制造小型化的容积装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制造小型化的异构容积装置的方法，所述装置包括集成到支撑基体内的至少一个元件和它的连接。所述基体通过直写式沉积技术形成，该沉积技术包括选择性地沉积连续的流体形式的材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微技术元件的组装领域。它尤其涉及一种，该装置具有电学功能和/或光学功能和/或流体功能，也就是异构装置(heterogeneous device)。本专利技术还涉及由此而获得的装置。
技术介绍
本专利技术尤其有利地适合于例如文件WO 03/035386中描述的用于化学或生物分析的装置的制造。这种小型化的异构装置被设计为单一或多种用途，例如用于医学诊断或植入人体内。在微
，大多数组装技术的目的是为了在一个或相同的基片上将最大可能数目的元件以最低的成本结合和互连，同时使其最终的整体尺寸最小化。元件的致密化最初是平面内的致密化。当前，它已经逐渐变为空间内的致密化，即元件的堆叠。一个方法包括在最初平的柔性基片上组装所述元件，接下来通过折叠，形成堆叠并获得大致平行六面体形状的模块。另一个方法包括堆叠具有金属化边缘的刚性基片，以在各种层之间获得连接，并接下来将它们层压起来，以形成整体式的组件。然而，这些技术受到导电轨道的最小宽度(当前大约为100微米)的限制，这成为将装置进一步致密化的障碍。此外，基片的生产和元件的组装构成两个独立的操作，在供给和后勤(logistics)方面会导致很多问题。最后，应当指出，这些方法不适于光学或流体元件，例如波导，光学显微分光计或微型流体通道的集成。然而，这些元件与电子元件结合起来已经越来越多地应用于复杂的异构装置中，并且尤其是医学和生物学的应用。已经存在的制造这些异构装置的方法的一个例子是“PCB”方法。如上述文件中描述的“PCB”制造方法，采用了印刷电路技术在便宜的基片上制造集成了光学或流体元件以及电子元件的复杂装置。然而，该技术是相对昂贵和复杂的，这是因为它涉及许多抗蚀剂(resist)或铜的沉积步骤，其中交替有需要特殊的专业知识和设备的光刻、蚀刻或钻孔步骤。制造复杂装置的方法包括沉积聚合物层的技术和光刻法技术，还在US 6136212和US 6632400中已有描述。这些方法具有与PCB方法相同的缺点。文件US 2002/079219描绘了一种微型流体装置，其包括具有通道和槽的基体。通过喷墨印刷的方法在所述基体中形成电气元件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于制造异构容积装置的简单、紧凑和新颖的技术，同时还使用了喷墨印刷技术，完全不同于印刷电路技术中采用的方法。更确切地，本专利技术涉及用于制造小型化的异构容积装置的方法，所述装置包括集成在支撑基体中的至少一个元件和它的连接。该方法的特征在于，所述基体由直写式沉积技术形成，包括以流体的形式选择性地沉积连续的材料层。有利地，所述元件或所述连接可以-或者在制造过程中采用标准组装技术集成到所述基体中的没有材料的并且专为此目的而预留的位置上；-或者通过所述沉积技术直接地沉积在所述基体内；-或者通过使用所述沉积技术沉积牺牲物质的步骤，然后使用移除该物质的步骤，形成于所述基体内。此处应当指出，通过蜡基喷墨印刷在基片上形成流体连接的方法已经在文件US 2004/0115861中描述了。然而，该方法不允许通过使用直写技术制造所讨论的容积装置的基体，而只能制造其微通道。本专利技术还涉及包括集成于支撑基体内的至少一个元件和连接的异构容积装置。该装置的特征在于，所述基体是整体式的。附图说明通过下文中结合附图的描述，本专利技术的其他特征将变得更加清楚，其中图1示出了异构装置的透视图；图2是位于基片载体上的异构装置的分层视图；和图3是沿图1中的装置的AA线的横截面视图。具体实施例方式图1中所示的异构装置例如是包括连接在一起的容积集成元件(volume-integrated component)和通过电学、光学和流体连接从表面可进入的装置。例如，这些元件可以是简单的元件，即电气元件或者光学元件或者流体元件，诸如电阻元件、光栅或用于混合流体的腔。