微流体装置制造方法及图纸

一种用于微流体装置的基底，包括：至少一个微流体结构和凸起支撑结构，微流体结构在基底的上表面处具有至少一个进入端口；凸起支撑结构布置在上表面上邻近每个进入端口并围绕进入端口，凸起支撑结构部分地覆盖基底上表面，第一凸起支撑结构具有用于容纳粘合剂以安装微流体构件的上表面，该微流体构件具有与基底的至少一个进入端口对应的至少一个进入端口。一种微流体装置，其包括基底和微流体构件，微流体构件在下表面处具有与基底的至少一个进入端口对应的至少一个进入端口。微流体构件利用施加在至少一个第一凸起支撑结构和/或第二凸起支撑结构的上表面与微流体构件的下表面之间的粘合剂安装在基底的顶部上。

Microfluidic device

A substrate for a microfluidic device, including at least one micro fluid structure and a protruding support structure. The microfluidic structure has at least one entry port at the upper surface of the base; the prop support structure is arranged on the upper surface adjacent to each entry port and around the entry port, and the protruding support structure is partially covered with the base. On the upper surface, the first protruding support structure has an upper surface for holding an adhesive to install a microfluidic member, which has at least one entry port corresponding to at least one entry port of the base. A microfluidic device consisting of a substrate and a microfluidic member that has at least one entry port corresponding to at least one entry port on the lower surface at the lower surface. The microfluidic member is mounted on the top of the substrate using an adhesive imposed on the upper surface of at least one first protruding support structure and / or the upper surface of the second protruding support structure and the lower surface of the microfluidic member.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体装置
本专利技术涉及一种微流体装置、一种用于微流体装置的基底和一种制造微流体装置的方法。
技术介绍
微流体装置是能够处理少量化学物质、生物化学物质或生物物质的装置，即用于其分析的装置。微流体装置可以包括微流体通道、阀和其它结构(包括传感器和用来操作的电路)。复杂的结构可以构建在例如尺寸为微米量级的半导体构件上。微流体装置可以以具有微机械加工的基底和机械地、流体地并且电连接到基底的微流体构件的两部分形式构建。通常，基底包括微机械加工的通道板。通常，微流体构件包括微机械加工的流体芯片。将微流体构件安装在基底上的常用方法称为倒装芯片技术。在倒装芯片技术中，基底和微流体构件中存在的机械结构、微流体结构和电气结构可以通过在彼此面对的相应部件的表面中相互对应连接来连接。此种连接包括微流体通道的相应进入端口、以及机械连接和电连接，微流体通道贯穿基底并且在微流体构件中延伸。微流体装置可以有利地用于高温应用中，诸如气相色谱法，其中，当受到温度变化时，流体连接和电连接的鲁棒性起到了关键作用。