具有可拆卸部件的电气装置制造方法及图纸

一种可拆卸电气装置可由具有一对组成部件的套件形成，该对组成部件适于彼此连接，其中所述装置中连接的部件可随后断开，所述可拆卸电气装置包括：电连接阵列，每个电连接器包括导电液体；和电极阵列，其中所述阵列可以彼此接触，以便提供在所述电连接器阵列的导电液体与所述电极阵列的电极之间的多个电连接。其中电连接可随后通过将导电液体从所述阵列的电极中分离而断开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可拆卸部件的电气装置
本专利技术涉及一种具有可拆卸电气部件的电气装置。所述部件可以连接以形成部件之间的电连接，然后分离以便将电连接断开，并可选地允许通过重新连接部件改进所述连接。
技术介绍
目前已知多种电连接的方式。在小尺度上，这样的连接通常通过焊接来进行，因为这是确保两个连接器之间良好连接的可靠方式。然而，当需要在小尺度内进行多个连接时，焊接连接会变得困难。克服这个难题的一种方式是使用“焊料凸块”或“倒装芯片”技术，其中，例如，设置在有焊料凸块的集成电路上的连接阵列随后可以用来与例如，另一个电极阵列进行必要的连接。专利WO2009/077734提供了一个使用“焊料凸块”方法的例子。该专利申请公开了一种用于创建两亲性分子层的装置，下面参考图1、2进行简要的讨论。图1示出了用于形成两亲性分子层的装置1。该装置1包括具有分层结构的主体2，主体2还包括一个非导电材料的基板3，基板3还支撑同样为非导电材料的另一层4。凹槽5形成于另一层4中，特别是其可作为通过另一层4延伸到基板3的孔。装置1还包括在主体2上延伸的盖体6。盖体6是中空的并限定了腔室7，所述腔室7除了通过在盖体6上分别开口形成的入口8和出口9之外都是封闭的。腔室7的最下壁由另一层4形成。在使用中，将水溶液10引入到腔室7中，并跨越凹槽5形成两亲性分子层11，所述凹槽5将凹槽5中的水溶液10与腔室7中剩余体积的水溶液分开。封闭结构的腔室7使得水溶液10很容易流入和流出腔室7。这易于实现，通过将水溶液10流经入口8，如图2所示，直到腔室7被填满，如图3所示。在此过程中，腔室7中的气体(通常是空气)被水溶液10置换，并通过出口9排出。该装置包括以下电极布置，以允许测量电信号跨越两亲性分子层11。基板3具有沉积在基板3上表面的第一导电层20，且在另一层4下方延伸到凹槽5。在凹槽5下方的第一导电层20中的一部分构成电极21，形成凹槽5的最低表面。第一导电层20延伸到另一层4之外，使得第一导电层中的一部分露出并构成接触件22。另一层4具有沉积在其上的第二导电层23，并在盖体6下方延伸进入腔室7，腔室7内部的第二导电层23中的一部分构成电极24。第二导电层23延伸到盖体6之外，使得第二导电层23中的一部分露出并构成接触件25。电极21、24与凹槽5和腔室7中的水溶液进行电连接，这允许通过将电路26连接到触点22、25来测量跨越两亲性分子层11之间的电信号。在具有多个凹槽5的实施例中使用焊料凸块方法，因为需要允许每一个都电连接到每个孔的底部，如图2所示。在图2中，单个导电层20被单独的导电路径28所替代，所述导电路径28从位于凹槽5底部的电极21穿过主体2到达在主体2相对侧上的接触件29。这种布置允许使用焊料凸块连接。特别地，沉积在每个接触件29上的是相应的焊料凸块60，其上可以安装电路元件61，使得焊料凸块60与电路元件61上的轨道62进行电连接。然而，虽然焊料凸块工艺允许许多电连接在接近时依然可靠，但其具有所述电连接是永久性的缺点。在小尺度上形成永久性电连接的方法是已知的，其中，例如，部件通过自组装来对准并随后进行机械连接。例如，参见“由自组装单层控制的使用疏水相互作用的三维微自组装(ThreeDimensionalMicro-Self-AssemblyUsingHydrophobicInteractionControlledbySelf-AssembledMonolayers)”(Onoe等人，JournalofMicroelectromechanicalSystems，2004年，第13卷，第4期，603-611页)；“挑战毛细管自组装微系统(ChallengesforCapillarySelf-AssemblyofMicrosystems)”(Mastrangeli等人，IEEETransactionsonComponents，Packaging，andManufacturingTechnology，2011年，第1卷，第1