專利名稱：基板層的融合方法和裝置及微流體芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板層的融合方法、微流體芯片的制造方法以及基板層的融合裝置，特別是涉及基板層的融合方法，能夠通過防止在基板層上形成的區(qū)域的形變，來進行基板
層的疊加。
背景技術(shù)：
近年來，通過在半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用微加工技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)了具有阱或流道的微流體芯片，用來在硅或玻璃制成的基板上進行化學(xué)和生物分析(參見日本未經(jīng)審查專利申請公開號 2004-219199)。作為一個例子，一種利用微流體芯片執(zhí)行毛細管電泳的微芯片電泳法已經(jīng)被公開，在該微流體芯片上通過在塑料基板層上制備流道(細槽)并將基板層疊加在基板層的附加層上而形成毛細管(參見日本未經(jīng)審查專利申請公開號2004-219199和日本未經(jīng)審查專利申請公開號2001-242138)。微芯片電泳法被用于諸如核酸、蛋白質(zhì)、病毒、細胞、氨基酸、糖、有機酸和尚子的可充電微量物質(zhì)的分析。在微芯片電泳法中，已經(jīng)使用了其上形成有樣本導(dǎo)入流道和樣本分離流道在該芯片上形成以便彼此成直角(參見日本未經(jīng)審查專利申請公開號2004-219199的圖3)的微流體芯片。在微流體芯片中，使用印刷法、蒸鍍法、蝕刻法、電鍍法等，電極在樣本分離流道的端點附近形成，而且進行了用于電泳的導(dǎo)電路徑布線(參見日本未經(jīng)審查專利申請公開號2001-242138)。

發(fā)明內(nèi)容
具有諸如阱或流道的區(qū)域的微流體芯片，通過疊加具有形成的區(qū)域的基板層來制造。在使用塑料基板層的情況下，可以通過加熱并壓接加熱的基板層直到樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度進行疊加。然而，在相關(guān)技術(shù)的熱壓縮法中，存在形成在基板層上的區(qū)域在壓接過程中因壓力而變形的情況。此外，當為了防止在基板層上形成的區(qū)域變形而降低壓接過程中的溫度時，該樹脂的軟化可能不夠，而接合有可能無法完成。特別是電極在基板層的接合面上形成的情況下，接合在接合面上是凸的電極附近趨于不會完成，并且可能會在接合界面上形成間隙。因此，期望提供一種能夠通過防止形成的區(qū)域的變形來進行基板層的疊加基板層的融合方法。為了解決上述問題，本發(fā)明公開提供了包括以下(I)和(2)的基板層的融合方法。根據(jù)該融合方法，在用有機溶劑處理基板層的接合面后，通過進行基板層的壓接，壓接過程的溫度可以被抑制到低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度(在下文中，這兩個溫度都被稱為“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度”)。(I)使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由樹脂形成的基板層的接合面。
(2)通過在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱來加熱處理過的基板層，并且壓接加熱的基板層。融合方法可以還包括以下的(3)和(4)。去除和增壓可使在加熱和壓接的過程中被壓接的基板層更完全的接合。(3)去除壓接基板層上殘留的有機溶劑。(4)在去除有機溶劑之后，在以高于加熱和壓接中的加熱溫度而低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下加熱時，對壓接的基板層增壓。優(yōu)選地，該融合方法適用于在基板層上形成有成為物質(zhì)的反應(yīng)場所或分析場所的區(qū)域的情況，更優(yōu)選地，適用于融合表面具有微小的高度差的情況。在融合表面形成的電極和該表面之間出現(xiàn)的可以以高度差為例。在融合方法的處理中，優(yōu)選地，可以用汽化形式的有機溶劑處理接合面。此外，在加熱和壓接和/或增壓中，優(yōu)選地，可以通過緩沖材料按壓基板層的接合面的相反側(cè)表面。此外，本發(fā)明公開提供了包括以下(IA)和(2A)的微流體芯片的制造方法。根據(jù)該制造方法，可以得到其區(qū)域沒有變形的微流體芯片。(IA)處理由樹脂形成的基板層的接合面，在基板層上形成有成為物質(zhì)的反應(yīng)場所和分析場所的區(qū)域。