[發(fā)明專利]微芯片及微芯片的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980112324.1
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101999078A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 平山博士
• 申請（專利權(quán)）人: 柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會社
• 主分類號: G01N35/08
• 分類號: G01N35/08;B01J19/00;B81B1/00;B81C3/00;G01N37/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有流路的微芯片及微芯片的制造方法。

背景技術(shù)

利用微細(xì)加工技術(shù)在硅基板和玻璃基板上形成微細(xì)的流路用槽、對該基板接合平板狀的封閉部件形成流路和回路、由此在微小空間進(jìn)行核酸、蛋白質(zhì)、血液等液體試料的化學(xué)反應(yīng)、分離、分析等的微分析芯片，或被稱之為μTAS(Micro?Total?Analysis?Systems)的裝置，已得到實用化。這種微芯片的優(yōu)點在于可以減少樣本和試藥的使用量或廢液排出量，實現(xiàn)省空間能攜帶的低成本系統(tǒng)。

另外，為了降低制造成本，探討用樹脂微分析芯片基板和封閉部件來制造。

作為接合樹脂基板和樹脂封閉部件的方法，已經(jīng)知道有利用粘結(jié)劑的方法，還有用溶劑熔融樹脂表面進(jìn)行接合的方法，還有利用超聲波熔接的方法，還有利用激光熔接的方法，以及利用熱熔接的方法等。但是，接合平板狀的封閉部件形成流路時，基材及封閉部件的形狀稍微有一點變形和翹曲的話就難以形成均一的流路，尤其作為要求高精度的微分析芯片，有時成為問題。

對此，有探討在形成了微細(xì)流路用槽的樹脂基板上接合樹脂薄膜的微芯片。這種微芯片用樹脂基板和接合到樹脂基板表面上的樹脂薄膜制作，其中在樹脂基板表面上形成了流路用槽，并形成了設(shè)在流路用槽終端等的貫通孔(試藥導(dǎo)入、排出孔，有時稱之謂電位阱)。

作為接合樹脂基板和樹脂薄膜的方法，與上述由樹脂基板和平板狀封閉部件構(gòu)成的微分析芯片的情況相同，可以舉出利用粘結(jié)劑的方法、用溶劑熔融樹脂表面進(jìn)行接合的方法、利用超聲波熔接的方法、利用激光熔接的方法、用平板狀或輥狀加壓裝置利用熱熔接的方法等。其中，尤其是熱熔解能夠以低成本實施，所以適合作為以大量生產(chǎn)為前提的接合方法。

作為這種微芯片，被提案的有在聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯類樹脂基板上熱熔接同樣是丙烯類樹脂薄膜的微芯片(例如專利文獻(xiàn)1)。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2000-310613號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明欲解決的課題

用與上述專利文獻(xiàn)中記載的內(nèi)容相同的方法，用熱壓機熱接合樹脂基板和樹脂薄膜，接合后觀察微芯片，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在微細(xì)流路附近的接合面上有氣泡混入。

為了防止氣泡混入，探討了用熱覆膜機熱接合樹脂基板和樹脂薄膜。此時，在形成了微細(xì)流路的樹脂基板表面上覆合樹脂薄膜，放到平板上，用熱輥熱接合樹脂基板和樹脂薄膜。接合后發(fā)現(xiàn)，微芯片上產(chǎn)生沿著輥圓周方向的翹曲。

發(fā)明者經(jīng)探討發(fā)現(xiàn)，接合后微芯片翹曲的主要原因是作用在樹脂基板及樹脂薄膜上的溫度及壓力。

與溫度有關(guān)的主要原因如下。加熱樹脂基板側(cè)和樹脂薄膜側(cè)兩側(cè)或單側(cè)時，由于加熱溫度不同而微芯片內(nèi)出現(xiàn)溫度梯度，發(fā)生熱應(yīng)變，微芯片翹曲。此時，即使進(jìn)行冷卻翹曲也幾乎不會消失。即使使兩側(cè)的加熱溫度相同，也由于存在樹脂基板和樹脂薄膜的熱膨脹率差、熱傳導(dǎo)率差、熱容量差，所以難以均勻加熱樹脂基板和樹脂薄膜，成為微芯片翹曲的原因。再則，為了保持精密轉(zhuǎn)印的微細(xì)流路的形狀，有時不得不主要加熱樹脂薄膜一側(cè)進(jìn)行接合，難以抑制發(fā)生翹曲。

與壓力有關(guān)的主要原因如下。熱接合時，支撐樹脂基板和樹脂薄膜，并且為了使它們密貼、脫泡而施加壓力，微芯片內(nèi)的壓力分布也是翹曲的原因。最理想的是從樹脂基板一側(cè)和樹脂薄膜一側(cè)施加均等的壓力。因為壓力還由于樹脂基板和樹脂薄膜的彈性率、彎曲強度、表面硬度而變化，所以，只要能夠適當(dāng)選擇樹脂基板、樹脂薄膜的材質(zhì)、尺寸便可，但是，適合于用微芯片進(jìn)行分析的材質(zhì)、尺寸，與適合于接合的并不一定一致，所以，施加均等的壓力、即抑制翹曲有所困難。

作為施加壓力的方式，可以舉出：(1)從樹脂基板和樹脂薄膜兩側(cè)用輥夾持并使輥旋轉(zhuǎn)的方式；(2)使樹脂薄膜一側(cè)為輥、樹脂基板一側(cè)為支撐它的平板、使輥在平板上邊推壓邊旋轉(zhuǎn)的方式；(3)從樹脂基板和樹脂薄膜兩側(cè)用平行的板夾持的施壓方式等。

用輥夾持并使輥旋轉(zhuǎn)的方式(1)是接合樹脂薄膜與樹脂薄膜的非常有效的方式，但本發(fā)明的樹脂基板因為是注射成型品所以不能像樹脂薄膜那樣連續(xù)供給，因此，難以在二輥之間放置樹脂基板和樹脂薄膜且使二輥加壓中心的軸不錯位地進(jìn)行接合。樹脂基板和樹脂薄膜有錯位的話會引起皺紋和混入氣泡，輥中心軸錯開的話施壓不均，所以樹脂基板出現(xiàn)翹曲。

用輥在平面上邊推壓邊旋轉(zhuǎn)的方式(2)與方式(1)不同，雖然能夠在平板上容易地固定樹脂基板，但輥接觸樹脂薄膜的接觸面是線狀的，而平板接觸樹脂基板的接觸面是面狀的，所以施壓不均勻，導(dǎo)致樹脂基板的翹曲。