專利名稱：：制造微流體器件的方法制造微流體器件的方法優(yōu)先權(quán)本申請要求2007年2月28日提交的歐洲申請第07300835.1號的權(quán)益。背景本文理解的微流體器件是包括流體通道或室的器件，所述流體通道或室通常具有至少一個、一般具有多個亞毫米級至毫米級的維度。部分地由于微流體器件具有特征性的低的總過程流體容積和特征性的高的表面積/容積比，所以微流體器件可以用于以安全、有效和環(huán)境友好的方式進(jìn)行困難、危險、或者甚至在其他條件下不可能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)和過程，進(jìn)行的生產(chǎn)率為100毫升/分鐘左右的連續(xù)流，或者明顯更高。已經(jīng)由各種材料，包括金屬、陶瓷、硅和聚合物，制造微流體器件。這些材料有很多缺點(diǎn)。例如，由聚合物制造的器件一般不能長時間承受超過200-30(TC的溫度。而且，經(jīng)常難以有效控制這些結(jié)構(gòu)內(nèi)的表面狀況。硅器件是昂貴的，而且與某些化學(xué)或生物流體不相容。而且，硅的半導(dǎo)體性質(zhì)導(dǎo)致實現(xiàn)某些泵送技術(shù)時出現(xiàn)問題，例如電-流體動力學(xué)泵送和電-滲透泵送。另外，形成硅微流體器件時使用的光刻技術(shù)自然產(chǎn)生小溝道(一般小于ioo微米)。這些小溝道具有高背壓，難以實現(xiàn)生產(chǎn)量的要求。由金屬制造的器件容易腐蝕，通常不與某些化學(xué)或生物流體相容。因此，從各方面說，都需要由玻璃制造的微流體結(jié)構(gòu)，或者至少具有用玻璃加襯的反應(yīng)溝道。已經(jīng)通過化學(xué)或物理蝕刻獲得了由玻璃制造的微流體器件?？梢酝ㄟ^蝕刻在玻璃基材中形成溝槽，溝槽例如可以用玻璃蓋密封。但是這些技術(shù)并不完全令人滿意。各向同性化學(xué)蝕刻不能獲得顯著的長寬比，而物理蝕刻因為其高成本和有限的生產(chǎn)能力而難以實施。要封閉開放的溝槽，最常采用的附連或密封蓋子的技術(shù)是離子附連。但是這種技術(shù)昂貴，并且在一定程度上難以實施，原因是其對灰塵高度敏感。而且，要提供高品質(zhì)密封，各層的表面必須極端平坦。本發(fā)明的發(fā)明人和/或他們的合作人在以前的工作中已經(jīng)開發(fā)了在兩個或更多個基材之間限定了凹槽或通道的、由結(jié)構(gòu)化的固結(jié)玻璃料形成的微流體器件，如美國專利第6769444號"微流體器件及其制造"和相關(guān)專利或?qū)＠_文本所揭示的。這些文獻(xiàn)中揭示的方法包括各種步驟，包括提供第一基材，提供第二基材，在所述第一基材的相向表面上形成第一玻璃料結(jié)構(gòu)，在所述第二基材的相向表面上形成第二玻璃料結(jié)構(gòu)，使所述第一基材和所述第二基材以及所述第一和第二玻璃料結(jié)構(gòu)固結(jié)在一起，使相向表面彼此相對，從而在所述第一和第二基材之間形成一個或多個由固結(jié)玻璃料限定的凹槽或通道。在這種類型的器件中，由于固結(jié)玻璃料限定了流體通道，所以即使是使用非玻璃基材，也可以用固結(jié)玻璃料的玻璃或玻璃-陶瓷材料對通道加襯。如國際專利公開W003/086958中揭示的制造玻璃微流體器件的另一種途徑涉及將玻璃氣相沉積在臨時基材的表面上，該臨時基材的形狀作為要生產(chǎn)形狀的負(fù)模。通過氣相沉積在表面上形成玻璃之后，通過濕蝕刻從玻璃去除臨時基材。氣相沉積和蝕刻是較慢、昂貴和環(huán)境不友好的工藝。本發(fā)明的發(fā)明人和/或他們的合作人已經(jīng)開發(fā)了形成微流體器件的方法，其中，真空形成玻璃薄片，在該片的相對各側(cè)產(chǎn)生交錯的溝道結(jié)構(gòu)，然后通過與一個或多個其他真空形成的片或平坦片熔合進(jìn)行封閉，如美國專利公開2005/0241815中所示。雖然該文獻(xiàn)中揭示的方法適用于該文獻(xiàn)中描述的目的，但是需要形成比這種真空形成技術(shù)所能夠?qū)崿F(xiàn)的更為精細(xì)和更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括尖銳的槽角(例如9(T)以及各種溝道形狀和尺寸。發(fā)明概述本文所述是生產(chǎn)微流體器件的方法。本文所述材料、方法和器件的優(yōu)點(diǎn)部分地在以下描述中提出，或者可以通過實施以下描述的各方面而了解。通過所附權(quán)利要求中具體指出的各要素及各組合，將認(rèn)識和實現(xiàn)以下所述的優(yōu)點(diǎn)。