(2A)在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱經(jīng)處理的基板層，并壓接加熱的基板層。此外，本發(fā)明公開提供了包括以下(IB)到(4B)的微流體芯片的制造方法。根據(jù)該制造方法，可以得到接合面的高度差用樹脂密封的微流體芯片。( 1B)用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理基板層的接合面，該基板層由樹脂形成并且在接合面上具有高度差。(2B)在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱基板層，并壓接加熱的基板層。(3B)去除壓接的基板層上殘留的有機溶劑。(4B)去除有機溶劑之后，在以高于在加熱和壓接中的加熱溫度而低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下加熱的同時，對壓接的基板層進行增壓。結(jié)合起來，本發(fā)明公開還提供了基板層的融合裝置，包括:溶解單元，用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由樹脂形成的基板層的接合面；壓接單元，在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱用有機溶劑處理過的基板層，并壓接加熱的基板層；以及增壓單元，去除有機溶劑之后，在高于壓接期間的加熱溫度而低于壓接單元中樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下加熱的同時，對壓接的基板層進行增壓。本發(fā)明提供了能夠通過防止形成的區(qū)域的變形進行基板層的疊加的基板層的融合方法。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合方法的步驟流程圖；圖2A和圖2B是示出優(yōu)選利用根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合方法制造的微流體芯片A的構(gòu)造的示意圖；圖3是示出微流體芯片的基板層的構(gòu)造的示意圖4是示出微流體芯片的另一個基板層的構(gòu)造的示意圖；圖5A和圖5B是示出了在基板層的接合界面有間隙的狀態(tài)(圖5A)，和沒有間隙的狀態(tài)(圖5B)的不意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合裝置的構(gòu)造的框圖；圖7是示出了增壓力的變化和本實施方式所用熱壓單元的成型模具溫度變化的實例的作為圖表的替代的曲線圖；以及圖8A和SB是拍攝了在實施方式中制造的微流體芯片的增壓前(圖8A)和增壓后(圖8B)電極的邊緣部分作為圖表的替代的圖片。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖描述實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。此外，下面將要描述的實施方式代表本發(fā)明典型實施方式的實例，不能通過該實例狹義地理解本發(fā)明的范圍。將按照以下順序給出描述。1.微流體芯片2.基板層的融合方法( I)溶解(2)壓接(3)去除(4)增壓3.基板層的融合裝置1.微流體芯片圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合方法的流程圖。另外，圖2A至圖4是示出了優(yōu)選利用根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合方法制造的微流體芯片的實例的示意圖。圖2A、圖3和圖4是頂視示意圖，而圖2B是對應(yīng)于圖2A中IIB-1IB橫截面的橫截面示意圖。參照圖2A至圖4，參考標號A所表示的微流體芯片被用在微芯片電泳法中，并且通過疊加基板層I和基板層2而形成。為了供給樣本,基板層I使4個供給口 11a、lib、Ilc和Ild穿過(pentrate)。在一對相對的供給口 Ila和Ilb和一對相對的供給口 Ilc和Ild之間，形成了與供給口連通的槽狀流道12a (樣本分離流道)和12b (樣本導(dǎo)入流道)以便彼此成直角。在與基板層I的供給口 I la、I lb、I Ic和Ild相對應(yīng)的位置處，基板層2具有電極21a、21b、21c和21d。電極21a、21b、21c和21d成為用于流道12a和12b內(nèi)樣本的電泳的
