이 센서 칩 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따라 샘플 카트리지를 수용하고 작동하기위한 모듈의 관련 기구 인터페이스 보드 및 칩 캐리어 장치와 유체 유동가능하게 결합된 샘플 카트리지의 개략도이다.
도 2a는 모듈의 기구 인터페이스 보드를 도시하되, 이러한 실시예에서 기구 인터페이스 보드는 도 2b에 도시된 바와 같이 샘플 카트리지가 모듈 내에 수용될 때 칩 장치의 전기 접촉 패드와 인터페이스하기 위한 전기 접점의 어레이를 갖는 모듈의 기구 인터페이스 보드를 도시하는 도면이다.
도 3은 일부 실시예에 따라 칩 캐리어 장치와 유체 유동가능하게 연결된 샘플 카트리지의 상세도이다.
도 4a-4e는 일부 실시예에 따른 진단 칩 장치를 제조, 조립하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5a-5d는 일부 실시예에 따라 진단 칩 장치를 제조, 조립하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6a-6c는 일부 실시예에 따른 진단 칩 장치를 제조, 조립하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 7a-7c는 일부 실시예에 따른 진단 칩 장치를 제조, 조립하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 진단 칩 장치 및 기구 인터페이스를 예시하는 도면이다.
도 9a-9c는 일부 실시예에 따른 통합 진단 칩 및 칩 장치를 도시하는 도면이다.
본 발명은 일반적으로 유체 샘플 조작 및 분석을 위한 시스템, 장치 및 방법, 특히 반도체 칩을 사용하여 분석하기 위해 샘플 처리 장치에서 칩 캐리어 장치로 유체 샘플을 이송하기위한 방법에 관한 것이다.
I. 개요
일 실시예에서, 본 발명은 제조 비용을 감소시키는 개선되거나 간소화된 칩 설계에 관한 것이다. 또 다른 실시예에서, 상기 칩 설계는 칩 캐리어 장치와 호환되는 기능을 가짐으로써 기존 샘플 처리 기술과의 통합을 개선한다. 이러한 칩 캐리어 장치는 샘플 카트리지의 하나 이상의 포트와 유체 유동가능하게 결합될 수 있는 하나 이상의 유체 도관과 같은 유체 제어 특징부를 포함하며, 하나 이상의 유체 도관을 통하여 칩 캐리어 장치로 카트리지로부터 처리된 유체 샘들을 이송하는 것을 용이하게 하고, 유체 샘플을 칩 캐리어 장치 내의 반도체 칩에 이송하는 것을 용이하게 한다. 상기 샘플 카트리지는 처리된 유체 샘플을 처리하고 칩 캐리어 장치로 이송하기 위해 샘플 카트리지의 작동을 용이하게 하는 모듈에 의해 수용되며, 칩 캐리어 장치 내에서 반도체 칩의 작동을 용이하게 하기 위해 칩 캐리어 장치에 전기적으로 연결되는 기구 인터페이스를 포함한다.
A. 칩
본 명세서에 설명된 바와 같이, "칩"이라는 용어는 칩 자체 또는 칩 및 아래에 놓인 지지 기판, 및 칩에 전기적으로 연결된 인접 전기 인터페이스를 포함하는 칩 장치를 지칭할 수 있다. 일반적으로, 상기 칩은 준비된 유체 샘플로 채워진 플로우 셀과 밀봉식으로 결합되는 활성면을 가진 실리콘 센서 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 칩 장치는 전술한 샘플 처리 모듈과 함께 사용하기 위해 호환되도록 통합된 플로우 셀 및 유체 제어 기능을 갖는 칩 캐리어 장치 내에서 운반되도록 설계 및 구성된다. 상기 칩 장치는 칩 캐리어 장치의 리세스 내에 접합될 수 있거나 리세스에 압착되어 마찰끼워 맞춤에 의해 고정될 수 있다. 상기 칩은 칩 캐리어 장치 내에 이미 고정되어 사용자에게 제공되거나, 최종 사용자는 칩 캐리어 장치 내에 칩을 조립할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 반도체 진단 칩은 전기 전도도의 변화를 검출하고 광학적 여기 또는 검출을 필요로 하지 않는 나노 포어 시퀀싱(nanopore sequencing)에 의해 핵산 표적 분자의 시퀀싱을 수행하도록 구성된다. 이러한 칩의 기본 기술은 미국 특허 제8,986,928호를 참조하여 더 이해할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 진단 칩은 분자량 및 유사한 특성과 같은 샘플 내 표적 분자의 다른 속성을 분석한다. 이러한 기술은 Xiaoyun Ding, et al. 표면 탄성파 미세 유체. Lap Chip. 2013 Sep 21; 13(18) : 3626-3649 에 설명되고 있다. 일부 실시예에서, 반도체 진단 칩은 표면 플라즈몬 공명을 사용하여, 예를 들어 GE Healthcare UK Limited에서 제공하는 BiocoreTM 시스템에서 사용하고, Biocore Sensor System Handbook(gelifesciences.com/biacore 참조)에 설명된 바와 같이 표적 분자의 분석을 제공하게 된다. 각각의 상기 참고 문헌의 전체 내용은 그 전체가 본원에 참고로 편입된다.
일반적으로, 칩은 CMOS, ISFET, 벌크 음향, 비 벌크 음향 칩, 압전 음향 및 기공 어레이 센서 칩을 포함하지만 이에 제한되지 않는 반도체 진단 검출 칩이다. 반도체 진단 칩이 선호되지만, 여기에 설명된 개념은 유체 샘플의 처리 또는 분석을 수행하는 데 사용하기에 적합한 모든 유형의 칩에 적용할 수 있다.
B. 칩 캐리어 장치
상기 칩 캐리어 장치는 여기에 설명된 바와 같이 반도체 칩을 샘플 카트리지에 유체 유동가능하게 결합하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 칩 캐리어 장치는 샘플 처리 카트리지를 작동하는 샘플 처리 모듈의 기구 인터페이스 보드와 인터페이스 하도록 구성된 전기 인터페이스를 포함한다. 상기 칩 캐리어 장치는 임의의 유형의 칩과 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 칩 캐리어 장치는 모듈의 기구 인터페이스에 의한 칩의 전기적 작동에 의해 칩으로 생물학적 유체 샘플을 분석할 수 있도록 설계된다. 이는 모듈의 기구 인터페이스에 전기적으로 연결된 칩 장치의 전기 프로브 접촉 패드를 통해 수행된다.