附圖簡要說明圖1顯示用于將含玻璃的組合物成形為成形制品的層疊系統(tǒng)。圖2顯示正經(jīng)由傳送帶行進(jìn)通過烘箱的多個層疊系統(tǒng)。圖3顯示開始熱加工之后，設(shè)置于第一和第二結(jié)構(gòu)的表面之間的含玻璃組合物的橫截面。5圖4顯示設(shè)置于第一和第二結(jié)構(gòu)之間的含玻璃組合物的橫截面，其中一個結(jié)構(gòu)的表面穿透組合物。圖5顯示從模塑表面取下的已成形含玻璃組合物的橫截面以及模壓的脫模角。圖6顯示設(shè)置于兩個不同模塑表面之間、從而在兩側(cè)通過模壓生產(chǎn)成形制品的一定量的含玻璃組合物的橫截面。圖7顯示一種玻璃片，在該片的一側(cè)上進(jìn)行四個模塑表面壓制。圖8顯示由設(shè)置在具有圖案化表面的對應(yīng)多個結(jié)構(gòu)之間的各種量的含玻璃組合物構(gòu)成的層疊系統(tǒng)。圖9是說明本發(fā)明某些實施方式的多孔石墨結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)3的照片。圖IO是多孔石墨結(jié)構(gòu)和由此生產(chǎn)的已成形玻璃片的照片。圖11是已成形玻璃片的照片。圖12是通過將兩個已成形玻璃片壓制在一起組裝而成的樣品微流體器件的照片，其中的灰色溝道是器件中的開放凹槽。圖13顯示壓制并熔合在硅晶片上的已成形玻璃片的照片。圖14顯示設(shè)置于模塑表面和第二表面之間的含玻璃組合物的橫截面，第二表面包括基材100的一個表面，將在該基材表面粘合玻璃組合物。圖15顯示設(shè)置于模塑表面和第二表面之間的含玻璃組合物的橫截面，第二表面包括基材100的一個表面，將在該基材表面粘合玻璃組合物，或者，第二表面包括含剛性不粘材料的結(jié)構(gòu)的一個表面，該表面12、14之上或之中放置了一個或多個模具插入物102、103。圖16顯示其中結(jié)合了一個或多個插入物102、103的成形制品51的橫截面。圖17顯示各自設(shè)置于對應(yīng)模塑表面和第二表面之間的兩種量的含玻璃組合物的橫截面，第二表面包括基材100的一個表面，將在該基材表面粘合玻璃組合物。詳細(xì)說明在本說明書和以下的權(quán)利要求中，引用的各種術(shù)語具有以下定義在本說明書中，除非文本中有其他要求，否則，"包括"、"包含"、"含有"將理解為表示包含規(guī)定的特征或步驟或者特征組或步驟組，但是不排除任何其他特征或步驟或者特征組或步驟組。必須注意的是，如本說明書和所附權(quán)利要求中所用，單數(shù)形式的"一個"、"一種"、"該"包括復(fù)數(shù)形式的情況，除非文本中有清楚的相反指示。因此，例如"一種玻璃材料"包括兩種或更多種此類材料的混合物的情況，等等。在一個方面，制造含玻璃微流體器件的方法包括提供第一片剛性不粘材料，該片具有圖案化模塑表面；提供第一用量的含玻璃組合物；使第一用量的含玻璃組合物接觸圖案化模塑表面；對圖案化模塑表面和第二表面之間的第一用量的含玻璃組合物進(jìn)行壓制；將該片剛性不粘材料和第一用量的含玻璃組合物一起加熱至足以軟化該用量的含玻璃組合物的程度，從而在第一用量的含玻璃組合物中復(fù)制圖案化模塑表面，第一用量的含玻璃組合物形成第一含玻璃成形制品；密封第一含玻璃成形制品的至少一部分，形成其間具有至少一個流體通道的微流體器件。適用于本文的含玻璃材料是加熱時能轉(zhuǎn)化成粘性材料的任何含玻璃材料。該含玻璃材料可以是玻璃料的形式，包括填充的玻璃料形式。該含玻璃材料還可以是片的形式。該片的維度可以從幾百平方微米變化到最高幾平方分米，片的厚度可以從幾百微米變化到最高幾厘米。該含玻璃材料可以包含透明玻璃、玻璃陶瓷、或玻璃復(fù)合體。雖然目前優(yōu)選石英玻璃，但是本發(fā)明的方法還可以包括使用其它玻璃網(wǎng)絡(luò)形成劑，例如Ge、Al、B、P等。該玻璃復(fù)合體可以包含玻璃料和填料。該復(fù)合體可以通過密切混合玻璃料和填料從而制備成玻璃料的形式。然后可以將形成的玻璃料復(fù)合體或填充的玻璃料直接用作本發(fā)明形成方法中的含玻璃材料，或者可以首先將其成形為玻璃片或其它結(jié)構(gòu)。在這兩種情況中，都要求填料均勻分布或整合在復(fù)合體中。這樣有助于保證整個玻璃片具有適度的一致性質(zhì)(例如平均熱導(dǎo)性)。以下將描述適用于本文的某些玻璃料和填料。玻璃料是加熱時能夠轉(zhuǎn)化成粘性材料的任何玻璃材料。本文可以使用各種材料。在一個方面，玻璃料包含Si02和至少一種其他堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、過渡金屬氧化物、非金屬氧化物(例如鋁或磷的氧化物)，或它們的組合。在另一個方面，玻璃料包含堿金屬硅酸鹽、堿土金屬硅酸鹽、或它們的組合。適合用作玻璃料的材料的例子包括但并不限于硼硅酸鹽、含鋯硼硅酸鹽、或硼硅酸鈉。至于填料，要求填料對于玻璃料是接近惰性或完全惰性的，這樣才能保持填料的熱性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)。填料對于玻璃料是接近惰性或完全惰性時，在填料/玻璃料基質(zhì)中，填料沒有反應(yīng)或反應(yīng)趨勢最小化，使得基本沒有發(fā)泡、形成新相、破裂、和干擾固結(jié)的任何其他過程。在這些情況下，可以產(chǎn)生孔隙率最小化的復(fù)合體。還要求填料是基本無孔或具有最小的孔隙率，并且具有低表面積。在燒結(jié)期間，填料不會象本領(lǐng)域中通常使用的有機(jī)化合物那樣燒盡。在熱加工期間，填料能保持剛性、軟化、或者甚至熔化。在一個方面，填料的軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)高于玻璃料的軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)。根據(jù)填料的選擇，填料可以形成氧化物，這有助于其整合至最終復(fù)合體中。填料能有利地提高復(fù)合體的平均熱導(dǎo)性。在一個方面，填料的平均熱導(dǎo)性大于或等于2W/m/K，大于或等于3W/m/K，大于或等于4W/m/K，或者大于或等于5W/m/K。適用于本文的填料的例子包括但并不限于碳化硅、氮化鋁、碳化硼、氮化硼、溴化鈦、多鋁紅柱石、氧化鋁、銀、金、鉬、鎢、碳、硅、金剛石、鎳、鉑、或它們的任意組合。填料的量可以根據(jù)所選玻璃料的種類、要求的平均熱導(dǎo)性等變化。在一個方面，填料的量大于或等于復(fù)合體的5體積％。在另一個方面，填料的量為復(fù)合體的15-60體積％。關(guān)于制造模具所用的材料，除了模具材料相對于玻璃的CTE/楊氏模量以外，要考慮模具的孔隙率和化學(xué)穩(wěn)定性。關(guān)于孔隙率，要求模具最好具有一定程度的孔隙率，使得熱加工期間產(chǎn)生的氣體能夠通過多孔模具逸出熔融玻璃而不會夾帶在玻璃中。在一個方面，模具的開口孔隙率大于5%，即，模具的5體積％以上是開口的。在另一個方面，模具的孔隙率至少為10%。選擇模具材料時要考慮的另一個因素是，模具在升高的溫度下應(yīng)當(dāng)是化學(xué)穩(wěn)定的，尤其是在將玻璃片轉(zhuǎn)化成熔融玻璃所要求的那些溫度下是化學(xué)穩(wěn)定的。本文對模具材料使用的術(shù)語"化學(xué)穩(wěn)定的"定義為，將模具材料從惰性材料轉(zhuǎn)化為能與熔融玻璃相互作用的材料的耐受性。例如，雖然可以使用氮化硼，但是氮化硼在超過70(TC的溫度下會轉(zhuǎn)化成氧化硼。氧化硼能與玻璃發(fā)生化學(xué)相互作用，導(dǎo)致玻璃粘在模具上。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，氮化硼可以使用但并非優(yōu)選。模具材料更有利地包含碳，最有利的是，模具材料包含與含玻璃材料的CTE充分匹配的多孔碳，例如，對于Corning1737之類的玻璃，為CarboneLorraine制造的2450PT級石墨，對于類似CTE的氧化鋁CTE材料，為PocoGraphite制造的AF5級石墨。2450PT級石墨在30(TC時的CTE為25X10—7°C，開口孔隙率水平約為10%。AF5級石墨在30(TC時的CTE為72.3X10—7°C，開口孔隙率類似?？梢允褂肅NC機(jī)械加工、金剛石超高速機(jī)械加工、放電機(jī)械加工、或它們的組合之類的技術(shù)來制造特殊的模塑表面。模塑表面的設(shè)計可以根據(jù)要求的特征元件而變化。如下文詳細(xì)討論的，本文描述的方法允許使用具有高長寬比(高度/寬度大于3)以及絕對高度從幾微米到最高幾毫米的模塑表面。絕對高度和長寬比并不限于單個數(shù)值，在模塑表面的各區(qū)域內(nèi)可以各不相同。模塑表面可以具有多種不同的三維(3D)開槽結(jié)構(gòu)(例如溝道、空腔)和凸起結(jié)構(gòu)(例如壁、柱)，這些結(jié)構(gòu)在微流體器件中是有利的。而且，對于模具上的開槽或凸起結(jié)構(gòu)，可以有9(T的脫模角，下文將更具體地描述其相關(guān)性。以下參考附圖l描述生產(chǎn)含玻璃成形制品的一種實施方式。將第一用量的含玻璃組合物(在該情況中是片2的形式)設(shè)置在第一片剛性不粘材料3的圖案化模塑表面14和第二表面12(在該情況中為第二片剛性不粘材料1的平坦上表面)之間。如果含玻璃組合物為片2的形式，則通常要求片2具有高平坦度。圖案化表面14和第二表面12可以由相同或不同的材料構(gòu)成。在一個方面，圖案化表面14包含碳、氮化硼陶瓷、或其組合。在另一個方面，當(dāng)圖案化表面14和第二表面12由相同材料構(gòu)成時，該材料是碳，優(yōu)選為多孔碳，例如CarboneLorraine制造的2450PT級石墨或來自PocoGraphite的AF5級石墨?？蛇x使用脫模劑?？梢园凑找髮⒚撃┦┯糜诘诙砻?2、含玻璃組合物2、以及圖案化表面14中的任何一個上。施用的脫模劑的量可以變化。要求圖案化表面14的材料和脫模劑具有類似的性質(zhì)，或者它們由類似材料構(gòu)成。例如，圖案化或模塑表面14由石墨構(gòu)成時，有利的脫模劑是炭黑。向含玻璃組合物2和圖案化表面14之間的界面施加壓力是有利的，從而對圖案化表面14和第二表面12之間的含玻璃組合物2進(jìn)行壓制。這可以通過置于第一片3頂部的負(fù)荷物4實現(xiàn)，從而幫助圖案化表面或模塑表面14在加熱期間穿入含玻璃組合物2中。第二片1、含玻璃組合物2、第一片3以及負(fù)荷物4一起形成層疊系統(tǒng)10?？梢杂赡軌虺惺苌叩臏囟?即，充分軟化含玻璃組合物2所需要的溫度)的任何材料制備該負(fù)荷物。負(fù)荷物重量可以根據(jù)含玻璃組合物2的量或厚度以及要求的圖案化表面M穿入組合物2中的量而變化。也可以通過其它方式施加要求的壓力，例如通過活塞的方式主動施加，該情況中，層疊系統(tǒng)10中不需要負(fù)荷，需要時可以在已經(jīng)開始加熱之后施加壓力。制備得到由第一片、含玻璃組合物、第二片和任選的負(fù)荷構(gòu)成的層疊系統(tǒng)10之后，將層疊系統(tǒng)10加熱至足以得到含玻璃組合物2的粘性流體的溫度。要進(jìn)行這種加熱，可以將層疊系統(tǒng)10置于烘箱中。在加熱之前，需要通過真空排除烘箱中的空氣，向烘箱中引入惰性氣體例如氮?dú)??？紤]可以向烘箱中引入一個或多個層疊系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^傳送帶的方式向烘箱中引入一系列層疊系統(tǒng)，層疊系統(tǒng)可以包括超過一種用量的含玻璃組合物。該方面如圖2中所示，圖中，通過傳送帶22在氮?dú)鈿夥障聦⒁幌盗袑盈B系統(tǒng)20輸送至烘箱21中，各層疊系統(tǒng)20包括六種用量的含玻璃組合物2。將層疊系統(tǒng)20傳遞至烘箱中的速率可以從1分鐘變化至1小時。圖2中所示過程是用于由多種起始用量的含玻璃組合物2生產(chǎn)大量成形制品的有效方法。例如，如果在2小時熱周期中以5米/小時的速度將用量2構(gòu)成的層疊系統(tǒng)送入烘箱中，而且烘箱長度為12米，則該烘箱每小時可以熱加工60個層疊系統(tǒng)，對應(yīng)于每小時生產(chǎn)600個成形制品。圖3顯示沒有負(fù)荷的層疊系統(tǒng)10的橫截面圖。如圖4中所示，對于第一片3，當(dāng)成形制品51完成時，圖案化或模塑表面14中可以有一個或多個區(qū)或者一個或多個特征元件31接觸第二片的第二表面。該區(qū)或特征元件31(在該情況中為與圖案化表面14的周邊間隔的區(qū)的形式)在圖中的垂直方向上與表面14的大部分形成足夠大的距離，從而能夠在熱加工時穿透含玻璃組合物2，在成形制品51中形成通孔16，如圖5中所示。區(qū)31的形狀可以是任何形狀，例如圓形、矩形或橢圓形。熱加工期間通孔的形成避免了在成形制品51中鉆孔，而鉆孔工藝是昂貴的，而且會損壞或破壞該成形制品。作為第一片3的圖案化表面14的另一個任選特征元件，第一片3還有一個區(qū)在成形完成時接觸第二結(jié)構(gòu)的第二表面12，區(qū)32位于圖案化表面14的周邊，任選包圍第一片3的圖案化第二表面14。這些周圍的凸起區(qū)可以作為止流器，防止熔融玻璃從片1和3之間逃逸。這種止流器還有助于保證玻璃在加工期間具有均勻的厚度和一致性。如圖3中所示，在第一片3的表面14上具有多個凸起區(qū)33，它們最終在含玻璃組合物中形成成形特征元件。參考圖4，加熱時，含玻璃組合物轉(zhuǎn)化成軟化或粘性狀態(tài)，這時區(qū)31和區(qū)33穿透含玻璃組合物。圖5顯示加工以及從表面14脫離之后的成形制品51。層疊系統(tǒng)10或20的熱加工溫度和持續(xù)時間可以在包括但不限于以下的幾個參數(shù)中變化含玻璃組合物的粘性、表面14的長寬比、以及表面14的復(fù)雜性。