它们还可以是复杂的元件，例如光电子类元件，诸如光调制器，或光学-流控-电子类元件，诸如光学显微分光计，或者流体-电子类元件。这些连接用于传递电或光信号或传递流体形式的材料，典型地是电轨道、透明部分或波导，或水平的或竖直的通道。图1中示出了矩形的并且具有20mm×10mm典型尺寸的装置，在其上表面上具有光入口10、两个电连接11和12、和用于循环待分析的流体的流体入口13和流体出口14。它在下表面上还包括三个电连接15，16和17。如果该装置用于植入人体，它将被封装在由人体组织良好接受的生物相容的材料制成的壳体18中。图2中所示的该装置的分层视图可更好地理解其结构和生产过程。在该装置内的容积中包括两个元件19，20以及它们的连接，这些不同的元件被集成在用作三维基片的一体式(one-piece)支撑基体内。元件19是光电型元件，它的连接是光电型连接。元件20是光学-流控-电子元件，其连接是光、电和流体类型的连接。在该容积之内，三条导电轨道21，22和23，两条流体通道24和25和波导26用于将这些元件互连。此外这些不同的元件还通过两个上部电触点11和12、三个下部电触点15，16和17、和两条流体连接13和14和光连接10连接到外侧。电轨道21和22分别将元件19连接到下部电触点15和16。电轨道23以相同的方式将元件20连接到下部电触点17。上部电触点11和12连接元件19。光入口10在元件19和外侧之间提供光链接，同时流体入口13和出口14分别连接到流体通道24和25。后者与元件20接触并使待分析的流体流过该元件。最后，波导26用作元件19和20之间的光链接，元件20非直接地连接到光入口10。用于制造该容积异构装置的技术是一种添加型技术。一方面，它包括在有用的点上沉积一定量的选定材料，从而形成固体区域，例如基体、波导或电轨道，另一方面，它包括沉积在随后的步骤中移除的牺牲材料，以形成空的区域，例如所述流体通道。例如，直接印刷或写入式的各种沉积方法是，在WO 02/47447A1中描述的喷墨印刷，微型分配(micro-dispensing)和激光印刷，也就是通常公知的激光直写技术。喷墨印刷包括将待沉积的材料的微滴，以可控制的方式和很高的精确度，用具有非常小的直径(小于50微米)的喷口喷射到基片上。具有几个头部或多个头部的系统用于分配各种材料。微型分配利用在基片附近运动的微量吸液管或毛细管，从而以流体的形式沉积材料。最后，激光直写可将待沉积的基片区域内的固体汽化。所用的材料可以是用于绝缘部分的聚酰亚胺(polyimides)，用于导电部分的导电聚合物或导电墨，用于波导的具有光学性能的聚合物，和用于微流体通道的牺牲材料。所述材料是通过在具有牺牲层的基片载体上连续地经过而沉积的，在该过程的结束时，所述牺牲层的消除将允许将所述装置从基片上分离。这些层典型地具有1至500微米的厚度，并且彼此叠置，从而产生所述装置的容积。存在于所述装置中的各种元件可通过直写技术直接地制造或使用标准组装方法在沉积过程中集成到该装置中。图2中所示的异构装置的分层视图示出了制造这种装置的顺序的一个例子。图2A第一制造步骤包括提供覆盖有牺牲层28例如铝层的基片载体27。所述基片例如可以是直径20cm的圆形硅片或玻璃板，在该基片上同时地制造各种设置。图2B具有约20微米厚度的层29由可生物相容的聚合物制成，用于形成装置的壳体18。层29和三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造小型化的异构容积装置的方法，所述装置包括集成到支撑基体（３０，３４，３６）内的至少一个元件（１９，２０）和它的连接（１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，２１，２２，２３，２４，２５，２６），其特征在于，所述基体（３０，３４，３６）通过直写式沉积技术形成，该沉积技术包括选择性地沉积连续的流体形式的材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M罗沙，L勒迈尔，
申请(专利权)人：沃尔特罗尼克技术瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[]