전술한 구성은 샘플 카트리지를 사용한 유체 샘플의 처리와 칩 캐리어 장치의 칩을 사용한 유체 샘플의 후속 처리 또는 분석 사이에 보다 원활한 전환을 허용한다. 이러한 구성은 샘플 처리 또는 샘플의 준비 및 처리된 샘플을 칩 장치로 전달하는 것을 표준화하여 반도체 칩 장치의 산업적 개발을 용이하게 한다. 샘플 준비는 손으로 수행하는 데 시간이 많이 걸리고 힘든 프로세스가 될 수 있으며, 차세대 칩 장치 내에서 개발하기가 어려울 수 있다. 사용자는 반응 튜브 대신 칩 캐리어 장치를 사용함으로써, 샘플 카트리지를 사용하여 샘플 카트리지에 샘플을 준비한 다음 준비된 샘플을 부착된 칩 캐리어 장치로 운반하여 내부에 장착된 반도체 칩 장치로 분석할 수 있다. 이러한 구성은 원래 PCR 검출용으로 구성되었던 기존 샘플 전처리 공정을 활용하고 이러한 공정을 칩 장치와 함께 사용할 수 있도록 함으로써 반도체 칩 개발을 촉진한다.
일부 실시예에서, 상기 칩 캐리어 장치는 하나 이상의 챔버, 필터, 트랩, 멤브레인, 포트 및 윈도우(window)와 같은 하나 이상의 유체 흐름 채널과 유체 연통하는 하나 이상의 처리 특징을 포함하여, 유체 샘플을 제 2 샘플 처리 장치로 운반하는 동안 추가 처리 단계가 행해지게 된다. 이러한 챔버는 핵산 증폭, 여과, 크로마토그래피, 혼성화, 배양, 화학적 처리, 예를 들어 중아 황산염 처리 등을 수행하기 위해 증폭 챔버와 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 챔버는 특정 프로토콜에 필요한 추가 처리 또는 분석을 위해 전체 유체 샘플이 아니라면 유체 샘플의 상당 부분의 축적을 허용한다.
C. 샘플 카트리지
상기 샘플 카트리지는 여기에 설명된 방법 중 임의의 것에 따라 생물학적 유체 샘플의 준비 및/또는 분석과 관련된 하나 이상의 프로세스 단계를 수행하도록 구성된 임의의 장치일 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 카트리지는 적어도 샘플 준비를 수행하도록 구성된다. 상기 샘플 카트리지는 샘플 카트리지에 부착된 반응 튜브를 사용하여 핵산 증폭 테스트(NAAT)에서 표적 핵산 검출(예 : 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 분석)과 같은 추가 프로세스를 수행하도록 추가로 구성될 수 있다. 유체 샘플의 준비는 일반적으로 일련의 처리 단계를 포함하며, 특정 프로토콜에 따라 화학적, 전기적, 기계적, 열적, 광학적 또는 음향학적 처리 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계는 세포 포획, 세포 용해, 분석 물질 결합 및 원치 않는 물질 결합과 같은 다양한 샘플 준비 기능을 수행하는 데 사용할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 샘플 카트리지는 준비된 유체 샘플이 분석을 위해 반응 튜브로 이송될 수 있는 하나 이상의 이송 포트를 포함한다. 도 1은 일부 실시예에 따른 칩 캐리어 장치(200)와 함께 사용하기에 적합한 예시적인 샘플 카트리지(100)를 도시한다. 통상적으로, 이러한 샘플 카트리지는 샘플 카트리지(100) 내에서 처리된 유체 샘플의 분석에 적합한 평면형 반응 튜브와 연관되어 있다. 이러한 샘플 카트리지(100)는 일반적으로 분석 전 샘플 준비를 포함하는 유체 샘플의 처리를 위한 하나 이상의 챔버가 있는 메인 하우징을 포함하는 다양한 구성 요소를 포함한다. 종래의 사용시에는, 샘플 카트리지(100)와 반응 튜브가 조립되고 생물학적 유체 샘플이 샘플 카트리지의 챔버 내에 배치된 후, 카트리지는 샘플 준비 및 분석을 위해 구성된 카트리지 처리 모듈에 삽입되었다. 그런 다음, 카트리지 처리 모듈은 샘플 준비를 수행하는 데 필요한 처리 단계를 용이하게 하고, 준비된 샘플은 한 쌍의 전송 포트 중 하나를 통해 샘플 카트리지(100)의 하우징에 부착된 반응 튜브(110)의 유체 도관으로 이동된다. 준비된 생체 유체 샘플은 반응 튜브의 유체 인터페이스를 통해 반응 튜브(110)의 챔버로 이송되고, 여기서 생체 유체 샘플은 핵산 증폭 및 테스트를 거쳐 관심 표적 핵산 분석물, 예를 들어, 여기 및 광학 검출 수단의 사용에 의한 박테리아, 바이러스, 병원체, 독소 또는 기타 표적 분석물의 유무를 표시한다. 이러한 샘플 카트리지는 또한 기존의 반응 튜브와 동일하거나 유사한 방식으로 샘플 카트리지에 유체 유동가능하게 결합될 수 있은 칩 캐리어 장치를 사용하여 여기에 설명된 반도체 칩으로 분석을 수행하는 데 사용될 수 있다.
준비된 유체 샘플의 제어된 유체를 제어하도록 된 평면형 반응 튜브가 있는 샘플 카트리지의 예시적인 사용은 2000년 5 월 30 일에 출원된 "화학 반응을 수행하기위한 카트리지" 라는 제목으로 공동 출원된 미국 특허 제 6,818,185호에 설명되어 있되, 그 전체 내용은 모든 목적을 위해 참조로 여기에 통합된다. 샘플 카트리지 및 관련 모듈의 예는 2000 년 8 월 25 일에 출원된 "유체 제어 및 처리 시스템" 이라는 제목의 미국 특허 제6,374,684호 및 2002년 2월 25일에 출원된 "유체 처리 및 제어" 라는 제목의 미국 특허 제 8,048,386호에도 설명되어 있되, 그 전체 내용은 모든 목적을 위해 전체가 여기에 참조로 포함된다.
도 3에 도시된 샘플 카트리지(100)의 다양한 특징은 샘플 카트리지의 특정 특징을 더 자세히 설명하는 미국 특허 제6,374,684호를 참조하여 추가로 이해할 수 있다. 이러한 샘플 카트리지는 샘플 카트리지의 챔버에 연결된 회전식 유체 제어 밸브와 같은 유체 제어 메커니즘을 포함할 수 있다. 회전식 유체 제어 밸브의 회전은 챔버와 밸브 사이의 유체 소통을 허용하여, 분석을 위하여 생체 유체 샘플을 준비하는 데 필요한 특정 프로토콜에 따라 다양한 시약이 제공될 수 있는 다양한 챔버로 카트리지에 침착된 생체 유체 샘플의 흐름을 제어한다. 회전식 밸브를 작동하기 위해, 상기 카트리지 처리 모듈은 일반적으로 샘플 카트리지의 밸브의 특징부와 결합하는 구동 트레인에 연결된 스테퍼 모터와 같은 모터를 포함하여, 원하는 샘플 준비 프로토콜에 따라 밸브의 움직임과 그에 따른 유체 샘플의 움직임을 제어한다. 회전식 밸브의 유체 계량 및 분배 기능을 활용하고 제어하여 특정 샘플 준비 프로토콜을 수행할 수 있다.
위에 설명된 샘플 카트리지는 여기에 설명된 실시예에 따른 칩 캐리어 장치와 함께 사용하기에 적합한 샘플 처리 장치의 하나의 예일 뿐이다. 이러한 샘플 카트리지의 사용을 허용하는 칩 캐리어 구성은 기존 샘플 카트리지 및 샘플 처리 장치의 활용을 허용하므로 특히 유리하지만, 칩 설계와 관련하여 여기에 설명된 개념은 다른 샘플 처리에도 적용될 수 있는데, 예를 들어, 미국 특허 제7,032,605호에 설명된 이중 피스톤 회전식 밸브 장치가 여기에 참조로 포함된다. 여기에 설명된 칩 디자인은 다양한 다른 칩 캐리어 장치, 샘플 카트리지 구성 또는 기타 유체 샘플 처리 장치 및 구성 요소, 예를 들어 그 전체가 여기에 편입되는, 2018 년 9 월 20 일에 출원된 미국 가출원 번호 62/734,079호에 설명된 것들 중 임의의 것과 호환되도록 구성될 수 있다.
D. 기구 인터페이스
또다른 일시예에서, 모듈은 전원 공급 및 칩과의 통신을 용이하게 하는 기구 인터페이스를 포함한다. 상기 기구 인터페이스는 모듈이 칩 장치에 전기적으로 전력을 공급하고, 제어하고, 통신할 수 있도록 칩 장치의 전기 인터페이스와 결합하도록 구성된 회로 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기구 인터페이스는 모듈의 공통 하우징 내에 위치하여 샘플 카트리지와 칩 장치 사이에 보다 원활한 처리를 제공한다. 상기 기구 인터페이스는 샘플 카트리지에서 칩으로의 유체 샘플 이동과 함께 모듈에 의해 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 기구 인터페이스 보드는 프로브 접점을 포함하고, 모듈 내에 수용될 때 칩 캐리어 장치를 향해 이동하는 피벗에 기계적으로 장착된다. 상기 기구 인터페이스 보드는 로딩시에 샘플 카트리지가 결합 위치로 로딩되기 전에 열린 위치에서 회전하도록 구성된다. 캠(미도시)은 프로브가 칩 장치의 전기 인터페이스에 접촉하도록 인터페이스 보드를 배치한다. 프로브 접점은 일반적으로 모듈이 칩으로 유체 샘플의 분석을 제어할 수 있도록 칩 장치의 전기 인터페이스에 있는 해당 프로브 접점 패드와 접촉하는 기구 인터페이스 보드의 포고 핀(pogo pin)이다.
기구 인터페이스 보드는 또한 다양한 다른 작업에 필요한 칩 캐리어의 것 외에도 수동 및 능동 전자 구성 요소를 호스트 할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구성 요소에는 신호 무결성, 증폭, 다중화 또는 기타 이러한 작업에 필요한 모든 구성 요소가 포함될 수 있다.
E. 예시 시스템
도 1은 칩 캐리어 장치(200)와 유체 유동가능하게 결합된 종래의 샘플 카트리지(100)를 사용하는 시스템의 개요를 도시한다. 상기 샘플 카트리지(100)는 샘플 카트리지의 조작을 통해 샘플 카트리지 내에 포함된 유체 샘플에 대해 하나 이상의 처리 단계를 수행하도록 구성된 샘플 처리 모듈의 베이(bay)에 삽입되도록 구성된다. 상기 모듈의 기구 인터페이스(300)는 샘플 카트리지(100)가 수용되는 베이 내의 모듈에 통합되고, 카트리지(100)가 베이 내에 위치할 때, 칩 캐리어 장치(200)가 연장되는 리셉터클 개구(302)를 갖는 플레이트(301)를 포함한다. 상기 기구 인터페이스(300)는 PCB 보드와 같은 기기 보드(310)를 추가로 포함하며, 상기 기기 보드는 칩 캐리어 장치(200)의 주 평면 표면을 따라 연장되고 칩 장치의 주 평면 표면상의 대응하는 프로브 접촉 패드와 전기적으로 결합되도록 배열된 전기 접점(312)을 포함한다.
도 2a는 모듈의 기구 인터페이스 보드(310) 및 칩 장치의 전기 접촉 패드와 인터페이스하기 위한 전기 접점(312)을 도시한다. 일반적으로, 접점(312)은 칩 장치의 접점에 대응하는 직사각형 어레이와 같은 패턴으로 배열된다. 이 실시예에서, 상기 접점(312)은 칩 캐리어 장치(200)가 리셉터클 개구(302)를 통해 삽입될 때 편향되도록 포고-핀으로 구성되어, 프로브 접점(312)와 도 2b에 도시된 바와 같이, 칩 캐리어 장치(200) 내에 고정된 칩 장치의 기구 인터페이스상의 대응하는 프로브 접촉 패드 사이에 안전한 전기적 결합을 제공한다. 포고-핀의 직사각형 어레이가 여기에 도시되어 있지만, 전기 접점은 대응하는 칩 캐리어 장치에 따라 다양한 다른 패턴으로 배열될 수 있으며 다양한 다른 접점 구성이 실현될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 전기 접점은 하나 이상의 에지 커넥터 또는 다른 유형의 다중 핀 커넥터 배열로 구성될 수 있다. 또한, 상기 기구 인터페이스는 필요에 따라 서로 다른 수 또는 배열의 접촉 패드를 갖는 칩 캐리어 장치와 호환되도록 모든 접점을 사용할 필요는 없다. 일부 실시예에서, 전기 접점은 다양한 상이한 유형의 칩 캐리어 장치와 함께 사용하기에 적합하도록 추가 어댑터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 연결이 최소화되도록 반도체 제어기를 칩 캐리어 장치에 대한 부속물로서 패키징하는 것이 비용 효율적일 수 있다. 이러한 접근 방식은 USB 인터페이스(예 : [+ 1, -2, sig 3, sig 4])와 같은 표준 커넥터 유형을 포함할 수 있는 임의의 적절한 커넥터 수단을 사용할 수 있다.
도 3은 일부 실시예에 따라 통합된 유체 흐름 제어를 갖는 칩 캐리어 장치(200)와 유체 유동가능하게 결합된 샘플 카트리지(100)의 상세도를 예시한다. 일반적으로, 상기 칩 캐리어 장치(200)는 칩의 활성 영역에 맞물리기 위한 플로우 셀 챔버 및 샘플 카트리지(100)와 같은 유체 샘플 용기에 유체 유동가능하게 결합하는 유체 인터페이스(201)를 포함하는 평면형 장치이다. 이 실시예에서, 상기 유체 인터페이스(201)는 샘플 카트리지(100)에 유체 유동가능하게 연결되고 샘플 카트리지의 대응하는 유체 포트와 연결되는 한 쌍의 유체 포트(도시되지 않음)를 포함한다. 평면형 장치의 한 측면에는 예를 들어 도 9a에 도시된 바와 같이 플로우 셀 챔버가 있다. 평면 장치의 다른 측면은 증폭 챔버와 같은 하나 이상의 유체 제어 기능을 포함할 수 있다. 상기 칩 캐리어 장치는 칩 캐리어 장치(200)가 샘플 카트리지(100)로부터 바깥쪽으로 연장되도록 적절하게 경질의 재료로 형성될 수 있으며, 이는 모듈의 기구 인터페이스 보드 및/또는 열 순환 장치와 같은 다양한 다른 구성 요소를 위한 간격을 허용한다.
상기 칩 캐리어 장치(200)는 유체 포트(예 : 루어 유형 포트)로 구성될 수 있는 유체 인터페이스(201) 및 일반적인 PCR 반응 튜브와 동일하거나 유사한 플랜지 배열을 포함하여 유체 샘플 어댑터가 앞에서 설명한대로 기존 샘플 카트리지와 쉽게 인터페이스 할 수 있다. 그러나, 다양한 다른 배열에서 다양한 다른 유형의 유체 포트(예 : 루어 유형 포트, 압력 맞춤, 마찰 맞춤, 스냅 맞춤, 클릭 맞춤, 나사형 커넥터 등)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 유체 경로는 기존의 PCR 반응 튜브의 구성과 유사하게 제 1 기판에 정의되고 박막과 같은 제 2 기판에 의해 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 유체 샘플 어댑터는 정렬 및 조립 보스뿐만 아니라 기계적 스냅을 특징으로 하여 칩 캐리어 구성 요소 또는 칩이 용이하게 플로우 셀 부분의 플로우 셀에 대해 고정될 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 상기 칩 캐리어 장치는 근위 단부와 원위 단부 사이에 임의의 챔버, 밸브 또는 포트없이 유체 기밀 커플링 사이에서 연장되는 하나 이상의 채널을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 장치는 하나 이상의 밸브 또는 포트를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 상기 채널은 유체 샘플을 처리하거나 분석하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 챔버 또는 영역, 예를 들어 핵산 표적의 열 증폭, 샘플의 여과, 샘플의 크로마토그래피 분리, 혼성화 및/또는 하나 이상의 분석 시약과 샘플의 배양을 위한 챔버 또는 영역을 포함할 수 있다.
도 9a의 예에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 유체 경로는 플로우 셀 내의 일련의 플로우 셀 포트(953a, 953b)를 통해 플로우 셀 챔버(953)로 이어진다. 이러한 실시예에서, 플로우 셀 챔버(953)는 유입 플로우 셀 포트(953a) 및 유출 플로우 셀 포트(953b)를 포함하며, 이는 유체 샘플 어댑터(951)를 통해 유체 유입구(951a) 및 유체 유출구(951b)를 통해 플로우 셀 챔버(953)로의 제어된 유체 수송을 허용한다. 일반적으로, 유체 샘플 어댑터(201)가 유동 셀 챔버(953)를 통한 제어된 유체 흐름을 용이하게 하기 위해 수직으로 배향 될 때 유동 셀 입구(953a)는 유동 셀 출구(953b) 아래에 배치된다. 용어 "입구" 및 "출구"의 사용은 본 명세서에 설명된 임의의 유체 입구 또는 출구의 기능을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 유체는 이들 둘 다 또는 둘 중 하나에서 유입 및 배출될 수 있다. 상기 칩 캐리어 장치는 일체형 구성 요소로 형성되거나 여러 구성 요소로 조립될 수 있으며 다양한 다른 특징(예 : 밸브, 필터)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 칩 캐리어 장치(또는 적어도 부분적인 조립체)는 카트리지의 대응하는 유체 포트와 결합 된 유체 기밀 커플링과 함께 샘플 카트리지에 미리 부착되어 제공된다. 예를 들어, 상기 샘플 카트리지는 유체 샘플 어댑터(201)와 이미 결합되어 제공될 수 있으므로, 최종 사용자는 칩을 사용한 샘플 검출을 용이하게 하기 위해 플로우 셀 챔버에 대해 칩 캐리어 장치(200) 내에 임의의 칩을 삽입할 수 있다.
칩 캐리어 장치의 플로우 셀 부분은, 칩 캐리어 내의 칩의 활성 영역과 인터페이스 될 때, 밀폐된 플로우 셀 챔버를 형성하여 칩으로 유체 샘플의 분석을 용이하게 하는 개방 챔버로 구성된다. 상기 플로우 셀은 유체 샘플 어댑터(201)에 부착된 칩 캐리어 내에서 칩과 유체 유동가능하게 결합하도록 성형되어 구성된다. 일반적으로, 유체 유동부의 유체 경로는 플로우 셀 챔버의 상단 및 하단에 위치한 유체 포트를 통해 유체 유동가능하게 플로우 셀 챔버에 연결된다. 챔버는 검출 방식에 사용되는 활성 실리콘 또는 유리 요소와 접촉하는 융기된 랜드부 또는 릿지에 의해 형성된다. 상기 능동 소자는 칩 캐리어 내에 운반되는 칩에 위치하며, 다양한 수단(예 : 에폭시 프리폼, 디스 펜싱 에폭시 또는 기타 접착제 사용, 개스킷, 접착제가 있는 개스킷 사용, 기계적 기능 또는 다양한 기타 수단)에 의해 수반될 수 있는 접합 및 밀봉에 의해 플로우 셀에 고정된다. 상기 플로우 셀 어댑터의 목적은 한 쪽의 검출 표면과 나머지 쪽의 플로우 셀 어댑터로 둘러싸인 완전한 플로우 셀 챔버를 만드는 것이다. 상기 플로우 셀은 정렬 및 조립 보스로 정의된 하나 이상의 결합 기능과 내부에 고정될 때 칩의 정렬을 용이하게 하기 위해 해당 구멍에 수용되는 기계적 스냅을 포함할 수 있다.