在此种应用中，流体连接通常应该是气密的，通常高达5巴并且没有泄漏率或泄漏率非常低，并且电连接应该是低欧姆的。通常，组件应保持完整的温度范围为-20至+200℃。为了进行如上所述的机械和流体连接，微流体构件和基底可以使用粘合剂层进行连接。粘合剂层可以通过使用夹在基底和微流体构件之间的预成型层，或者通过将粘合剂施加到被指定用于将部件机械地连接在一起的机械结构来形成。电连接可以通过使用导电凸块(例如夹在两个相对表面之间的相应接触垫之间的金凸块)来实现。当微流体构件安装在基底上时，导电凸块电结合到相应接触垫。通常，微流体装置可以具有3至15mm量级的尺寸，但是可以应用更大或更小的尺寸。微流体装置中的电连接的尺寸通常可以在50至300微米的范围内，而微流体进入端口的尺寸可以在50至1500微米的范围内。利用如此小的尺寸，微流体进入端口和其相关联的通道用作毛细管。利用具有如此小尺寸的结构将微流体构件粘附地连接到基底上需要施加粘合剂，该粘合剂待图案化并在基底和微流体构件之间进行精确对准。未对准和过量的粘合剂可能会由于其毛细作用导致粘合剂从机械连接结构溢出到基底和/或微流体构件的功能部件，由此不利地影响它们的功能。解决该问题的一种方法是通过以图案化粘合剂预成型件的形式施加粘合剂。但是，这需要额外的构件(即预成型件)，该构件还需要精确的图案化、定位和对准。此外，以这种方式形成粘合剂结合需要对微流体构件和基底施加相当大的压力，这可能导致机械应力或者甚至损坏任一微流体部件。另一个缺点是，在组装期间空气可能被捕获在预成型件和构件的表面之间，从而导致差的粘合性。在本领域中，垫圈已被用于密封微流体通道并防止密封剂(即粘合剂)溢出到这些通道和端口中，从而损害微流体功能和完整性。垫圈的使用也需要单独的构件(即垫圈)，该构件也需要定位和对准。此外，此种垫圈需要机械应力来执行所需的密封。此外，在本领域中，例如，如美国专利No.8916111中所描述的，粘合剂被施加在基底和微流体构件之间的空腔中作为底部填充物，以提供这些部件之间的附加结合强度。然而，该解决方案与温度变化所需的鲁棒性不相兼容。用于此目的的粘合剂与基底材料之间的热膨胀系数之间的差异可能引起基底与微流体构件之间的机械张力并引起在基底或微流体构件内的结合的后续释放和/或微流体结构的后续泄漏。被捕获在空腔内相对较厚的粘合剂层(即底部填充物)中的气泡也可能膨胀并导致在热循环期间基底和粘接到基底的微流体构件之间的结合的断裂。有时，这被称为爆米花效应。微流体构件的分层或剥离从局部释放开始，然后其传播通过基底表面和微流体构件之间的粘合剂层的较大部分。在流体连接和电连接的组合的情况下，由于用于电连接的接触凸块的材料(诸如金和硅)具有不同的热膨胀系数，所以将发生热应力。通常，由于金凸块中的应力过高，存在失去电连接的风险。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服如上所述的问题和缺点。该目的在用于微流体装置的基底中得以实现。基底包括至少一个微流体结构和第一凸起支撑结构，微流体结构在基底的上表面处具有至少一个进入端口，第一凸起支撑结构布置在上表面上邻近每个进入端口并围绕进入端口。第一凸起支撑结构部分地覆盖基底上表面。第一凸起支撑结构具有用于容纳粘合剂以安装微流体构件的上表面，该微流体构件具有与基底的至少一个进入端口对应的至少一个进入端口。进入端口是基底上表面或微流体构件下表面中的开口，其分别为构件本体的基底本体上或内的微流体结构提供流体通路。微流体结构可以包括微流体通道、导管、传感器、阀等等。第一凸起支撑结构对至少一个进入端口包围优选地通过不间断的方式，不留下横向开口。这用于密封进入端口，并且从而将相关的微流体通道从基底表面进行密封。在施加粘合剂之后，微流体构件可以随后被安装在粘合剂层的顶部上。微流体构件在下表面具有对应的端口，以与基底的端口匹配。这也被称为倒装芯片设计。这种解决方案的一个优点是粘合剂可以在不对准的情况下施加在这些表面上。在安装时，微流体构件需要与凸起支撑结构对准，因此粘合剂的施加是相对直接的。粘合剂的流动被限制在凸起支撑结构的上表面，从而防止溢出到基底和/或微流体构件的功能部件。在安装后，凸起支撑结构和粘合剂一起形成基底和微流体构件之间的机械和流体连接。此外，凸起支撑结构和粘合剂在基底与微流体构件的相应端口之间形成密封连接。除了第一凸起支撑结构之外，基底还包括：-至少一个第二凸起支撑结构的图案，其具有与凸起支撑结构基本相同的高度，至少一个第二凸起支撑结构具有用于容纳粘合剂以安装微流体构件的上表面，其中，-图案占据基底的上表面的未被第一凸起支撑结构和/或至少一个进入端口覆盖的那部分。