流體模塊永久堆疊件組件和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種流體模塊的組裝堆疊件，包括組裝成堆疊構(gòu)造的至少第一和第二流體模塊。第一流體模塊具有第一和第二主平坦表面并封圍第一流體通道，第一流體通道從第一通道入口向第一通道出口延伸穿過其中，第一通道出口位于第一流體模塊的第二主平坦表面上。第二流體模塊也具有第一和第二主平坦表面并封圍第二流體通道，第二流體通道從第二通道入口向第二通道出口延伸穿過其中，第二通道入口位于第二流體模塊的第一主平坦表面上。第一流體模塊的第二主平坦表面與第二流體模塊的第一主平坦表面間隔開并通過融合于其間的至少三個(gè)分開的玻璃或玻璃-陶瓷墊結(jié)合在一起，且至少三個(gè)墊包括沒有通孔的至少一個(gè)墊和具有通孔的至少一個(gè)墊，通孔形成第一流體通道與第二流體通道之間的密封流體互連。還公開了一種形成組裝堆疊件的方法。
【專利說明】流體模塊永久堆疊件組件和方法
[0001]本申請(qǐng)根據(jù)U.S.C.§119要求2011年11月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/565136號(hào)的優(yōu)先權(quán)益，本申請(qǐng)所依賴的內(nèi)容以參見的方式納入本文。
[0002]領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的領(lǐng)域是連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器，尤其是具有大致平坦主表面的、采用玻璃或陶瓷流體模塊的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器，以及將這種流體模塊作為連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器組件的一部分堆疊和流體密封的裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0004]由玻璃或陶瓷或類似材料制成的流體模塊組成的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器通常涉及提供諸如混合和駐留時(shí)間的基本功能的大量流體|旲塊。
[0005]圖1和2(現(xiàn)有技術(shù))是可使用流體模塊14的示例的橫截面。流體模塊14可選配地包括多個(gè)襯底220，一般如圖頂部所示至少為四個(gè)，但如果需要的話可包括更多個(gè)，直到總共“k”個(gè)，如圖1的左邊標(biāo)記的。在多個(gè)襯底220的每個(gè)相鄰對(duì)之間，限定了模塊14的層230，使得存在多個(gè)層230，一般最少三層，且任選更多層，并且直到總共k-Ι層，如圖1右邊標(biāo)記的。襯底220彼此接合且通過壁234彼此相對(duì)支承(為了便于觀看，沒有標(biāo)記所有的壁)，一些壁被圖的橫截面切割，如由交叉陰影所指示的?？韶灤┮r底220中的一個(gè)或多個(gè)的入口和出口孔264、265提供對(duì)在層230中的一個(gè)或多個(gè)中或者穿過其中限定的熱控制流體路徑240的外部接入，在這種情況下是穿過層230的兩個(gè)層232。如果需要的話，可使用替換的接入路線，諸如穿過壁234的孔或間隙(未示出)，來代替或附加于孔264。
[0006]圖2是圖1的模塊14的另一個(gè)橫截面，該橫截面在與圖1的平面不同但平行于圖1的平面中獲得。在圖2的橫截面中，可以看到入口和出口孔282、283，它們提供穿過襯底220對(duì)穿過裝置的層230中的一層或多層限定的處理流體路徑250的接入，在這種情況下是穿過一個(gè)層231。處理流體路徑250可包括一個(gè)或多個(gè)附加的入口端口或孔282 (在圖1和2未示出的橫截面中)，使得在處理流體路徑250內(nèi)兩個(gè)或更多個(gè)處理流體可接觸和/或混合和/或反應(yīng)在一起。如果需要的話，在處理流體路徑250的輸出端上也可包括一個(gè)以上的出口端口或孔283，使得處理流體可在離開裝置210時(shí)分開。
[0007]各種材料和方法可用于形成圖1和2所示類型的微結(jié)構(gòu)14或微流體裝置210，包括同時(shí)將壁和平坦部分或襯底生產(chǎn)為一件的方法。另外的方法包括例如題為“Method forMaking Microfluidic Devices and Devices Produced Thereof (制造微流體裝置的方法及其制造的裝置)”的專利 N0.EP1964817 以及題為“Powder Inject1n Molding of Glassand Glass-Ceramics (玻璃和玻璃-陶瓷的噴粉成形)”的專利公開N0.US2007/0154666、以及專利 US7007709 “Microfluidic Device And Manufacture Thereof (微流體裝置及其制造)”中公開和描述的方法。