期，133-149页)；表面张力驱动的自组装微结构——最先进技术(SurfaceTension-PoweredSelf-AssemblyofMicrostructures-TheState-of-the-Art)”(Syms等人，JournalofMicroelectromechanicalSystems，2003年，第12卷，第4期，387-417页)；以及“从毫米级到纳米级的自组装：方法与应用(Self-assemblyfrommilli-tonanoscales：methodsandapplications)”(Mastrangeli等人，JournalofMicromechanicsandMicroengineering，2009年，第19卷，DOI：10.1088/0960-1317/19/8/083001)。然而，这样的技术通常需要极端环境(无论是在化学活化方面，还是在诸如温度或压力的系统变量方面)，这可能不适合具有敏感部件的电气装置，并且还提供了永久性的电连接。因此，本专利技术的目的是至少部分地克服上述讨论的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种套件，其包括适于彼此连接以提供可拆卸电气装置的一对部件。其中，所述连接的部件随后可以断开，包括：电连接器阵列，每个电连接器包括导电液体，以及电极阵列；其中，所述阵列可彼此接触，以便在电连接器阵列的导电液体和电极阵列的电极之间提供多个电连接，并且随后通过将导电液体从所述阵列的电极分离来断开电连接。该装置是用于测量相应的电连接器和阵列的电极之间的离子电流的电化学装置。根据该方面，可以连接和断开部件，以便连接和断开电连接器与电极(或将一组不同的电连接器重新连接到电极)，同时可以以非常接近的间距和小规模制作多个可行的电连接。这有助于改进或维护由套件构成的整体装置的各种部件，或者可以允许一些部件被一次性使用，同时允许其它部分(可能具有更高的价值或制造成本)被重复使用。特别地，该装置适合用作执行分析的分析装置，其中所述装置在使用过程中可能被污染，或者其中一个部件具有有限的测量寿命。提供可拆卸的部件避免了需要更换整个装置。因为它允许处理一个部件，例如，包括电连接器的部件，同时允许其他部件的再利用。例如，包括电极阵列的部件，其更换更为昂贵，或者未被污染。导电液体可以是离子液体或离子溶液。离子液体的使用在电连接器的寿命方面具有优势，因为离子液体通常具有较低的蒸气压，所以蒸发非常缓慢。导电液体可任选为具有半固体或固体性质的凝胶。该凝胶可以是包含聚合物链网络的聚合物水凝胶。该聚合物可可选地进行交联。使用凝胶有助于延长连接器的使用寿命，减轻来自电极之间连接件的流体迁移，并且有助于保持导电液体的形状，从而增加电连接的可靠性。然而，也可以使用非凝胶的导电液体。该电极可以是任何方便的直径。电极直径通常可以在50μm至500μm范围内的任何直径。可以在阵列的每个电极上提供导电液体的单个液滴。对于电极直径为100μm，液滴通常可以具有100μm或更小的高度，可选为50μm或更小，可选为高出所述电极20μm或更小，可选为10μm或更小，进一步可选为5μm或更小。这样，滴液可以从表面突出，使其更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种套件，包括适于彼此连接以提供可拆卸电气装置的一对组成部件，其中，所述装置的连接部件可以随后被断开，包括：电连接器阵列，每个电连接器包括作为导电液体的离子液体和/或离子溶液；和电极阵列；其中所述阵列可以彼此接触，以便在所述电连接器阵列的离子液体和/或离子溶液和所述电极阵列的电极之间提供多个电连接，并且其中所述电连接可以随后通过将所述离子液体和/或离子溶液从所述阵列的电极中分离出而被断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 GB 1418512.8;2015.05.08 GB 1507904.9;201.一种套件，包括适于彼此连接以提供可拆卸电气装置的一对组成部件，其中，所述装置的连接部件可以随后被断开，包括：电连接器阵列，每个电连接器包括作为导电液体的离子液体和/或离子溶液；和电极阵列；其中所述阵列可以彼此接触，以便在所述电连接器阵列的离子液体和/或离子溶液和所述电极阵列的电极之间提供多个电连接，并且其中所述电连接可以随后通过将所述离子液体和/或离子溶液从所述阵列的电极中分离出而被断开。2.