制造玻璃模塑表面的典型技術(shù)限于短加熱時間，從而防止熔融玻璃粘在表面上。這導(dǎo)致形成簡單的模塑表面。本文所述的方法能避免熔融玻璃在加工期間粘在模塑表面上。因此，本文所述的方法可以采用較長的加熱時間，從而允許軟化的含玻璃組合物穿透復(fù)雜模塑表面的各開口。這最終導(dǎo)致形成更復(fù)雜的含玻璃成形制品。因此可以將層疊系統(tǒng)加熱從1分鐘至1小時或者甚至更長時間，這種時間范圍比典型熱成形技術(shù)要寬得多。加熱步驟之后，使層疊系統(tǒng)緩慢冷卻至至少IO(TC，隨著時間冷卻至室溫是有利的。本文所述的方法不僅能防止軟化的含玻璃組合物粘在一個或多個模塑表面上，而且本文所述的方法允許含玻璃組合物和模塑表面一起緩慢冷卻，不會使玻璃凍結(jié)(即，粘合)在模塑表面上。通過緩慢冷卻，可以防止第一片3和圖案化表面14中形成裂縫，使得第一片3及其圖案化或模塑表面14可以再次使用。而且，由于圖案化表面14不會粘住成形制品51，所以可以用手從成形制品上去除第一片3及其圖案化表面14，而不需要使用本領(lǐng)域中常用的技術(shù)例如蝕刻。這對于總生產(chǎn)成本和成形制品的總體品質(zhì)具有明顯正面效果。如上所述，本文所述的方法能夠生產(chǎn)具有復(fù)雜和細(xì)節(jié)化特征元件的含玻璃成形制品。例如，模塑表面可以具有多個能夠穿透含玻璃組合物的區(qū)，穿透深度大于100微米，寬度大于100微米。在另一個方面，深度可以為100微米至IO毫米，寬度可以為IOO微米至IO毫米。在另一個方面，模塑表面的長寬比可以大于3，所述長寬比是表面14中的區(qū)或特征元件的高度(在圖中的垂直方向上)與該區(qū)或特征元件寬度之比。參見圖5，在一個實驗中，脫模角52為105°。使用以前所知技術(shù)時，90°的脫模角一般是不可能的，原因是含玻璃組合物會粘在模塑表面上。但是由于本文所述的方法避免了含玻璃組合物與模塑表面之間的粘著，所以接近90。的脫模角是可能的。而且，高長寬比并且具有接近90°的脫模角的情況也是可能的。而且，由于軟化的含玻璃組合物不會粘在模塑表面上，所以較長的加熱時間是可能的，這導(dǎo)致長寬比增大以及脫模角接近90°。這對于某些應(yīng)用例如微流體器件是有利的。雖然圖1中第二片1的第二表面12是平坦的，但是第二表面12也可以具有圖案化表面。參見圖6，將含玻璃組合物60插入第一片62和第二片61之間。在該方面，第一片62和第二片61的第一表面14和第二表面12都是圖案化的，它們在凸起區(qū)的數(shù)量和維度方面是彼此不同但互補(bǔ)的。熱加工之后，產(chǎn)生含玻璃成形制品63，該成形制品的各側(cè)具有模塑表面壓痕。因此，含玻璃成形制品的各側(cè)上可以具有相同或不同的壓痕。在另一個方面，可以在含玻璃組合物的相同表面上設(shè)置兩個或更多個第一或第二片，其中這些片包括相同或不同的圖案化表面。在圖7中，含玻璃成形制品70由4個第一片形成，形成的圖案中，71和73是相同的，72和74是相同的。根據(jù)特定量的含玻璃組合物的橫向范圍，以及根據(jù)用于圖案化的一種或多種片，可以放置多種片，各片具有圖案化或模塑表面，使各片在含玻璃組合物的表面上并排設(shè)置，并對形成的層疊體進(jìn)行熱加工。上述技術(shù)還可用于同時制造多個(即，兩個或更多個)含玻璃成形制品。參見圖8，各種量的含玻璃組合物81、83、85、87和89設(shè)置或夾在片80和片82、84、86、88和90之間。對于片82、84、86和88的情況，各片具有兩個圖案化表面。因此，可以由一個層疊系統(tǒng)生產(chǎn)多個含玻璃成形制品。如圖8中所示，在熱加工和去除成形制品之后生產(chǎn)了5個成形制品91、93、95、97和99?？梢栽诙虝r間內(nèi)生產(chǎn)大量成形制品。雖然結(jié)構(gòu)82、84、86和88各自具有兩個相同的圖案化表面，但是考慮可以類似地層疊具有兩個以上不同表面的結(jié)構(gòu)，從而同時生產(chǎn)多個不同成形制品。通過本文所述方法生產(chǎn)的含玻璃成形制品可用于生產(chǎn)微流體器件例如微型反應(yīng)器。可以通過密封成形制品的至少一部分形成至少一個流體通道，從而由成形制品形成微型反應(yīng)器。一種這樣的密封方式可以通過以下步驟實現(xiàn)層疊具有協(xié)作相向結(jié)構(gòu)的多個成形制品，使用或不使用密封促進(jìn)劑如玻璃料，然后在升高的溫度下在空氣中密封層疊的結(jié)構(gòu)。所用氣氛以及加熱溫度和持續(xù)時間將根據(jù)制造成形制品所用的材料變化。加熱持續(xù)時間長到足以保證在接觸的各成形制品之間形成完全密封。對于微型反應(yīng)器的情況，完全密封是很重要的，從而保證系統(tǒng)沒有反應(yīng)物滲漏，并保持微型反應(yīng)器的內(nèi)壓。其它密封方法包括用聚合物材料密封，例如聚合物粘合劑，對于聚合物基材，需要時甚至使用無機(jī)粘結(jié)劑、密封化學(xué)熔合、或化學(xué)輔助熔合等進(jìn)行密封。使用玻璃作為最終器件的主要材料時，由于成形制品的兩側(cè)都可以是結(jié)構(gòu)化的，而且結(jié)構(gòu)化的程度互相獨(dú)立，所以本方法盡可能減少了制造玻璃微流體器件或微型反應(yīng)器所需要的玻璃組件數(shù)量，尤其是對具有多個層的玻璃微型反應(yīng)器而言。在另一個方面，要求將含玻璃成形制品附連至非玻璃基材。例如，將含玻璃成形片密封至高熱導(dǎo)性基材能夠增加所得微型反應(yīng)器的熱傳導(dǎo)。在一個方面，用于基材的材料的CTE與形成含玻璃組合物的材料的CTE類似，并且可以承受加工溫度。本文適用的基材的例子包括但并不限于硅、碳化硅、氧化鋁、和類似材料。使用高熱導(dǎo)性基材可以提高由本發(fā)明方法形成的微流體器件的熱導(dǎo)性能。在本發(fā)明的該方面，第二表面12包括基材100的一個表面，該基材表面上將形成含玻璃組合物，如圖14的橫截面所示。然后進(jìn)行加熱步驟，將含玻璃組合物附連或連接至基材表面。圖13是以這種方式在硅晶片100上形成的含玻璃組合物2的透視圖照片，形成的成形制品包含玻璃和基材100的材料，在該情況中是硅。參見圖15，抵靠第二表面12壓制含玻璃組合物，第二表面12可進(jìn)一步包括一個或多個模型插入物102、103的一個或多個表面，這些插入物放置在所述第二片剛性不粘材料1或所述基材100上。插入物還可以放置在第一片3的圖案化表面之上或之中，用于結(jié)合至所得含玻璃成形制品51中，如圖16中所示。參見圖17，還可以采用所揭示的方法在基材100的兩側(cè)上優(yōu)選同時形成兩種不同量的含玻璃組合物2。由兩片3下方的圖案化表面14可知，這些圖案還可以具有不平坦的幾何形狀，基材100也可以是不平坦的。實施例制造圖案化(模塑)表面例如通過從石墨塊片材(所用等級包括來自法國Genneviliers的CarboneLorraine公司的C25級和2450PT級石墨以及來自美國得克薩斯州Decatur城的PocoGraphite公司的AF5級石墨)進(jìn)行CNC機(jī)加工，形成圖案化表面，例如圖9中所示。C25級石墨在30(TC時的熱膨脹為33X10—7°C，開口孔隙率水平約為10%，使得在加工期間氣體能逸出玻璃，防止形成氣泡。圖9中所示圖案化表面14的設(shè)計是微型反應(yīng)器中所用的代表性結(jié)構(gòu)。在此，模具的特征元件高度為100微米至1.5毫米，寬度為100微米至7毫米。參見圖9，模具具有蜿蜒的結(jié)構(gòu)(高度=1毫米，寬度=4毫米)，是對應(yīng)于混合器區(qū)的一種多部分結(jié)構(gòu)，以及一些各種長寬比的柱和同心圓。制備模塑玻璃片參見圖1，將如圖9中所示的具有第一圖案化表面14的第一片剛性不粘材料3置于Borofloat玻璃片形式的含玻璃組合物2上。該玻璃片由第二片1的第二表面12在下方支承。該第一和第二片都由碳形成。將由AISI310耐火金屬機(jī)械加工得到的金屬砝碼形式的負(fù)荷物4置于第一片3的頂部，從而增大圖案化表面14的特征元件或區(qū)在加熱期間穿透至含玻璃組合物中的速率。砝碼的質(zhì)量為1.5千克，直徑為100毫米。本過程的一個特別價值在于，不需要大的壓力，因為重力和簡單的砝碼就能提供良好的結(jié)果。具體地說，模塑表面和含玻璃組合物之間的壓力優(yōu)選小于100千帕，更優(yōu)選小于10或者甚至1千帕。將層疊組件10放入烘箱中，在氮?dú)饬飨录訜?。在引入氮?dú)庵?，通過抽真空排出烘箱中的空氣。爐溫在2小時內(nèi)升高至90(TC，使玻璃片粘性變形至表面14的凹槽中。保持1小時，然后在5小時內(nèi)冷卻至室溫。手工拆開第一和第二片以及玻璃成形片。圖10和ll顯示由上述過程形成的Borofloat玻璃成形片(開始時厚度為3.5毫米)。模塑表面的所有特征元件、甚至最復(fù)雜的特征元件，都復(fù)制在玻璃表面上。而且，由圖11可知，甚至模具上因為CNC設(shè)備的工具動作導(dǎo)致的模具機(jī)械加工缺陷53都復(fù)制到玻璃片表面上。組裝微流體器件要制造微流體組件，在80(TC、在空氣中將以上過程制造的兩個玻璃成形片密封在一起。參見圖12，制得器件57中形成的蜿蜒溝道特征元件(深色陰影，由溝道內(nèi)的有色流體產(chǎn)生)形式的流體通道55的高度為2毫米，寬度為4毫米。該組件能承受約60巴的壓力值。沒有觀察到密封界面發(fā)生強(qiáng)度變差的情況。由本文所述步驟生產(chǎn)的三個或更多個成形制品組裝制得的微流體器件、尤其是如果所有通孔都作為最初形成方法的一部分而形成時，這種微流體器件具有特殊的價值。例如，可以將成形結(jié)構(gòu)91、93、95、97和99層疊和密封在一起，形成多層微流體器件。其它非玻璃基材-玻璃/氧化鋁微型反應(yīng)器由AF5級石墨(P0C0公司，30(TC時的CTE為72.3X10_7°C)機(jī)械加工制得具有結(jié)構(gòu)化或模塑表面的第一片。將AD-96氧化鋁(C00RSTEK公司，300°C時的CTE為68.0X1(T7。C)制得的基材100，與玻璃材料(30(TC時的CTE為63.4X107°C，工作點(diǎn)(104Po)=1156°C)—起使用。所用玻璃組合物如下表1中所示。工藝描述進(jìn)行預(yù)備測試以通過壓制試驗評估AF5級石墨和表1玻璃組合物的膨脹相容性。對于該測試，在兩個圖案化表面之間對玻璃片(165X135X2.25毫米)的兩側(cè)進(jìn)行壓制。壓制溫度為1025°C(玻璃粘性約105Po)，壓制時間為l小時。施加負(fù)荷為5千克，施加在131X161毫米的表面上。很容易從模具的圖案化表面取下成形制品51。這表示表1玻璃和AF5級石墨之間具有可以接受的膨脹匹配。由氧化鋁層提供的剛性似乎特別有利于脫離模具而不使玻璃破裂。進(jìn)行第二測試從而在氧化鋁基材上直接形成玻璃片。氧化鋁基材(161X131X1毫米)和玻璃片(165X135X2.25毫米)和圖案化模塑表面都由上述材料組合物提供。仔細(xì)清洗和清潔氧化鋁和玻璃片。使圖案化或模塑表面的圖案向上放置，層疊玻璃片形式的含玻璃組合物，再層疊氧化鋁基材，然后是石墨塊和5千克砝碼。為了防止有空氣夾帶在玻璃和氧化鋁基材之間，在20毫巴真空下進(jìn)行加熱，直至達(dá)到1025"的平臺。然后用氮?dú)庠俅渭訅杭訜釥t，直至熱周期終點(diǎn)。冷卻之后，拆解層疊體。拆解過程并不特別困難。所有圖案特征元件都完美復(fù)制(溝道深度約450-470微米)。氧化鋁基材背側(cè)平坦，表示CTE和最終尺寸的不匹配程度較低，因為殘余應(yīng)力并未引起任何翹曲或拱起。但是，溝道下殘余玻璃層的厚度(氧化鋁上方)約為1.8毫米，大于最佳熱交換能力所需的優(yōu)選厚度。第三測試從類似條件下的1毫米厚度玻璃片開始，測得溝道下的殘余玻璃層為700微米。第四測試不使用玻璃片，而是通過平坦模塑技術(shù)在氧化鋁基材100上沉積一層玻璃料和蠟糊形式的含玻璃組合物2，然后以100(TC在空氣中預(yù)燒結(jié)1小時，留下460-620微米厚度的上光層。然后將圖案化表面層疊在該層之上，其上放置10千克負(fù)荷物，該層疊組件以1025'C的溫度在氮?dú)鈿夥罩袩苐小時。升溫期間不采用真空。大部分圖案特征元件完全復(fù)制，在邊緣和一些孔隙處存在一些缺陷，表示可能要求初始層的厚度更均勻和/或更均勻一些，加熱期間采用真空可能是有益的。通過本發(fā)明的方法可以形成高導(dǎo)熱性、高耐化學(xué)性、高耐熱性的微流體器件，這些器件可以由填充的玻璃料例如填充氧化鋁的玻璃*、1一^/1,fc口4"4LTIV.r4VT卄tt羊、'K;'婦丞M丄形P乂。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>權(quán)利要求1.一種形成其間具有至少一個流體通道的含玻璃微流體器件的方法，該方法包括提供具有圖案化模塑表面的第一片剛性不粘材料；提供第一用量的含玻璃組合物；使所述第一用量的含玻璃組合物接觸所述圖案化模塑表面；在所述圖案化模塑表面和第二表面之間壓制所述第一用量的含玻璃組合物；將該片剛性不粘材料和第一用量的含玻璃組合物一起加熱至足以軟化該用量的含玻璃組合物的程度，從而在第一用量的含玻璃組合物中復(fù)制圖案化模塑表面，該第一用量的含玻璃組合物形成第一含玻璃成形制品；密封第一含玻璃成形制品的至少一部分，形成其間具有至少一個流體通道的微流體器件。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第二表面包括第二片剛性不粘材料的一個表面。3.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，第二表面包括基材的一個表面，該基材表面上將對所述含玻璃組合物進(jìn)行成形，所述加熱步驟能有效地將含玻璃組合物附連或連接至該基材表面。4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，第二表面進(jìn)一步包括一個或多個模具插入物的一個或多個表面，這些插入物放置在所述第二片剛性不粘材料或所述基材上，用于結(jié)合入所得的含玻璃成形制品中。5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二表面是平坦的。6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二表面是圖案化的。7.如權(quán)利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，基材或者一個或多個模具插入物中的至少一個包含熱導(dǎo)性大于含玻璃組合物的玻璃的熱導(dǎo)性的材料。8.如權(quán)利要求3-7中任一項所述的方法，其特征在于，基材或者一個或多個模具插入物中的至少一個包含一種或多種陶瓷、硅、硅的化合物、和金屬。9.如權(quán)利要求3-7中任一項所述的方法，其特征在于，基材或者一個或多個模具插入物中的至少一個包含氧化鋁。10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其特征在于，第一片剛性不粘材料包含碳。11.如權(quán)利要求i-io中任一項所述的方法，其特征在于，第一片剛性不粘材料包含開口孔隙率至少為5。/。的多孔材料。12.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，第一片剛性不粘材料包含開口孔隙率至少為10%的多孔材料。13.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其特征在于，含玻璃組合物由一種或多種透明玻璃組成。14.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其特征在于，含玻璃組合物包含玻璃-陶瓷。15.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其特征在于，含玻璃組合物包含填充的玻璃，填充的玻璃包含玻璃和至少一種填料，所述至少一種填料的熱導(dǎo)性大于玻璃的熱導(dǎo)性。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，該填料是氧化鋁。17.如權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法，其特征在于，提供第一用量的含玻璃組合物的步驟包括提供片材形式的含玻璃組合物。18.如權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法，其特征在于，提供第一用量的含玻璃組合物的步驟包括提供玻璃料或固結(jié)玻璃料層形式的含玻璃組合物。19.如權(quán)利要求1-18中任一項所述的方法，其特征在于，密封步驟包括第一含玻璃成形制品和一種或多種附加含玻璃制品或含玻璃成形制品以及將層疊體密封在一起。20.如權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將脫模劑設(shè)置在第一用量的含玻璃組合物和圖案化表面之間的步驟。全文摘要本文描述了制造包含玻璃材料或含玻璃材料的微流體器件的方法，與使用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的類似玻璃成形制品相比，本發(fā)明方法成本降低并且/或者維度性質(zhì)提高。具體地說，提供具有圖案化模塑表面的第一片剛性不粘材料片；提供第一用量的含玻璃組合物；使第一用量的含玻璃組合物接觸圖案化模塑表面，并且在圖案化模塑表面和第二表面之間進(jìn)行壓制；將該片剛性不粘材料和第一用量的含玻璃組合物一起加熱至足以軟化該用量的含玻璃組合物的程度，從而在第一用量的含玻璃組合物中復(fù)制圖案化模塑表面，形成含玻璃成形制品；密封含玻璃成形制品的至少一部分，形成其間具有至少一個流體通道的微流體器件。文檔編號C03B23/203GK101668711SQ200880013743公開日2010年3月10日申請日期2008年2月27日優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日發(fā)明者C·W·坦納,G·P·馬克斯,R·M·莫倫納,T·L·達(dá)努克斯申請人:康寧股份有限公司