[0008]在需要較長(zhǎng)駐留時(shí)間或較大容量的情況下，給定模塊14中的層數(shù)“k”可增加。但從設(shè)計(jì)靈活性和成本觀點(diǎn)來看在每個(gè)模塊內(nèi)具有較少層的標(biāo)準(zhǔn)模塊14的幾種設(shè)計(jì)，且使用聯(lián)接在一起的這些標(biāo)準(zhǔn)模塊來形成任何所需的反應(yīng)器構(gòu)造是理想的。在使用標(biāo)準(zhǔn)各個(gè)流體模塊的情況下，它們可通過采用O形環(huán)密封件的機(jī)械連接件聯(lián)接在一起。這非永久性流體模塊堆疊仍然需要在每個(gè)模塊之間的密封件和局部壓縮，存在附加成本和附加可能的泄露點(diǎn)。為了減少互連次數(shù)且出于緊湊原因，各個(gè)流體模塊的永久連接和永久堆疊是理想的。
[0009]本發(fā)明提供一種從成本和性能觀點(diǎn)來看可行的流體模塊的永久堆疊的方案，其在單個(gè)工藝中既提供流體密封又提供結(jié)構(gòu)支承，形成流體模塊的永久牢固和密封堆疊件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種流體模塊的永久組裝堆疊件，該堆疊件包括組裝在堆疊件內(nèi)的至少第一和第二流體模塊，第一流體模塊具有第一和第二主平坦表面并封圍第一流體通道，該第一流體通道流體地連接到位于其第二主平坦表面上的第一開口，第二流體模塊也具有第一和第二主平坦表面并封圍第二流體通道，該第二流體通道流體地連接到位于第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)上的第二開口。第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的至少一個(gè)墊融合在流體模塊之間從而將第一流體模塊的第二主平坦表面與第二流體模塊的第一主平坦表面永久地連接。至少一個(gè)墊(50)包括通孔，該通孔定位成使得通孔形成連接到第一流體通道的第一開口與連接到第二流體通道的第二開口之間的密封流體互連，且第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料制成的板定位在第一流體模塊的第二主平坦表面與第二流體模塊的第一主平坦表面之間并圍繞至少一個(gè)墊。
[0011]下面將描述本發(fā)明的其它實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1和2(現(xiàn)有技術(shù))是可用在本發(fā)明環(huán)境中的類型的流體模塊的剖視示意圖。
[0013]圖3是用于本發(fā)明環(huán)境中一種類型的流體模塊的立體圖；
[0014]圖4是沿圖3的線A截取的圖3的模塊的實(shí)施例的剖視圖。
[0015]圖5是沿圖3的線B截取的圖4的實(shí)施例的剖視圖。
[0016]圖6是沿圖3的線C截取的圖4和5的實(shí)施例的剖視圖。
[0017]圖7和8分別示出沿圖3的線B和C截取的剖視圖中圖3的模塊20的替代實(shí)施例。
[0018]圖9是根據(jù)本發(fā)明一方面的系統(tǒng)或套件的各部件的組合平面圖和立體圖。
[0019]圖10和11分別是永久組裝之前和之后根據(jù)本發(fā)明另一方面的流體模塊的永久堆疊件的正視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)詳細(xì)參照示出本文總體描述的方法和裝置的某些示例的附圖。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部分。
[0021]圖3是理想地用在本發(fā)明的方法和形成的裝置內(nèi)的一種流體模塊20的立體圖。至少一個(gè)、理想的是多個(gè)流體通道(圖3中未示出)延伸穿過模塊20，經(jīng)由定位在模塊20的第一主平坦表面22(圖中的上主表面)上的開口 27進(jìn)入。至少一個(gè)、理想的是多個(gè)流體通道較佳地在其第二主平坦表面(圖3的立體圖中不可見的模塊20的下部主表面)上通出模塊20。開口 27理想地都定位在一組標(biāo)準(zhǔn)位置L，或在其子集內(nèi)，且它們理想地與第二主平平坦表面上開口的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)位置(圖3中不可見)同心定位。
[0022]圖4-8示出類似于圖3的流體模塊的各實(shí)施例的各方面的剖視圖。圖4示出如圖3中指示的剖視圖“A”處截取的模塊20的一實(shí)施例，且在圖4中可見具有在模塊20的第二主平坦表面24上相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)位置處相應(yīng)同心定位的第一開口 28的一開口 27的不例。模塊20封圍第一流體通道26，該第一流體通道26流體連接到第二主平坦表面24上的第一開口28，如粗線箭頭所示，該通道的各部分位于圖面外。
[0023]圖5示出圖4的模塊20的實(shí)施例但在圖3中所指示的線B處截取的剖視圖。在該剖視圖處，可見封圍在模塊20內(nèi)的另一流通通道34，在模塊20的兩個(gè)最外流體層內(nèi)行進(jìn)的所指示通道路徑通常用于熱控制流體在其中流動(dòng)。流體通道34連接到模塊20的第二主表面24內(nèi)的附加開口 36。
[0024]圖6示出對(duì)圖4和5的模塊20的實(shí)施例替代有用但可選的、沿圖3中指示的線C截取的截面的剖視圖。圖6的剖視圖示出模塊20的第二主平坦表面24內(nèi)又一開口 0，如果模塊20放置在堆疊件內(nèi)，連接到穿通流體通道P的該開口用于將流體通入另一模塊。這會(huì)允許在流動(dòng)路徑稍后的具體位置引入反應(yīng)劑，例如或還允許借助于給定模塊的直接流體通道P對(duì)堆疊件內(nèi)給定模塊的特定強(qiáng)冷卻。
[0025]圖7和8分別示出沿圖3的線B和C截取的剖視圖中圖3的模塊20的替代實(shí)施例。該實(shí)施例示出到模塊20內(nèi)流體通道的通路可怎樣與穿通通道P組合，使得堆疊件內(nèi)的多個(gè)流體模塊共同可選擇性地流體并聯(lián)連接，而不是如圖4和5所示的通道那樣串聯(lián)。這對(duì)于用于熱控制流體的流體通道尤其有益，因?yàn)槎询B件內(nèi)每單位時(shí)間或每單位壓降可穿過每個(gè)模塊的流體量會(huì)增加。
[0026]作為圖9中部分立體圖而部分平面圖表示的一實(shí)施例，系統(tǒng)或套件500設(shè)置成將多個(gè)微流體模塊50形成并永久組裝成流體連接堆疊件，該系統(tǒng)包括多個(gè)微流體模塊(20a，20b)，各具有第一和第二主平坦表面22a、22b、24a、24b (圖中不可見第二主平坦表面24a、24b);—個(gè)或多個(gè)封圍的流體通道(未示出)，各相應(yīng)的通道通過穿過第一和第二主平坦表面(22a，22b, 24a, 24b)中一個(gè)或兩個(gè)的相應(yīng)開口可觸及。套件或系統(tǒng)500還包括多個(gè)玻璃或玻璃陶瓷墊49，包括具有通孔(50，54，58)的墊和沒有通孔￠2)的選配墊，各墊具有獨(dú)特的周界形狀(51)，在該情況下是圓形。系統(tǒng)或套件500還包括多個(gè)薄板(70a，70b)，每個(gè)板具有與多個(gè)墊49的獨(dú)特周界(51)匹配的多個(gè)通孔72。套件中的各模塊(20a，20b)和各板(70a，70b)還構(gòu)造成使得各模塊(20a，20b)的主平坦表面的長(zhǎng)度和寬度尺寸在各板(70a, 70b)的長(zhǎng)度和寬度尺寸的至少10%以內(nèi)。各模塊(20a，20b)在其相應(yīng)主平坦表面(22a, 22b, 24a, 24b)內(nèi)還具有任何開口所定位的一組標(biāo)準(zhǔn)位置(L)(如圖3所示)。此外，穿過各板(70a，70b)的各通孔(72)的位置在數(shù)量和位置上與在模塊(20a，20b)的相應(yīng)主平坦表面(22a，22b，24a，24b)內(nèi)任何開口所定位的一組標(biāo)準(zhǔn)位置(L)匹配。此外，各墊49具有大于各板(70a，70b)的厚度的厚度且其制成材料的軟化點(diǎn)低于制成各板(70a，70b)的材料的軟化點(diǎn)，并低于制成各模塊(20a，20b)的材料的軟化點(diǎn)。
[0027]用于各墊49的專用目前較佳的材料是具有以下質(zhì)量百分比組分的玻璃:
[0028]氧化物重量％
S1261-67
B2O36,5-9
Al2O39-12
CaO3,5-5
BaO12-15
[0029]理想地還具有從31至4010_7/°C范圍的CTE和從930到960°C范圍的軟化點(diǎn)。
[0030]作為本發(fā)明的另一方面，提供永久地組裝流體模塊的堆疊件的方法。將參照?qǐng)D
3-12、尤其參照?qǐng)D10和圖11描述該方法，圖10和11分別示出永久組裝之前和之后堆疊件的正視圖。
[0031]具體參照?qǐng)D12，堆疊件10包括至少第一和第二流體模塊(20a，20b)，且該方法包括提供至少第一和第二流體模塊(20a，20b)，第一流體模塊(20a)具有第一和第二主平坦表面(22a，24a)并封圍第一流體通道(26)，該第一流體通道(26)流體地連接到位于第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)上的第一開口 28，第二流體模塊(20b)也具有第一和第二主平坦表面(22b，24b)并封圍第二流體通道(30)，該第二流體通道(30)流體地連接到位于第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)上的第二開口(32)；
[0032]提供第一玻璃或玻璃陶瓷材料的至少一個(gè)墊(50)，其具有周界(51)并具有通孔
(52)，該第一玻璃或玻璃-陶瓷材料具有第一軟化點(diǎn)和第一厚度；
[0033]提供第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料的至少一個(gè)板(70)，該板(70)具有形狀做成能夠容納至少一個(gè)墊(50)的周界(51)的至少一個(gè)通孔(72)，第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料具有第二軟化點(diǎn)和小于第一厚度的第二厚度；
[0034]將至少一個(gè)墊(50)和至少一個(gè)板(70)和第一和第二流體模塊(20a，20b)堆疊在一起以形成組裝的堆疊件(12)，至少一個(gè)墊(50)和至少一個(gè)板(70)定位在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間，至少一個(gè)墊(50)的通孔(52)與第一和第二開口(28，32)都對(duì)準(zhǔn)，至少一個(gè)板(70)內(nèi)的至少一個(gè)通孔(72)圍繞至少一個(gè)墊(50)的周界(51)；
[0035]在對(duì)組裝好的堆疊件(12)施加壓力的同時(shí)加熱組裝好的堆疊件(12)從而將至少一個(gè)墊(50)永久地融合在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間以形成永久組裝的堆疊件(10)。
[0036]理想地，用在提供至少一個(gè)墊(50)的步驟中的第一材料和用在提供至少一個(gè)板
(70)的步驟中的第二材料選擇成使得第一軟化點(diǎn)低于第二軟化點(diǎn)。
[0037]作為另一替代方面，提供至少第一和第二流體模塊(20a，20b)的步驟還可包括提供第一流體模塊(20a)和提供第二流體模塊(20b)，第一流體模塊具有由第三材料形成的第二主平坦表面(24a)，第二流體模塊(20b)具有也由所述第三材料形成的第一主平坦表面(22b)，所述第三材料具有高于第一軟化點(diǎn)的第三軟化點(diǎn)。
[0038]作為另一替代方面，第一流體模塊(20a)可封圍第三流體通道34，該第三流體通道34流體地連接到位于第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)上的第三開口(36)，而第二流體模塊(20b)可封圍第四流體通道(38)，該第四流體通道(38)流體地連接到位于第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)上的第四開口(40)。在該替代方式中，該方法還包括提供第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的第二墊(54)，該第二墊(54)具有通孔(56)，堆疊步驟還包括將第二墊(54)堆疊在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間，使第二墊(54)的通孔(56)與第四開口(40)和第三開口(36)對(duì)準(zhǔn)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種流體模塊(20)的永久組裝堆疊件(10)。該堆疊件10包括組裝在堆疊件(10)內(nèi)的至少第一和第二流體模塊(20a，20b)。第一流體模塊具有第一和第二主平坦表面(22a，24a)并封圍第一流體通道(26)，第一流體通道(26)流體地連接到位于第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)上的第一開口(28)。第二流體模塊(20b)還具有第一和第二主平坦表面(22a，24a)并封圍第二流體通道(30)，第二流體通道(30)流體地連接到位于第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)上的第二開口
(32)。
[0040]堆疊件10還包括第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的至少一個(gè)墊(50)，該至少一個(gè)墊(50)融合在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間并將兩者永久連接，至少一個(gè)墊(50)包括通孔(52)，該通孔(52)定位成使得通孔(52)形成連接到第一流體通道(26)的第一開口(28)與連接到第二流體通道(30)的第二開口(32)之間的密封流體互聯(lián)。堆疊件10還包括定位在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)和第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間并圍繞至少一個(gè)墊(50)的第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料制成的板(7070a，70b)。此外，第一材料具有第一軟化點(diǎn)，而第二材料具有第二軟化點(diǎn)，且第一軟化點(diǎn)低于第二軟化點(diǎn)。
[0041]作為永久堆疊件10的子版本的一可能理想的替代方式，第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)和第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)可由具有第三軟化點(diǎn)的第三材料制成，且其中第一軟化點(diǎn)低于第三軟化點(diǎn)。當(dāng)然，第三材料可可選地與第二材料相同，且第三軟化點(diǎn)可與第二軟化點(diǎn)相同。
[0042]作為可與上述任一形式組合的另一替代形式，根據(jù)本發(fā)明的堆疊件(10)可具有第一流體模塊(20a)和第二流體模塊(20b)，第一流體模塊(20a)可封圍第三流體通道(34)，該第三流體通道(34)流體地連接到位于第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)上的第三開口(36)，而第二流體模塊(20b)可封圍第四流體通道(38)，該第四流體通道(38)流體地連接到位于第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)上的第四開口(40)。第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的第二墊(54)然后理想地融合在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間。第二墊(54)然后理想地包括通孔(56)，該通孔(56)定位成使得通孔(56)形成第三開口(36)與第四開口(38)之間的第二密封流體互連。
[0043]作為可應(yīng)用于以上全部的另一可選變型，第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的附加墊(58)可融合在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間，附加墊(58)包括通孔￠0)且未定位在第一和第二流體模塊(20a, 20b)內(nèi)的開口之間。這種墊提供機(jī)械支承而不提供流體互連。
[0044]作為與所提到的大多數(shù)實(shí)施例相容的有一個(gè)可選替代形式，堆疊件(10)可包括在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)內(nèi)具有附加開口(42)的第一流體模塊(20a)，且第二流體模塊(20b)可具有位于第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)內(nèi)的相應(yīng)附加開口(44)。在該實(shí)施例中，第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的附加墊(62)融合在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間，附加墊￠2)不包括通孔并定位成使得附加墊￠2)形成附加開口(42)與相應(yīng)附加開口(44)之間的密封，防止其間的流體連通。
[0045]本發(fā)明所揭示的方法和/或裝置通?？捎脕磉M(jìn)行任何工藝，所述工藝包括在微型結(jié)構(gòu)中對(duì)流體或流體混合物進(jìn)行混合、分離、萃取、結(jié)晶、沉淀或其它的處理，所述流體混合物包括流體的多相混合物，并包括流體或包括還含有固體的流體的多相混合物的流體混合物。所述處理可以包括物理過程，化學(xué)反應(yīng)，生物化學(xué)過程，或者任意其它形式的處理，化學(xué)反應(yīng)被定義為導(dǎo)致有機(jī)物、無機(jī)物、或者有機(jī)物和無機(jī)物發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過程。以下列出了可以通過所述方法和/或裝置進(jìn)行的反應(yīng)的非限制性例子:氧化、還原、置換、消除、加成、配體交換、金屬交換、以及離子交換。更具體來說，以下列出了可以通過所揭示的方法和/或裝置進(jìn)行的反應(yīng)的非限制性例子:聚合、烷基化、脫烷基化、硝化；過氧化、磺化氧化、環(huán)氧化、氨氧化、氫化、脫氫、有機(jī)金屬反應(yīng)、貴金屬化學(xué)/均相催化劑反應(yīng)、羰基化、硫羰基化、烷氧基化、鹵化、脫鹵化氫、脫鹵化、加氫甲?；?、羧化、脫羧、胺化、芳基化、肽偶聯(lián)、醇醛縮合、環(huán)化縮合、脫氫環(huán)化、酯化、酰胺化、雜環(huán)合成、脫水、醇解、水解、氨解、醚化、酶合成、酮化、皂化、異構(gòu)化、季銨化、甲酰化、相轉(zhuǎn)移反應(yīng)、甲硅烷化、腈合成、磷酸化、臭氧分解、疊氮化學(xué)反應(yīng)、復(fù)分解、氫化硅烷化、偶聯(lián)反應(yīng)、以及酶反應(yīng)。
[0046]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯，可進(jìn)行各種更改和改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種流體模塊(20)的永久組裝的堆疊件(10)，包括: 組裝在堆疊件(10)內(nèi)的至少第一和第二流體模塊(20a，20b)，第一流體模塊(20a)具有第一和第二主平坦表面(22a，24a)并封圍第一流體通道(26)，所述第一流體通道(26)流體地連接到位于所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)上的第一開口(28)，所述第二流體模塊(20b)也具有第一和第二主平坦表面(22b，24b)并封圍第二流體通道(30)，所述第二流體通道(30)流體地連接到位于所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)上的第二開口(32)； 第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的至少一個(gè)墊(50)，所述至少一個(gè)墊(50)融合在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)與所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)之間并將兩者永久連接，所述至少一個(gè)墊(50)包括通孔(52)，所述通孔(52)定位成使得所述通孔(52)形成連接到所述第一流體通道(26)的所述第一開口(28)與連接到所述第二流體通道(30)的所述第二開口(32)之間的密封流體互連(80);以及 第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料制成的板(70)，所述板定位在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)與所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)之間并圍繞所述至少一個(gè)墊(50)， 其中所述第一材料具有第一軟化點(diǎn)，而所述第二材料具有第二軟化點(diǎn)，且所述第一軟化點(diǎn)低于所述第二軟化點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的堆疊件(10)，其特征在于，所述第一材料包括具有以下質(zhì)量百分比組分的玻璃，S12 %61-67B2O3 %6,5-9Al2O3 %9-12CaO %3,5-5BaO %12-15 并具有從31至4010_V°C范圍的CTE和從930到960°C范圍的軟化點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的堆疊件(10)，其特征在于，所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)和所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)由具有第三軟化點(diǎn)的第三材料制成，且其中所述第一軟化點(diǎn)低于所述第三軟化點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的堆疊件(10)，其特征在于，所述第三材料與所述第二材料相同，且所述第三軟化點(diǎn)與所述第二軟化點(diǎn)相同。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的堆疊件(10)，其特征在于，所述第一流體模塊(20a)封圍第三流體通路(34)，所述第三流體通路(34)流體地連接到位于第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面上的第三開口(36)，而所述第二流體模塊(20b)封圍第四流體通路(38)，所述第四流體通路(38)流體地連接到位于所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)上的第四開口(40)，且其中第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的第二墊(54)融合在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)與所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)之間，所述第二墊(54)包括通孔(56)，所述通孔(56)定位成使得所述通孔(56)形成所述第三開口(36)與所述第四開口(38)之間的第二密封流體互連。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的堆疊件(10),其特征在于，所述第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的附加墊(58)可融合在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)與所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)之間，所述附加墊(58)包括通孔￠0)且未定位在所述第一和第二流體模塊(20a，20b)內(nèi)的開口之間。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的堆疊件(10)，其特征在于，所述第一流體模塊(20a)在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)內(nèi)具有附加開口(42)，且所述第二流體模塊(20b)具有位于所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)內(nèi)的相應(yīng)附加開口(44)，且其中所述第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的附加墊￠2)融合在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)與所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)之間，所述附加墊￠2)不包括通孔并定位成使得所述附加墊￠2)形成所述附加開口(42)與所述相應(yīng)附加開口(44)之間的密封，防止其間的流體連通。
8.一種永久地組裝流體模塊的堆疊件的方法，所述堆疊件10包括至少第一和第二流體模塊(20a, 20b),所述方法包括: 提供至少第一和第二流體模塊(20a，20b)，所述第一流體模塊(20a)具有第一和第二主平坦表面(22a，24a)并封圍第一流體通道(26)，所述第一流體通道(26)流體地連接到位于所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)上的第一開口(28)，所述第二流體模塊(20b)也具有第一和第二主平坦表面(22b，24b)并封圍第二流體通道(30)，所述第二流體通道(30)流體地連接到位于所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)上的第二開口(32)； 提供第一玻璃或玻璃陶瓷材料的至少一個(gè)墊(50)，所述墊具有周界(51)并具有通孔(52)，該第一玻璃或玻璃-陶瓷材料具有第一軟化點(diǎn)和第一厚度； 提供第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料的至少一個(gè)板(70)，該板(70)具有形狀做成能夠容納至少一個(gè)墊(50)的周界(51)的至少一個(gè)通孔(72)，第二玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料具有第二軟化點(diǎn)和小于第一厚度的第二厚度； 將至少一個(gè)墊(50)和至少一個(gè)板(70)和第一和第二流體模塊(20a，20b)堆疊在一起以形成組裝的堆疊件(12)，至少一個(gè)墊(50)和至少一個(gè)板(70)定位在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間，至少一個(gè)墊(50)的通孔(52)與第一和第二開口(28，32)都對(duì)準(zhǔn)，至少一個(gè)板(70)內(nèi)的至少一個(gè)通孔(72)圍繞至少一個(gè)墊(50)的周界(51)； 在對(duì)組裝好的堆疊件(12)施加壓力的同時(shí)加熱組裝好的堆疊件(12)從而將至少一個(gè)墊(50)永久地融合在第一流體模塊(20a)的第二主平坦表面(24a)與第二流體模塊(20b)的第一主平坦表面(22b)之間以形成永久組裝的堆疊件(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，提供第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的至少一個(gè)墊(50)的步驟還包括提供第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的至少一個(gè)墊(50)，其中所述第一玻璃或玻璃-陶瓷材料包括具有以下質(zhì)量百分比組分的玻璃，S12 %61-67B2O3 %6,5-9Al2O3 %9-12CaO %3,5-5BaO %12 15 并具有從31至4010_V°C范圍的CTE和從930到960“C范圍的軟化點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求8和9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用在提供至少一個(gè)墊(50)的步驟中的所述第一材料和用在提供至少一個(gè)板(70)的步驟中的所述第二材料選擇成使得所述第一軟化點(diǎn)低于所述第二軟化點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，提供至少第一和第二流體模塊(20a，20b)的步驟還可包括提供第一流體模塊(20a)和提供第二流體模塊(20b)，所述第一流體模塊具有由第三材料形成的第二主平坦表面(24a)，所述第二流體模塊(20b)具有也由所述第三材料形成的第一主平坦表面(22b)，所述第三材料具有高于所述第一軟化點(diǎn)的第三軟化點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，提供至少第一和第二流體模塊(20a，20b)的步驟包括提供第一流體模塊(20a)和提供第二流體模塊(20b)，所述第一流體模塊(20a)封圍第三流體通道34，所述第三流體通道流體地連接到所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)上的第三開口(36)，所述第二流體模塊(20b)封圍第四流體通道(38)，所述第四流體通道(38)流體地連接到所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)上的第四開口(40)，所述方法還包括提供第一玻璃或玻璃-陶瓷材料制成的第二墊(54)，所述第二墊(54)具有通孔(56)，且其中堆疊步驟還包括將所述第二墊(54)堆疊在所述第一流體模塊(20a)的所述第二主平坦表面(24a)與所述第二流體模塊(20b)的所述第一主平坦表面(22b)之間，使所述第二墊(54)的所述通孔(56)與所述第三開口(36)和所述第四開口(40)對(duì)準(zhǔn)。
13.一種用于將多個(gè)微流體模塊形成并永久地組裝成流體連接堆疊件10的系統(tǒng)或套件，所述系統(tǒng)包括: -多個(gè)微流體模塊(20a，20b)，每個(gè)微流體模塊具有: -第一和第二主平坦表面(22a，22b, 24A, 24B)， -一個(gè)或多個(gè)封圍的流體通道(26，30，34，38)，每個(gè)相應(yīng)的通道通過穿過所述第一和第二主平坦表面(22a，22b，24a，24b)中一個(gè)或兩個(gè)的相應(yīng)開口(28，32，36，40)可通達(dá)， -多個(gè)玻璃或玻璃陶瓷墊(50，54，58)，包括具有通孔(50，54，58)的墊和沒有通孔(62)的可選的墊，所述墊(50，54，58，62)具有獨(dú)特的周界形狀(51);以及 -多個(gè)薄板(70，70a)，每個(gè)板具有與所述多個(gè)墊(50，54，58，62)的所述獨(dú)特周界(51)匹配的多個(gè)通孔(72)； 其中所述各模塊(20a，20b)和所述各板(70a，70b)構(gòu)造成使得所述各模塊(20a，20b)的所述主平坦表面的長(zhǎng)度和寬度尺寸為所述各板(70a，70b)的長(zhǎng)度和寬度尺寸的至少10%內(nèi)，且其中所述各模塊(20a，20b)在其相應(yīng)主平坦表面(22a，22b，24a，24b)內(nèi)具有任何開口所定位的一組標(biāo)準(zhǔn)位置(L)，且其中穿過所述各板(70a，70b)的所述各通孔(72)的位置在數(shù)量和位置上與在所述各模塊(20a，20b)的所述相應(yīng)主平坦表面(22a, 22b, 24a, 24b)內(nèi)任何開口所定位的所述一組標(biāo)準(zhǔn)位置(L)匹配，且其中所述各墊.50，54，58，62) (I)具有大于所述各板(70a，70b)的厚度的厚度，且(2)由軟化點(diǎn)低于制成所述各板(70a，70b)的材料的軟化點(diǎn)、并低于制成所述各模塊(20a，20b)的材料的軟化點(diǎn)的材料制成。
【文檔編號(hào)】B01J19/00GK104144745SQ201280067649
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】T·L·A·達(dá)努克斯, S·M·F·格瑞梅茨, O·洛貝特, R·唐古 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司