칩 캐리어 장치는 내부에 칩을 수용하도록 치수가 지정된 윤곽 영역을 포함할 수 있다. 윤곽이 있는 영역은 플로우 셀 부분의 대응하는 부분과 맞물리고 칩 캐리어 장치 내에서 칩을 효과적으로 밀봉하기 위해 그 둘레를 따라 융기된 릿지부를 포함한다. 개방형 플로우 셀 챔버 주변의 융기된 랜드부 또는 릿지부는 칩의 활성 표면과 맞물려 밀폐된 플로우 셀 챔버를 형성한다. 상기 칩 캐리어는 칩 자체 또는 칩 장치의 전기 인터페이스에 정의된 복수의 프로브 접점에 대한 액세스를 제공하는 창을 포함할 수 있다. 대안적으로, 칩 캐리어 장치는 칩 또는 칩 장치의 전기 인터페이스가 모듈의 기구 인터페이스에 의해 접근 가능하도록 칩 캐리어 장치의 원위 단부를 넘어 연장되도록 치수가 정해질 수 있다.
통합된 유체 제어가 되는 칩 캐리어 장치는 여기에 설명된 특징 또는 구조 중 임의의 것, 또는 2018 년 9 월 20 일에 출원된 미국 가출원 번호 62/734,079호에 설명 된 것 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
II. 진단 칩 장치 및 조립체
일 실시예에서, 칩 장치의 기본 설계를 더욱 단순화하여 제조 비용을 감소시키고 칩 장치의 추가 통합 및 단순화를 허용하는 통합 진단 칩 설계가 설명된다.
미국 가출원 번호 62/734,079호에서 이전에 설명된 실시예는 종래 기술에 따라 제조된 칩 설계의 사용을 가정한다. 현재의 저비용 기술은 별도의 반도체 패키징 요소를 제거하기 위해 칩 온 보드(COB) 전략을 사용하는 것이다. 일반적으로 COB 기술은 칩이 장착된 PCB 기판에 의존하며 와이어 본딩 작업과 이후 장치에서 본딩 보호 작업을 수행한다. PCB는 칩의 장착 표면을 만드는 목적으로 사용되며 PCB의 비아를 사용하여 칩을 칩 반대쪽에 배치된 연결 지점(예 : 프로브 접촉 패드)에 전기적으로 연결한다. 이 접근 방식은 칩의 반대쪽에 있는 상대적으로 넓은 표면적에 많은 수의 접촉 패드가 분산되도록 한다. 이러한 방식으로 별도의 PCB를 사용하면 반도체 처리 워크 플로에 도움이 되며 널리 사용되는 가장 일반적인 접근 방식이다. 이 접근 방식의 한 가지 중요한 단점은 상당히 비싸고 PCB 내에 추가 재료가 필요하고(종종 칩 자체만큼 비용이 많이 든다), PCB 상의 칩을 청소하고 장착하는 데 필요한 워크 플로우 단계 내에서 추가 비용이 발생한다는 것이다. 따라서, 여기에 설명된 본 발명은 칩 캐리어 장치 내에서 사용을 용이하게 하고 기존 샘플 준비 기술을 활용하는 동시에 칩의 제조 및 워크 플로우 비용을 추가로 줄이기 위해 진단 칩을 설계 및 제조하는 대안적인 통합 접근 방식을 제공한다. 이러한 접근 방식은 기존의 COB 기술에 비해 유리하며 칩 설계를 수정하거나 약간만 수정하지 않고도 추가로 단순화할 수 있다.
여기에 설명된 샘플 처리 시스템 및 방법과 함께 사용하기 위한 진단 칩 설계를 간소화하기 위해 제안된 몇 가지 다른 접근 방식이 있다. 이러한 접근 방식에는 (i) 칩에 인접한 별도의 PCB에서 프로브 접점을 활용하는 것이 포함되되, 추가적으로 선택적인 접근 방식에는, (ii) 진단 칩의 PCB 또는 지지 기판의 감소된 크기/두께 요구 사항을 고려하여 저렴한 지지 기판(예를 들어 얇으며, 가벼우며 보다 유연한 것)으로 PCB 를 교체하는 것, (iii) 플렉스 PCB 및 탭 본딩 기술 활용하는 것; (iv) 금속 코어 보드를 사용하여 열 전도성 마운트로서 칩을 지지하는 것; (v) 기판을 완전히 제거하고 칩 자체에 프로브 접촉 패드를 형성하는 것이 포함된다. 이러한 상이한 접근법은 도 23a 내지 도 26c에서 더 상세히 설명된다.
A. 개별 PCB의 프로브 접점
제 1 실시예에서, 간소화된 칩 설계는 PCB의 크기를 실질적으로 줄이고 PCB를 칩 장치(예 : 반도체/MEM)와 나란히 이동하고 구성요소의 상호 인접 영역에서 와이어 본딩/와이어 본딩 보호를 수행하는 것을 수반한다. 이 접근 방식에서, 진단 칩은 별도의 PCB 보드에 제공된 프로브 접점과 전기적으로 연결되도록 설계된다. 이를 통해, 칩의 PCB 보드 또는 기판의 크기를 줄일 수 있으며 프로브 접점을 칩과 동일한 측면에서 프로브할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 접근법은 일반적으로 반도체 패키징 작업 흐름의 동일한 픽 앤 플레이스 작업 동안 PCB와 장치를 별도의 표면에 장착한다. 이를 통해, 플라스틱 및 복합재와 같이 마운팅 기판을 매우 저렴하게 만들 수 있으며 열전도성 금속 또는 세라믹을 지지 기판으로 사용할 가능성이 열립니다. 이러한 전략은 일반적으로 완성된 장치에 대한 연결이 장치와 같은 쪽에서 이루어지는 것을 선호한다. 일부 실시예에서, 이러한 개념은 프로브 접점이 여전히 반대 방향을 향하도록 사용 및 구성될 수 있다. 주요 비용 절감은 상당한 재설계없이 다양한 PCB와 칩 장치를 일치시킬 수 있도록 하여 공정에 부여되는 유연성과 PCB의 크기이다. 도 4a-4e는 전술한 바와 같이 별도의 PCB 상에 제공된 관련 프로브 접촉 패드를 갖는 칩을 사용하여 칩 장치 조립체(400)를 조립하는 순차적 단계를 도시한다.
도 4a는 프로브가 연결을 통해 PCB의 후면에 접촉하는 경우 통상적으로 사용되는 것보다 더 작고 얇을 수 있는 지지 기판(401)을 도시한다. 도 4b는 활성 영역(411)이 위쪽을 향하고 전기 접점(412)의 어레이를 갖는 기판(400) 상에 다이 컷되고 장착된 진단 칩(410)을 도시한다. 일부 기존 칩 설계에서 이러한 접점 배열은 프로브 접점 패드보다 상당히 작으며 칩 제조 중 테스트 목적으로 사용된다. 칩(410)에 인접한 PCB(420)는 칩 면적보다 작은 면적을 가지며 칩과 동일한 면에 프로브 접촉 패드가 배치되어 있다. 도 4c는 와이어 본드(430)에 의해 PCB(420)의 프로브 접점(422)에 연결된 전기 접점 어레이를 도시한다. 도 4d는 결합 보호부(2140)(예 : 에폭시 층)의 추가를 도시한다. 도 4e는 활성 영역(411)과 결합된 통합된 플로우 셀을 갖는 칩 장치(450) 내에 고정된 조립체를 도시한다. 프로브 접촉 패드(422)는 이전 실시예에서 설명된 바와 같이 장치(450)가 삽입된 샘플 처리 모듈 내의 전기 인터페이스에 의해 프로브될 수 있도록 계속 액세스 가능하다.
B. 대체 칩 기판/연결 유형
프로브 접촉 패드가 별도의 PCB에 제공된다는 점을 감안할 때, 칩의 지지 기판은 더 작고 얇을 수 있을 뿐만 아니라 더 저렴하고/하거나 추가로 장점을 제공하는 추가적인 기계적 특성을 갖는 다양한 재료를 활용할 수 있다. 예를 들어, 기판은 더 경제적인 플렉스 라미네이트와 같은 유연한 재료일 수 있다. 또한, 감소된 영역은 기판을 더 쉽게 장착할 수 있이게 하는데, 예를 들어, 접착제가 더 작은 경량 플렉스 라미네이트에 대해 충분한 결합 강도를 제공하기 때문에(기존 PCB 구성 요소와 비교하여) 자체 접착 플렉스 라미네이트 기능을 사용할 수 있다.
도 5a-5b는 다른 칩 장치 조립체(500)의 조립체를 도시한다. 이러한 예에서, 상기 조립체는 기판(500)에 장착된 유선형 칩(510) 및 플렉스 PCB(530)를 포함한다. 프로브 접점은 본드 보호(540)가 추가된 와이어 본드(520)에 의해 칩(510)에 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에서, 프로브 접점이 제공되는 PCB는 또한 플렉스 PCB일 수 있다. 이는 일반적으로 대량 생산시 와이어 본딩보다 저렴하고 빠른 TAB 본딩 기술과 같은 저렴한 본딩 방법에 적합하다.
도 5c-5d는 기판(500)에 장착된 유선형 칩(510) 및 플렉스 PCB(530)를 포함하는 이러한 예시적인 칩 장치 조립체(500')를 도시하며, 프로브 접점은 결합 보호(540)가 추가된 TAB 결합(522)에 의해 칩(510 접점)에 전기적으로 연결된다.
C. 온-칩 프로브 전기 접점/연결
또 다른 실시예에서, 칩 자체에 정의된 프로브 접촉 패드를 사용하는 통합된 유선형 칩이 설계될 수 있다. 이러한 접근 방식은 PCB를 통한 와이어 본딩 연결을 방지하기 위해 칩의 추가 부분(활성 영역과 같은 쪽)을 사용한다. 이러한 설계는 프로브 접점을 위한 별도의 PCB 구성 요소의 필요성을 방지하고 본딩 절차 및 다양한 워크 플로우 단계를 추가로 회피한다. 일부 실시예에서, 칩은 본 명세서에 설명된 임의의 것과 같은 대안적인 지지 기판 상에 제조될 수 있다. 유리하게는, 칩은 별도의 지지 기판없이 제조될 수 있으며, 예를 들어, 칩이 정의된 실리콘 웨이퍼가 지지체로 작용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 실리콘 웨이퍼를 얇게 만드는 단계는 불필요하며, 따라서 종래의 패키징된 칩 장치에 비해 더 비용 효율적이고 간소화된 제조를 제공한다. 이러한 실시예에서, 예를 들어 925, 775, 725, 675, 625 또는 525 um(두께는 일반적으로 웨이퍼 직경에 상응하는 두께)의 두께를 갖는 웨이퍼와 같은 임의의 이용 가능한 웨이퍼가 사용될 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 두께의 웨이퍼가 사용될 수 있다.
이러한 접근 방식은 별도의 PCB를 완전히 제거하고 따라서 칩에 대한 모든 전기적 본딩 요구 사항을 제거하는 훨씬 더 비용 효율적인 접근 방식을 허용한다. 칩에 대한 전기적 연결부를 기기에 완전히 연결함으로써 별도의 PCB, PCB Flex 구성 요소, 와이어 또는 TAB 본드 및 보호의 필요성을 완전히 없앨 수 있다. 이를 통해 칩(예 : 베어 실리콘/MEMS 장치)을 일체형 플로우 셀/칩 캐리어 장치에 직접 장착할 수 있은 설계가 가능하게 된다. 별도의 PCB 및 관련 전기 연결과 관련된 단계를 제거하면 칩 자체 비용에 따른 시간과 비용이 절약된다. 일반적으로 이러한 접근 방식은 장치의 충분한 영역이 연결에 할당될 수 있도록 칩(예 : 실리콘/MEMS 장치)이 상당히 적은 수의 연결부를 갖는 것을 선호한다. 이러한 접근 방식은 접점 연결에 사용되는 실리콘의 추가 영역과 관련하여 약간의 추가 비용이 발생할 수 있지만, 대부분의 칩 설계에서 이러한 비용 증가는 별도의 PCB 제거 및 관련 워크 플로우 감소로 인해 크게 상쇄된다.
도 6a 내지 도 6c는 상기 접근법에 따른 예시적인 칩 장치 조립체(600)의 조립체를 도시한다. 도 6a는 활성 영역(610) 및 동일한 측면의 일 측면을 따라 형성된 프로브 접촉 어레이(620)를 갖는 유선형 칩(610)을 도시한다. 이 실시예에서, 상기 칩(610)은 12 개의 패드 단일 열 접점을 포함하지만, 더 적거나 더 많은 접촉 패드가 포함될 수 있다. 도 6b는 통합된 플로우 셀을 갖는 칩 캐리어 장치(650) 내의 칩(610)의 조립체를 도시한다. 도 6c는 활성 영역이 통합된 플로우 셀(도시되지 않음)과 밀봉식으로 결합되도록 칩 캐리어 장치(650) 내에 단단히 결합된 칩(610)을 도시한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 칩 장치(650)는 칩 장치(650)가 삽입된 모듈의 전기 인터페이스의 프로브에 의해 접촉 패드 어레이(620)에 액세스 할 수 있는 윈도우(652)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 상기 접촉 패드는 상당히 작다(예를 들어 0.8mm 피치에서 12 개의 패드). 이러한 설계에서는 프로브가 해당 접촉 패드에 일관되고 안정적으로 결합되도록 하기 위해, 다소 정확하고 작은 기기 연결 인터페이스 설계가 필요하다.
도 7a 내지 도 7c는 실질적으로 유사한 칩 조립체(700)를 보여주지만, 상기 칩(710)은 충분히 많은 수의 패드를 허용하기 위해 칩 장치의 일부 추가 영역을 희생하는 이중 행 패드 배열로 정의된 통합 프로브 접촉 어레이(740)를 포함하되, 각 패드는 기구 설계를 훨씬 쉽게 할 수 있는 충분한 공간을 가진다. 이러한 실시예에서, 패드들 사이의 간격과 패드들의 배열은 일반적으로 이용가능한 전기 접촉 배열(예를 들어, 1.27mm 피치, 이중 열, 16 핀 포고 헤더)의 사용을 허용한다. 프로브 접촉 패드는 이용 가능한 칩 면적을 고려하여 원하는 치수에 따라 설계될 수 있다. 이전 실시예에서와 같이, 상기 칩(710)은 유체 인터페이스(751) 및 프로브 접촉 어레이(740)가 액세스 가능한 윈도우(752)를 갖는 칩 캐리어 장치(750) 내에 고정된다.
도 8a는 윈도우(852)을 통해 노출된 대응하는 온-칩 접촉 패드와 맞물리는 프로브(미도시)가 있는 헤더(865)를 포함하는 모듈의 기구 인터페이스(860)에 삽입하기 이전의, 도 6a 내지 도 7c에 설명된 것들에 따른 칩 캐리어 장치(850)를 도시한다. 칩과 기구 인터페이스의 사용 및 작동은 일반적으로 도 1 내지 도 3의 실시예에서 논의된 개념에 따른다.
도 9a 내지 도9c는 도 6a 내지 도 6c에 설명된 것들에 따른 칩 장치 조립체(900)의 상세도를 도시한다. 도 9a는 유체 인터페이스(951)와 유체 연통하는 통합된 플로우 셀 챔버(953)를 갖는 칩 캐리어 장치(950)를 도시한다. 상기 플로우 셀 챔버는 플로우 셀 챔버에 대해 칩의 활성 영역과 밀봉식으로 맞물리도록 칩(910)을 적합하게 수용하도록 치수가 지정된 오목부 내에 배치된다. 상기 장치는 밀봉을 용이하게 하기 위해 별도의 개스킷을 포함할 수 있거나 상기 개스킷은 장치 자체 내에 정의된 융기 부분일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 칩 캐리어 장치(950)는 단일 구성 요소로서 형성되고 사출 성형 또는 임의의 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 칩 캐리어 장치는 예를 들어 이전에 설명된 실시예에서와 같이 다수의 구성 요소에 의해 조립될 수 있다. 상기 플로우 셀은 유체 인터페이스(951)의 입구/출구 포트(951a, 951b)와 유체 연통하는 플로우 셀 입구/출구 포트(953a, 953b)를 통해 준비된 유체 샘플로 채워진다.
도 9b의 평면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 칩(951)의 크기 및 치수는 칩 캐리어 장치(950)의 리세스에 대응한다. 상기 칩 캐리어 장치(950)는 칩(951)을 고정하기위한 다양한 고정 또는 결합 특징부를 포함할 수 있으며, 예를 들어 활성 영역이 플로우 셀 챔버에 대하여 밀봉 결합된 상태로 칩을 고정하고 칩을 탄성적으로 수용하도록 배열되고 크기가 설정된 유지 탭(955) 및 스탭-체결 커플링(954)을 포함한다. 도 10의 밑면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 통합된 플로우 셀/칩 캐리어 장치(950)는 유체 인터페이스(951)의 유동 입구(951a)와 유체 연통하는 플로우 셀 입구 채널(930a) 및 951b와 유체 연통하는 플로우 셀 출구 채널(950b)을 포함하여, 상기 샘플 카트리지 및 장치가 부착되는 모듈은 유체 인터페이스를 통해 유체 샘플 카트리지에서 플로우 셀 챔버로 유체 샘플의 흐름을 정밀하게 제어한다. 상기 칩(910)은 활성 영역(911)과 동일한 측면의 칩 표면에 통합된 프로브 접촉 패드 어레이(920)를 포함하고, 상기 어레이는 통합된 플로우 셀/칩 캐리어 장치(950)의 프로브 접촉 윈도우(952)를 통해 액세스 가능하도록 위치된다.
전술한 명세서에서, 본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 통상의 기술자는 본 발명이 이에 제한되지 않음을 인식할 것이다. 전술한 발명의 다양한 특징, 실시예 및 양태는 개별적으로 또는 공동으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 명세서의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않고 여기에 설명된 것 이외의 많은 환경 및 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 따라서 명세서 및 도면은 제한적이기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "포함하는"; "구비하는", "가지는" 이라는 용어 구체적으로 개방형 기술 용어로 해석되도록 의도된 것이다.
100: 샘플 카트리지 110: 튜브
200: 칩 캐리어 장치 301: 플레이트
310: 보드 312: 접점

Claims (45)

  1. 진단 검출 칩 장치에 있어서, 상기 진단 칩 검출 장치는:
    진단 검출 칩의 작동 동안 접촉하는 유체 샘플을 진단 검출하도록 된 활성 영역을 포함하는 실리콘 웨이퍼 장치; 및
    상기 활성 영역에 전력을 공급하고 상기 활성 영역과 통신하기 위해 상기 활성 영역에 전기적으로 연결되는 복수의 접점;을 포함하되, 복수의 상기 접점은 상기 활성 영역과 동일한 칩의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 자체 접착 플렉스 라미네이트(self-adhesive flex laminate)의 지지 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 접점은 상기 활성 영역과 동일한 측면에 복수의 프로브 접점 패드를 갖는 별도의 PCB에 전기적으로 연결되고, 별도의 상기 PCB는 상기 칩의 하부에 위치하지 않는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 열적 사이클링을 용이하게 하기 위해 열 전도성 금속의 지지 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 칩이 정의된 실리콘 웨이퍼로부터 이격된 어떠한 지지 기판도 없는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 상기 접점은 칩 자체 내에서 프로브 접점 패드로 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 칩의 아래에 어떠한 PCB도 없는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  8. 진단 검출 칩 장치에 있어서, 상기 진단 검출 칩 장치는:
    진단 검출 칩의 작동 동안 접촉하는 유체 샘플을 진단 검출하도록 된 활성 영역을 포함하는 실리콘 웨이퍼 장치; 및
    상기 칩 아래에 경질의 PCB 지지 기판을 필요로 하지 않고 활성 영역과의 전력 공급 및 통신을 위해 활성 영역에 전기적으로 연결된 복수의 프로브 접점;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    복수의 상기 프로브 접점은 칩 자체에서 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    복수의 상기 프로브 접점은 활성 표면과 동일한 면에 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    복수의 상기 프로브 접점은 상기 칩의 후면에 정의되고 실리콘 비아를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    복수의 상기 프로브 접점은 상기 칩에 상호 인접하는 별도의 기판에 제공되는 것을 특징으로 하는 진단용 검출 칩 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    복수의 상기 프로브 접점은 플렉스 PCB 또는 TAB 본딩에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치.