根据权利要求1所述的套件，其中，当形成所述电连接时，所述电连接器阵列与所述电极阵列之间的所述界面电阻为整个电路中总电阻的1％或更小，可选为0.1％或更小，进一步可选为0.01％或更小，并且进一步可选地为0.001％或更小。3.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述导电液体包含凝胶，并且优选地，其中所述凝胶是交联的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的套件，用于当连接时测量电连接器和所述阵列的电极之间的离子电流。5.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中，当形成所述电连接时，所述阵列的每个电连接器和所述电极阵列的每个相应电极之间的电路电阻大于1MΩ，可选地大于100MΩ，进一步可选地大于1GΩ。6.根据权利要求5所述的套件，其中，当连接时，电连接器和阵列的电极之间的界面电阻在0.1MΩ和10MΩ之间，可选地在0.1MΩ和1MΩ之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中所述阵列的每个毛细管包括收缩部。8.根据权利要求7所述的套件，其中所述收缩部设置在将与所述第二主体的电极接触的所述主体的表面处。9.根据权利要求8所述的套件，其中所述收缩部沿着毛细管的长度从所述第一主体的表面延伸。10.根据权利要求8或9所述的套件，其中所述收缩部包含导电离子凝胶，并且所述毛细管的剩余部分包含与所述导电凝胶接触的非交联离子液体或离子溶液。11.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中所述电连接器阵列和所述电极阵列各自具有1mm或更小的间距，可选为500μm或更小，还可选为200μm或更小，还可选为100μm或更少。12.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中所述组成部件中的第一个包括轴承，并且其中所述组成部件中的第二个包括所述轴承定位的定位点，当形成所述电连接时，以对准两个组成部件。13.根据权利要求12所述的套件，其中所述第一组成部件包括三个轴承，并且所述第二组成部件包括三个定位点。14.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中在所述阵列的每个电极上设置有导电液体的单个液滴。15.根据权利要求14所述的套件，其中所述液滴的在电极上的高度为20μm或更小，可选为10μm或更小，进一步可选为5μm或更小。16.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中所述阵列的电极数量大于100，可选为大于1000，进一步可选为大于10,000，再进一步可选为大于100,000。17.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中所述电连接器阵列和所述电极阵列分别设置在第一主体和第二主体中。18.根据权利要求17所述的套件，其中，所述电极设置在所述第二主体的表面处。19.根据权利要求17或18所述的套件，其中所述多个电连接可以通过使所述第一和第二主体的相应表面接触或靠近而形成。20.根据权利要求17至19中任一项所述的套件，其中所述第一和第二主体各自的表面是平面。21.根据权利要求17至20中任一项所述的套件，其中所述第一和第二主体包括对准装置，以便当形成所述电连接时，基本上防止所述两个表面之间的横向移动。22.根据权利要求21所述的套件，其中所述对准装置设置在每个相应主体的表面上。23.根据权利要求21或22所述的套件，其中所述对准装置允许所述电连接器阵列和所述电极阵列接触，因而当它们接触时可以彼此偏移，并且其中所述阵列之间的所得电连接的数量小于各个阵列的电连接器或电极的数量。24.根据权利要求17至23中任一项所述的套件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱夫·加文·布朗，詹森·罗伯特·海德，马克·大卫·杰克逊，保罗·雷蒙德·麦可凯特，乔纳森·爱德华·麦肯德里，理查德·肯尼思·约翰·威尔特希尔，
申请(专利权)人：牛津纳米孔技术公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB