一种微流控结构，包括：包含有源流控器件（４）的第一层（１）；包含互连通道（６）的第二层（３），所述互连通道用于将器件（４）连接至流体源和／或出口和／或另一器件；和用于限定至少一个通孔（５）的中间层（２），所述通孔在器件（４）和互连通道（６）之间限定流体通路，其中穿过器件（４）的所述流路与互连通道（６）大体平行。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
近年来流体回路的微型化是个受到相当大重新关注的领域。在固态半导体出现之前首先将它们开发用于逻辑器件，例子是US3，495，604 和US3，495，608。在这里于单层的单个表面内形成逻辑器件和它们的互 连体(interconnect),并且由衬垫或其它层的背面来密封。最近存在 重新关注，特别对于流体分析的微型化，从而减小样品尺寸并使得可 以使用 一次性分析片，该分析片类似于安装到使用点(point-of-use ) 设备内的信用卡。受到较少关注的是使用微流控来用于乳液、聚合物 珠等的制备，由此通过大规模并行操作可重复在微级或纳级上的合成， 以形成商业规模。有许多潜在优点，这些优点包括与研究工艺同样 精确的大规模生产工艺和可能的极充分混合以例如制备乳液而不需大 的能量输入。多层微流体的制造方法的例子示于马里兰大学2003年秋 ENMA490，其可在如下找到http:〃www.mne.uind.edu/ugrad/courses/490 materials design/490fall_2003/e薩a490_fal12003_fi肌l_projectresults/final-report國enma490-fall2003.pdf该方法描述了具有在两个层上的互连体和在中间层内的通孔 (via)的三维互连结构，其使用堆叠到硅片上的PDMS和SU8层通 过模塑来形成。方法的实例是，使用可能具有某些所需性能(例如韧 性、廉价性、平整性)的基体材料例如硅或玻璃，然后用薄涂层或层 向其添加层或对其选择性涂敷。另一方法是使用如GB2395357A中那样的所需材料的基底。在这 里制得了氟化聚合物基底，并对其进行等离子蚀刻以形成结构。这是 基于半导体片模型，其中用硅片形成硅器件。该方法在确保材料完整性的同时，加工聚合物基底却存在许多问题。另一相关方法是在基体 例如硅内形成结构，随后以这种方式涂敷它们的表面，即通过用氟化 聚合物涂敷，以致于添加满足器件要求的表面和与流体接触的互连层 表面。该方法存在许多问题，相当重要的是将非平面表面涂敷成具有 粘性完好的、高质量的和一致的厚度在目前是困难的或不可能的。
技术实现思路
本申请人已想到，再一所需的制造方法是使用预层压基底并进一步层压来形成与互连层(interconnect levels )分开的有源器件层(active device layers )，互连层形成在与该器件分开的层内，并且通过通孔将 该器件连接至互连体。对于较高的器件密度，可获得多个器件层 (device levels )和互连层的堆叠，以提供紧凑和方便的大量微流控器 件的高通量阵列。还应理解的是，流控器件对包括诸如它们的能级、平滑度/粗糙度、 形状等特性的表面极为敏感。所使用的材料在大多数情况下应至少不 污染流体(除非需要)，应长期耐久并且优选为由管理机构已核准的标 准材料。因此，例如本申请人优选食品药品管理局(FDA)核准的结 构材料，而不是可能另外需要涂敷以满足FDA或等同机构准许的易于 加工的材料。然而，可能希望的是，至少选择性地修饰表面以产生紊 流，使得能够将功能性部件附加至该器件或者以某种方式向该器件添 加或产生功能性。本申请人提出制造或选择由层压材料组成的预制基底。这些层压 材料由就图案化加工例如等离子蚀刻而言性能显著不同的平面层组 成。某些层可以是供以牺牲的和/或某些层可以不实质性接触流体，因 此不需要具有与流体有关的所需性能。例如用于半导体片制造的公知工艺可以用于对层压材料的一个面 (上面)内的器件和另一个面(下面)内的互连结构进行图案化。然 后形成衬垫层，该衬垫层可以是单独的层或同一层压材料的一部分。 然后用中间插入的衬垫层将层压材料互相堆叠，使得上部器件层面向 着下部互连层，其中衬垫层在其二者之间限定互连体。应当理解，衬垫层可位于层压材料内、同一层压材料的上层和下 层之间。还应当理解，由此形成的通道可用于组成流体、可能包含形成的 珠或小滴的输出流体和不直接是工艺的 一部分例如提供热控制的流 体。微流控器件内工艺流体的热管理特别适用于聚合物基底，因为这 些材料的热传导性低。这起初似乎违反直觉，但正是该低热传导性使 器件的分开的区域得以维持在不同温度而没有过多的热通量。例如这 种概念不适用于硅基器件。虽然下面描述的热交换器结构可作用于基 于硅或玻璃的器件，但其不可适用于维持同一基底的分开的区域在不 同温度。形成层压材料一部分的硬掩模层的选择可能是重要的，其中硬掩 模层使得用于流控应用的合适材料得以成功加工。优选的硬掩模是传 导性的，使得能够静电箝位，使得能够基底背面增压，以改善到热控 基底卡盘的热传导性。如GB2395357中所述，氟化聚合物的等离子蚀刻需要大量的离子 轰击，并且这产生了不易于消散在聚合物基底中的热。其结果是聚合 物基底熔化，或者低得多的输入功率水平导致了緩慢蚀刻。在基底的 背面或接近基底的背面没有传导层的静电箝位是不可能的，即使机械 箝位其益处也是有限的，因为热输入来自基底正面上的等离子，并且 热消散主要是从基底的背部至卡盘。甚至在极低的温度下运行卡盘， 其作用也是有限的。GB，357描述了卡盘的低温冷却，但没有有效地将 基底夹到卡盘上，并且从基底的正面至背面的聚合物厚度大，有效冷 却差。遗憾的是，聚合物必须为某一最小厚度，以具有足以保持平整 和可被操作的刚性。如果基底太薄，其将不会平整，将因此具有甚至 更差的到冷却卡盘的热传导性，并且等离子加工实际上是不可能的。因此本申请人可使用由总厚度小于5mm的传导和绝缘的聚合物 层组成的层压基底，其中优选3mm或更小的厚度，最优选约1.6mm 的厚度。合适的层压材料是在任一个面或优选两个面上具有金属例如铜或镍的PTFE微波电路板。为了在一个面上形成器件，按照本领域 公知那样对该面进行图案化和蚀刻，优选使用金属作为硬掩模。相对 的面图案化和蚀刻有互连结构。然后可以将通孔图案化和蚀刻，所述通孔将一个面上的器件连接 至另一个面上的互连结构，优选从互连侧起图案化和蚀刻，使得器件 侧和互连侧之间的基底本身为衬垫层。还可形成穿过基底的流道 (galleries),其将堆叠基底的互连层互相连接。另外地或可选择地， 形成衬垫层并且将其插入到两个基底的上下面之间。在衬垫层内形成 孔之前或者之后，优选将该衬垫层结合至基底的至少上面或下面，所 述孔选择性地将器件连接至互连结构。器件或互连体可被蚀刻成材料的厚度，通过参照时间或终点信号 可终止蚀刻加工。通过使用层压材料包括隐埋层或用作"止蚀层"的 层可获得该终点，并且可减緩或终止蚀刻。如果使用该止蚀层，在使 用成品基底之前，可通过合适的湿法或干法将该层保留或(至少部分) 移除。选择是否保留该止蚀层，是根据器件对它可能接触的流体的适 宜性和该器件的终端应用。可参考有关机构制定的准许材料目录，表 面能、污损、过滤、吸收和实际上任何有关的性质。通过使用集成电路工业中所开发的标准单元设计规则，可有利地 设计出大量器件，并且因此可以将大量的有源器件(active devices) 例如乳化器、混合器等组装到基底上。例如，用100 x 200微米的通孔 和尺寸为200 x 600微米且每个单元具有两个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有物理各异层的微流控结构，包括：包含有源流控器件的第一层；包含至少一个互连通道的第二层，所述互连通道用于将所述器件连接至流体源和／或出口和／或另一器件；和用于限定至少一个通孔的中间层，所述通孔在所述器件和所述互连通道之间限定流体通路，其特征在于：穿过所述器件的流路与互连通道大体平行。
【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：GR格林，CD布兰彻尔，
申请(专利权)人：阿维扎技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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