導(dǎo)電路徑。微流體芯片A通過以基板2上布置的電極21a、21b、21c和21d可以分別位于基板層I上布置的供給口 lla、llb、llc和Ild內(nèi)部的方式疊加其上形成有基板層2的電極的表面和其上布置有基板層I的流道的表面來制造?；鍖覫和2的材料可以是在相關(guān)技術(shù)中被用作材料的塑料，如聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)烯烴聚合物或聚二甲基硅氧烷。當用光學(xué)方法對導(dǎo)入流道12a和12b的材料或它們的反應(yīng)產(chǎn)物進行分析時，作為基板層I和2的材料，選擇光學(xué)誤差較少的材料是可取的，以便具有光學(xué)透明度、較少的自發(fā)熒光、較少的波長分散。作為基板層I和2的材料，除光學(xué)特性以外還具有優(yōu)良耐熱性的聚碳酸酯更可取。此外，基板層I和2的材料可以是相同的或不同的。對基板層I和2的尺寸沒有特別的限定，但是，例如，基板層I可以是約25mm高、75mm寬、Imm厚的基板。基板層2可以是約25mm高、75mm寬、50至200 μ m厚的板或膜。使用納米壓印光刻、注塑成型、切削加工等可以將供給口 lla、llb、llc和Ild和流道12a和12b模制在基板層I上。在供給口 lla、llb、llc和Ild還有流道12a和12b中，可以形成約10至500 μ m寬和10至300 μ m高的柱，以便在必要時起到過濾器的作用。流道12a和12b的大小特別是，但不限于，例如，寬度可以是約10至500 μ m和深度可以是約10至300 μ m。作為電極21a、21b、21c和21d的材料,尤其是但不局限于諸如碳、金和銀的導(dǎo)電材料，優(yōu)先使用碳。電極材料可以不吸附和禁用導(dǎo)入流道12a和12b的材料，以及其反應(yīng)產(chǎn)物。為了在基板層2上形成電極21a、21b、21c和21d，也可以執(zhí)行相關(guān)技術(shù)中的印刷法、蒸鍍法、蝕刻法或電鍍法。至于電極21a、21b、21c和21d的尺寸，特別是但不限于，例如，厚度可以是約2至10 μ m02.基板層的融合方法參照圖1，對通過疊加基板層I和2來獲得微流體芯片A按順序進行說明。( I)溶解溶解SI，使用對形成基板層I和2的樹脂具有溶解性的有機溶劑來處理基板層I和2接合面。在這里，基板層I的接合面是流道12a和12b在其上形成的面，而基板層2的接合面是電極21a，21b，21c和21d在其上形成的面。通過使用有機溶劑處理接合面，接合面被軟化。因此，下述壓接S2中基板層的壓接溫度可以被抑制到低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(熔點)。此外，當不存在取決于樹脂類型的清晰的玻璃化轉(zhuǎn)變時，“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(熔點)”可以用“軟化點溫度(熔點)”來代替。作為有機溶劑，根據(jù)基板層I和2的材料，適當?shù)厥褂脤υ摬牧暇哂腥芙庑缘娜荦RU。例如，使用的有機溶劑可以是四氫呋喃、乙酸乙酯、氯仿，丙酮、甲基氯、2-丙醇、乙醇、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、辛烷等。在使用聚碳酸酯作為基板層I和2的材料的情況下，優(yōu)選使用氯仿作為有機溶劑。該有機溶劑可以不吸附和去活化(deactivate)導(dǎo)入流道12a和12b的材料及其反應(yīng)產(chǎn)物。使用有機溶劑的處理在基板層I的接合面和基板層2的接合面的至少一側(cè)上進行。為了排除有機溶劑對形成在基板層2接合面上的電極21a、21b、21c和21d施加影響的可能性，有機溶劑的處理優(yōu)選只在基板層I的接合面上進行。出于這個原因，與基板層的接合面相反的表面優(yōu)選可以用薄膜等保護起來，使得它不與有機溶劑接觸。使用有機溶劑的處理，可以通過使液體有機溶劑接觸接合面來執(zhí)行，但優(yōu)選可以通過使汽化的有機溶劑接觸接合面來執(zhí)行。使用有機溶劑的處理，也可以通過只降低在基板層I和2接合界面處樹脂的軟化溫度來執(zhí)行。然而，當通過使用具有高樹脂溶解度的液體有機溶劑來執(zhí)行處理時，有機溶劑從基板層I和2的接合面的表面層滲透到深處，并軟化樹脂。因此，在基板層I上形成的流道12a和12b中可能會造成形變，而且可能會發(fā)生溶劑破裂。在使用液體有機溶劑來接觸的情況下，選擇具有低的樹脂溶解度的有機溶劑是可取的。使用一種有機溶劑的處理時間可以根據(jù)使用的基板層材料和有機溶劑被適當?shù)卦O(shè)定。然而，如果處理時間太短，在壓接S2中可能無法獲得降低壓接溫度的效果。如果太長，在壓接S2中可能會發(fā)生流道12a和12b的變形。(2)壓接在壓接S2中，疊加有機溶劑處理后的基板層I和2，使得基板層I和2的接合面互相面對，被放置在熱壓單元上，在使用加熱器加熱時被增壓和壓接。因為在溶解Si中利用有機溶劑處理并軟化了接合面，在此過程中，基板層可以在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下通過熱壓縮被充分接合。結(jié)果，在相關(guān)技術(shù)中是問題的流道12a和12b的形變等，可以在接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱壓縮中被防止。此外，由于加熱不會進行到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在接合后的基板層I和2上不會發(fā)生扭曲和翹曲，而且也可以抑制由樹脂的熱裂解導(dǎo)致的基板層自發(fā)熒光的發(fā)生?？梢愿鶕?jù)基板層的材料和溶解SI中使用的有機溶劑來適當?shù)卦O(shè)定加熱溫度、增壓力和增壓時間。然而，如果溫度、壓力和時間過小，基板層的接合可能是不充分的。如果過大，在流道12a和12b中會發(fā)生變形。在壓接時，通過緩沖材料按壓基板層I和2的接合面的相反側(cè)表面。作為緩沖材料，可以使用具有耐熱性和彈性的單元，例如耐熱氟橡膠。在基板層2的接合面，出現(xiàn)微小的高度差是由于在該表面上形成的電極21a、21b、21c和21d。在這種情況下，在基板層I和2的接合界面，間隙很可能形成在凸狀電極附近。圖5A示意性地示出在該電極附近形成的間隙(參見參考標號V)。如果間隙V出現(xiàn)在接合界面中，導(dǎo)入流道12a和12b的樣本從間隙V泄漏，或者在不保持電絕緣性的情況下，流道12a和12b內(nèi)部樣本的電泳是不大可能的。即使在其上出現(xiàn)微小高差的情況下，由于基板層成型過程中成型失敗、所謂“毛刺”或“過度切割”的發(fā)生，這樣的間隙會出現(xiàn)在接合面的邊緣。據(jù)了解，在基板層注塑成型的過程中，毛刺很可能出現(xiàn)在與熱塑性樹脂的成型模具相接觸的部分。即使是具有約2至IOum高的凸部的毛刺，也可能會導(dǎo)致間隙V出現(xiàn)。使用緩沖材料，在按壓過程中可以防止壓力集中在凸部，例如電極和毛刺上，消除由于基板層I和2的厚度變化而造成增壓側(cè)的非均勻性，從而間隙V不太可能出現(xiàn)。此外，有一種可能性，即使在壓接之后間隙V仍然存在。因此，通過下述的去除S3和增壓S4，可以優(yōu)選地更進一步完成基板層I和2的接合。(3)去除首先，在去除S3中，在壓接的基板層I和2上殘留的有機溶劑被完全去除。去除有機溶劑，可以通過自然干燥、空氣干燥等執(zhí)行。然而，通過將壓接的基板層I和2放置在比室溫更高的溫度下(約60°C)的烘箱內(nèi)加熱來去除是可取的。通過除去殘留的有機溶劑，被有機溶劑降低的基板層的軟化溫度可以返回到樹脂的原始軟化溫度。此外，去除對于防止微流體芯片A內(nèi)殘留的有機溶劑造成溶劑破裂或白化也是必要的。(4)增壓接著，在增壓S4中，在高于壓接S2中的加熱溫度和低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下加熱時，對壓接的基板層I和2增壓。在增壓中，在比壓接S2中的加熱溫度更高的溫度下執(zhí)行增壓。因此，甚至可以在壓接S2之后基板層I和2的接合界面上殘留的間隙V的位置處接合基板層。為了確保流道12a和12b中的液體緊密性和電絕緣性，樹脂完全被附著到凸的電極或毛刺的至少一部分上，可以執(zhí)行增壓使得由附著位置處的電極或毛刺引起的高度差被樹脂完全密封(參見圖5B)。根據(jù)基板層的材料，可以適當?shù)卦O(shè)定加熱溫度、增壓力和增壓時間。然而，如果溫度、壓力和時間過于不足，在消除間隙時沒有預(yù)計的效果。如果過于足夠，在流道12a和12b中會發(fā)生變形。此外，去除S3中，在基板層I和2上殘留的有機溶劑被去除，并且基板層的軟化溫度返回到樹脂的原始軟化溫度。因此，在增壓中，即使增壓是在高于壓接S2的溫度下進行的，流道12a和12b也不會發(fā)生形變。即使在增壓中，也通過緩沖材料按壓基板層I和2的接合面的相反側(cè)的表面。使用緩沖材料可以防止壓力集中在凸部上，以便間隙V不出現(xiàn)。如上所述，根據(jù)與本技術(shù)有關(guān)的基板層的融合方法，在壓接S2中，在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下，基板層的熱壓縮是有可能的，從而可以在流道等形狀沒有被改變的情況下獲得微流體芯片。此外，即使在基板層的接合面上存在諸如電極或毛刺的大約幾微米的高度差的情況下，在增壓S4中使樹脂與高度差吻合，并且可以獲得間隙不出現(xiàn)在高度差部的微流體芯片。3.基板層的融合裝置圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合裝置的構(gòu)造的框圖。參考標號3所表示的融合設(shè)備包括供給單元31、溶解單元32、融合單元33、排出單元34和用于在其間運送基板層的機構(gòu)。融合單元33由壓接單元331和增壓單元332組成。供給單元31持有多個基板層，諸如流道和/或基板層的區(qū)域被疊加在其上。供給單元31將所保持的基板層送到溶解單元32。溶解單元32包括表面處理裝置，表面處理裝置使用對形成基板層的樹脂具有溶解性的有機溶劑處理從供給單元31供給的基板層的接合面。除了浸沒設(shè)備、噴霧設(shè)備等以夕卜，表面處理設(shè)備還可以是使用有機溶劑的暴露處理設(shè)備。噴霧裝置使汽化的有機溶劑僅與基板層的接合面接觸是可取的。處理后的基板層被送到融合單元33。融合單元33的壓接單元331包括熱壓裝置，其通過在低于該樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱，來壓接從溶解單元32輸送來的基板層。此外，融合單元33的增壓單元332包括熱壓裝置，熱壓裝置在高于壓接單元331中加熱溫度而低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進行加熱時，對在壓接單元331中壓接過的基板層進行增壓。構(gòu)造壓接單元331和增壓單元332的熱壓設(shè)備包括諸如壓接頭的增壓機構(gòu)和諸如加熱器的加熱機構(gòu)，其中，增壓機構(gòu)疊加并增壓基板層的接合面，以便基板層I和2的接合面彼此相對，加熱機構(gòu)加熱增壓機構(gòu)。接合在融合單元33中的基板層成為微流體芯片，并被送到排出單元34。構(gòu)造壓接單元331和增壓單元332的熱壓裝置可以是相同的或不同的。在兩個單元都是由單獨的熱壓裝置構(gòu)造的情況下，輸送機構(gòu)被設(shè)置在各設(shè)備之間，并且干燥機構(gòu)被設(shè)置在從壓接單元331的熱壓設(shè)備到增壓單元332的熱壓設(shè)備的輸送路徑上，以在壓接單元331中壓接后去除殘留在基板層上的有機溶劑。干燥機構(gòu)可以是吹風機、烘箱等。此外，在這兩個單元由相同的熱壓設(shè)備構(gòu)造的情況下，干燥機構(gòu)被設(shè)置在熱壓裝置中，以便在壓接和增壓過程中去除在基板層上殘留的有機溶劑。根據(jù)本發(fā)明的基板層的融合方法也可以如下構(gòu)造。(I)基板層的融合方法，包括:溶解，使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由樹脂形成的基板層的接合面；以及壓接，通過在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下加熱來壓接處
理過的基板層。(2)上述(I)中的基板層的融合方法，還包括:去除，去除壓接的基板層上殘留的有機溶劑；以及增壓，去除有機溶劑之后，在高于壓接過程中的加熱溫度而低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下加熱時，對壓接的基板層進行增壓。(3)上述(I)或(2)中的基板層的融合方法，其中，在基板層上形成成為物質(zhì)的反應(yīng)場或分析場的區(qū)域。(4)上述(2)或(3)中的基板層的融合方法，其中，基板層在接合面具有微小的高度差。(5)上述(4)中的基板層的融合方法，其中，在接合面表面上形成的電極和該表面之間存在高度差。(6)上述(I)至(5)中任一項的基板層的融合方法，其中，在溶解中，使用汽化形式的有機溶劑對接合面進行處理。( 7 )上述(I)至(6 )中任一項的基板層的融合方法，其中，在壓接和/或增壓中，通過緩沖材料，按壓基板層的接合面的相反側(cè)表面。[實施方式I]1.微流體芯片的制造(I)基板層的制造圖2A至4所示的微流體芯片被制造用于試驗。使用注塑成型來模制基板層I。以這樣的方式制造圓盤，即，使用端銑刀，從相對于流道12a和12b的深度具有足夠厚度的鍍鎳不銹鋼板中刻出用于流道的通道，并且刻出通道的邊緣。將所制造的圓盤安裝在注塑成型機上，并且基板層I是由聚碳酸酯樹脂模制而成。基板2是通過聚碳酸酯片上的電極21a、21b、21c和21d的絲網(wǎng)印刷來制造的。作為導(dǎo)電油墨，使用一種碳兀素(Electrodag 423SS,漢高日本有限公司)。至于用于毛細管電泳的電極，為了抑制焦耳熱的產(chǎn)生，具有小于5000 Ω/sq的表面電阻率是可取的。出于這個原因，檢查導(dǎo)電油墨的印刷厚度(電極厚度)和表面電阻率之間的關(guān)系。平均表面電阻率，當電極厚度為4 μ m時為1.39k Ω /sq,在電極厚度為3.5 μ m時為平均2.52k Ω /sq,在電極厚度為3 μ m時為平均4.88k Ω /sq。因此，電極的厚度被設(shè)定為3.5 μ m。(2)溶解和壓接將汽化乙醇、乙酸乙酯、四氫呋喃和氯仿施加于基板層的I的接合面(其上形成有流道12a和12b的表面)。將基板層I輸入到具有有機溶劑耐受性的處理容器中，并且該容器被密封，在該基板層上接合面的相對表面被保護膜掩蓋。然后，將接合面暴露于飽和蒸汽。在處理溫度為35°C并且處理時間分別為3、5、7、10、30、60、90和120秒的條件下進行檢驗。
為了使基板層2與接合面相對，疊加有機溶劑處理后的基板層1，安裝在熱壓單元I的成型模具上，并且在通過加熱器加熱時增壓。熱壓單元I具有以下構(gòu)造。上成型模具(基板層I側(cè)):研磨和拋光的不銹鋼板下成型模具(基板層2側(cè)):2mm厚的緩沖材料(基紐板F200, Kinyosha有限公司)被放在研磨的不銹鋼板上，并且另一個0.08mm厚的雙面研磨的不銹鋼被放置在其上。在預(yù)定時間過后，停止用加熱器加熱并用水冷卻熱壓單元I的成型模具內(nèi)部來降低成型模具的溫度。當成型模具的溫度變得低于50°C時，停止增壓，并通過打開成型模具取出融合后的基板層。在120、240和360秒增壓時間的各條件下進行檢查。在95°C、100°C、105 °C、110°C、115 °C、120°C、125 °C、130°C、135 V和140 °C成型模具溫度的各條件下進行檢查。此外，在4.5kN，5.0kN和5.2kN增壓力的各條件下進行檢查。在100°C的成型模具溫度、5.0kN的增壓力的條件下，當使用氯仿作為有機溶劑時，在7秒的溶劑處理時間的情況下確保了基板層I和2的良好接合，甚至沒有發(fā)現(xiàn)流道形狀的變形。相比之下，在處理時間5秒的情況下，基板層I和2的接合不牢固，在3秒的情況下，預(yù)期不會接合。此外，在處理時間10秒的情況下，發(fā)生了流道形狀的變形。在相同的條件下，當使用四氫呋喃作為有機溶劑，在溶劑處理時間30秒的情況下，確保了基板層I和2的良好接合，甚至沒有發(fā)現(xiàn)流道形狀的變形。相比之下，在處理時間10秒以下的情況下，預(yù)期基板層I和2不會接合。此外，在處理時間60秒的情況下，發(fā)生了流道形狀的變形。相同的條件下，當使用乙酸乙酯作為有機溶劑時，在溶劑處理時間90秒的情況下，確保了基板層I和2的良好接合，甚至沒有發(fā)現(xiàn)流道形狀的變形。相比之下，在處理時間60秒的情況下，基板層I和2的接合不牢固，并在30秒以下的情況下，預(yù)期不會接合。此夕卜，在處理時間120秒的情況下，發(fā)生了流道形狀的變形。當使用對聚碳酸酯不具有溶解性的乙醇作為有機溶劑時，即使在溶劑處理時間120秒的情況下，基板層I和2也不會結(jié)合，并且不能獲得降低增壓溫度的效果。在強極性溶劑的情況下，即使處理時間被縮短，也會獲得基板的層I和2的良好接合。然而，即使處理時間稍長就會發(fā)生流道形狀的變形。另一方面，即使處理時間稍短也會發(fā)生接合失敗。因此，存在難以控制處理時間的趨勢。此外，如果基板層的粘合進行到相同的程度，使用強極性溶劑的短期處理比使用弱極性溶劑的長期處理更可取，并且短期處理引起流道形狀的輕微變形。在壓力5.0kN的條件下，當使用氯仿7秒時，在成型模具溫度100°C以上溫度下確保基板層I和2的良好接合。相比之下，在相同條件下，當不進行氯仿處理時，有必要將成型模具溫度設(shè)置為130°C以上，以便獲得良好的接合。從這一點來說，可以確認，溶劑處理具有將增壓溫度降低30°C的效果?！氨鞩”指示在7秒的氯仿處理時間的條件下，成型模具溫度、增壓力和增壓時間的詳細檢查結(jié)果。圖7示出了在增壓力被設(shè)定為5.2kN的情況下，熱壓單元增壓力的變化和成型模具溫度的變化。表I
權(quán)利要求
1.一種基板層的融合方法，包括: 使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由所述樹脂形成的基板層的接合面；以及 在低于所述樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度下加熱經(jīng)處理的基板層，并壓接加熱的基板層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板層的融合方法，還包括: 去除壓接的基板層上殘留的所述有機溶劑；以及 去除所述有機溶劑之后，對壓接的所述基板層增壓，同時以比所述加熱和壓接中的加熱溫度高而比所述樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或所述軟化點溫度低的溫度加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板層的融合方法， 其中，在所述基板層上形成有成為物質(zhì)的反應(yīng)場或分析場的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板層的融合方法， 其中，所述基板層在接合面具有微小的高度差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板層的融合方法， 其中，所述高度差存在于在所述接合面表面形成的電極和所述表面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基板層的融合方法， 其中，在所述處理中，使用汽化形式的所述有機溶劑對所述接合面進行處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基板層的融合方法， 其中，在所述加熱和壓接和/或增壓中，經(jīng)由緩沖材料，按壓所述基板層的所述接合面的相對側(cè)表面。
8.一種微流體芯片的制造方法，包括: 使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由所述樹脂形成的基板層的接合面，所述基板層具有成為物質(zhì)的反應(yīng)場或分析場的區(qū)域；以及 在低于所述樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度下加熱經(jīng)處理的基板層，并壓接加熱的基板層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，還包括: 去除壓接的基板層上殘留的所述有機溶劑；以及 去除所述有機溶劑之后，對壓接的所述基板層增壓，同時以比所述加熱和壓接中的加熱溫度高而比所述樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或所述軟化點溫度低的溫度加熱。
10.一種微流體芯片的制造方法，包括: 使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由所述樹脂形成的基板層的接合面，所述基板層在所述接合面具有微小的高度差； 在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度下加熱經(jīng)處理的基板層，并壓接加熱的基板層； 去除壓接的基板層上殘留的所述有機溶劑；以及 去除所述有機溶劑之后，對壓接的所述基板層增壓，同時以比所述加熱和壓接中的加熱溫度高而比所述樹脂的所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度低的溫度加熱， 其中，所述高度差被所述樹脂密封。
11.一種基板層的融合裝置，包括: 溶解單元，使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由所述樹脂形成的基板層的接合面； 壓接單元，在低于所述樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度下加熱使用所述有機溶劑處理過的所述基板層，并壓接加熱的基板層；以及 增壓單元，去除所述有機溶劑之后，對壓接的基板層增壓，同時以比所述壓接單元中的加熱溫度高而比所述樹脂的所 述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或所述軟化點溫度低的溫度加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及基板層的融合方法和裝置及微流體芯片的制造方法。提供的基板層的融合方法，包括使用對樹脂具有溶解性的有機溶劑處理由樹脂制成的基板層的接合面；以及在低于樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化點溫度下加熱經(jīng)處理的基板層，并壓接加熱的基板層。
文檔編號B81C1/00GK103086317SQ20121042974
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者大川直樹, 鈴木幸惠 申請人:索尼公司, 索尼信息技術(shù)股份有限公司