  14. 진단 칩 장치 조립체에 있어서, 상기 진단 칩 장치 조립체는:
    진단 칩 장치를 지지하고 결합하도록 된 칩 캐리어;를 포함하되,
    상기 칩 캐리어는 상기 칩 캐리어 내에 고정될 때 상기 칩 장치의 진단 칩의 활성 표면과 밀봉 결합하도록 된 플로우 셀 챔버를 포함하고;
    상기 칩 캐리어는 상기 플로우 셀 챔버와 유체 연통하도록 된 유체 인터페이스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 칩 캐리어는 평면 프레임을 포함하고, 상기 유체 인터페이스는 샘플 카트리지와의 유체 결합을 용이하게 하기 위해 평면 프레임의 일단부에 제공되는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    활성 영역을 가지며 상기 칩 장치의 복수의 프로브 접촉 패드에 전기적으로 연결되는 진단 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로브 접점은 상기 활성 영역과 동일한 칩 측면에서 접근 가능한 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 칩은 CMOS, ISFET, 벌크 음향, 비-벌크 음향, 압전 음향 및 기공 어레이 센서 칩 중 어느 하나를 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 칩 장치는 그 위에 복수의 프로브 접촉 패드를 갖는 전기 인터페이스를 포함하고, 상기 전기 인터페이스는 상기 칩에 상호 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전기 인터페이스는 상기 진단 칩보다 작은 면적을 갖는 PCB를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 전기 인터페이스는 플렉스 PCB를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 전기 인터페이스의 프로브 접점은 TAB 본드에 의해 상기 칩의 대응하는 접점에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 칩은 플렉스 PCB, 폴리머 필름 또는 자체 접착 플렉스 라미네이트를 포함하는 지지 기판 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 칩은 칩이 정의된 반도체 웨이퍼로부터 이격된 어떠한 지지 기판도 없는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 칩은 칩 자체 내에 정의된 복수의 프로브 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 칩 캐리어는, 상기 칩 장치가 상기 칩 캐리어 내에 고정되고 상기 플로우 셀 챔버와 밀봉 결합될 때, 복수의 상기 프로브 접점이 접근 가능한 상태로 유지되는 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 칩은 열 전도성 금속의 지지 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 칩 장치 조립체.
  29. 준비되지 않은 샘플을 보관하도록 되며, 이동 가능한 밸브 본체에 의해 유체 유동가능하게 상호 연결된 복수의 처리 챔버를 포함하는 샘플 카트리지;
    샘플 처리를 수행하는 모듈로서, 상기 모듈은 상기 샘플 카트리지를 수용하고 샘플 카트리지에 제거 가능하게 결합하도록 되고 샘플 카트리지 내에서 샘플 처리를 수행하도록 된 카트리지 리시버를 가지는, 모듈; 및
    유체 인터페이스를 통해 샘플 카트리지에 유체 유동가능하게 연결되고, 칩 장치 내에 고정된 진단 검출 칩과의 통신 및 전원 공급을 위해 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 제 14 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항의 진단 칩 장치 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 진단 칩 장치 조립체 내에서 사용하기 위한 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    일측에 활성 표면을 갖는 진단 칩을 정의하는 단계; 및
    상기 활성 표면과 동일한 측면에서 접근 가능하도록 전기 인터페이스 상의 복수의 프로브 접촉 패드에 상기 활성 표면을 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 칩은 CMOS, ISFET, 벌크 음향, 비 벌크 음향, 압전 음향 및 기공 어레이 센서 칩 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  32. 제 30 항에 있어서,
    플렉스 PCB, 가요성 라미네이트, 세라믹 및 금속 중 어느 하나를 포함하는 지지 기판에 칩을 결합하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 칩 장치는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따라 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 프로브 접촉 패드는 상기 활성 영역과 동일한 측면을 따라 상기 칩에 정의된 복수의 전기 접점과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  35. 제 30 항에 있어서,
    전기적 연결은 와이어 본딩 또는 TAB 본딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 칩은 칩이 정의된 실리콘 웨이퍼로부터 이격된 어떠한 경질의 지지 기판도 없는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  37. 제 30 항에 있어서,
    복수의 상기 프로브 접촉 패드는 상기 칩 자체 내에서 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 프로브 접촉 패드는 상기 활성 표면과 동일한 칩 면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 프로브 접촉 패드는 상기 칩의 한 에지를 따라 또는 그 근처에 하나 이상의 행(row) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  40. 제 30 항에 있어서,
    상기 칩 캐리어의 플로우 셀 챔버 내에서 칩의 활성 표면과 밀봉 결합되도록 진단 칩 캐리어 내에 진단 칩을 고정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 진단 칩은 상기 프로브 접촉 패드가 상기 칩 캐리어의 윈도우를 통해 접근 가능하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  42. 제 30 항에 있어서,
    열전도성 금속 기판에 상기 진단 칩을 고정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    열 전도성 금속 기판은 구리인 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  44. 제 30 항에 있어서,
    상기 진단 칩은 실질적으로 전체 칩 아래에 있는 임의의 경질의 PCB 지지 기판을 통한 어떠한 비아 연결도 요구하지 않고 작동 가능하도록 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
  45. 진단 칩 장치 내에서 사용하기위한 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    일측에 활성 표면을 갖는 진단 칩을 제조하는 단계; 및
    상기 활성 표면을 전기 인터페이스의 복수의 프로브 접점에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하되, 전기 인터페이스는,
    상호 인접한 PCB에 정의되거나
    칩 자체 내에서 정의되는 것을 특징으로 하는 진단 검출 칩 장치를 제조하는 방법.
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