第二凸起支撑结构(即附加凸块)为待安装在基底顶部上的微流体构件提供附加的机械支撑。第二凸起支撑结构不提供对相应端口之间的流体连接的密封。在俯视图中，第二凸起支撑结构可以具有正方形、矩形或圆形的形状。圆形的第二凸起支撑结构或凸块可能甚至更好地考虑了诱导应力和粘合剂的应用。第二凸起支撑结构的图案提供了整个基底表面上的机械张力的扩展。通过施加与第一凸起支撑结构中相同的粘合剂，基底和微流体构件之间的空腔中不需要另外的粘合剂来提供其足够的结合。因此，防止了由于另外的粘合剂和基底材料之间不均匀或不相等的膨胀系数引起的机械应力。最小量的粘合剂被直接施加到第二凸起支撑结构的顶部上，因此不需要将粘合剂流动到需要进行结合的区域。由此，防止了空腔的污染、过早固化、不期望的填充等。由于粘合剂接触面积小并且与粘合剂边缘的距离短，所以空气在粘合剂层中的封闭是不太可能的。由于没有使用底部填充物，凸块之间的压力总是释放到环境压力。在一个实施例中，凸起支撑结构具有宽度和高度。优选地，宽度具有在高度尺寸的1至10倍的范围内的尺寸。在一个实施例中，至少一个第二凸起支撑结构的图案包括第二凸起支撑结构之间的凹槽。凹槽可以通过例如光刻、蚀刻、激光烧蚀或其它技术容易地形成，以实现尺寸上的微米精度，其中基底的顶表面材料被去除以形成凹槽。凹槽防止空气被捕获在组装构件之间的气穴中。由于第二凸起支撑结构的图案中的凹槽，图案具有不连续或间断的特性。避免了大的表面积。因此，减小了在基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微流体装置的基底，所述基底包括：‑至少一个微流体结构，其在所述基底的上表面处具有至少一个进入端口；‑第一凸起支撑结构，其布置在所述上表面上邻近每个进入端口并围绕所述进入端口，所述第一凸起支撑结构部分地覆盖所述基底上表面，所述第一凸起支撑结构具有用于容纳粘合剂以安装微流体构件的上表面，所述微流体构件具有与所述基底的所述至少一个进入端口对应的至少一个进入端口；所述基底还包括：‑至少一个第二凸起支撑结构的图案，其具有与所述凸起支撑结构基本相同的高度，所述至少一个第二凸起支撑结构具有用于容纳所述粘合剂以安装所述微流体构件的上表面；其中，‑所述图案占据所述基底的所述上表面的未被所述第一凸起支撑结构和/或所述至少一个进入端口覆盖的那部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.24 NL 10414071.一种用于微流体装置的基底，所述基底包括：-至少一个微流体结构，其在所述基底的上表面处具有至少一个进入端口；-第一凸起支撑结构，其布置在所述上表面上邻近每个进入端口并围绕所述进入端口，所述第一凸起支撑结构部分地覆盖所述基底上表面，所述第一凸起支撑结构具有用于容纳粘合剂以安装微流体构件的上表面，所述微流体构件具有与所述基底的所述至少一个进入端口对应的至少一个进入端口；所述基底还包括：-至少一个第二凸起支撑结构的图案，其具有与所述凸起支撑结构基本相同的高度，所述至少一个第二凸起支撑结构具有用于容纳所述粘合剂以安装所述微流体构件的上表面；其中，-所述图案占据所述基底的所述上表面的未被所述第一凸起支撑结构和/或所述至少一个进入端口覆盖的那部分。2.根据权利要求1所述的基底，其中，所述第一凸起支撑结构不间断地围绕所述进入端口。3.根据权利要求1或2所述的基底，其中，所述第一凸起支撑结构具有宽度(W)和高度(H)，所述宽度(W)尺寸大约在所述高度(H)尺寸的1至10倍的范围内。4.根据前述权利要求中任一项所述的基底，其中，所述至少一个第二凸起支撑结构的所述图案包括所述第二凸起支撑结构之间的凹槽。5.根据权利要求4所述的基底，其中，所述图案基本上是规则图案。6.根据前述权利要求中任一项所述的基底，其中，所述基底材料是诸如硅的半导体材料。7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的基底，其中，所述基底材料是选自下组的低腐蚀性材料，所述组包括：玻璃、石英、塑料、环氧树脂。8.一种微流体装置，其包括：-根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫拉尔杜斯·约翰尼斯·伯格，约翰·格哈德斯·玛丽亚·毕扬，狄俄尼索斯·安东尼厄斯·彼得鲁斯·奥德詹斯，哈尔姆·贾恩·维尔德恩，
申请(专利权)人：麦莱有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL