專利名稱：制造微流體系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造微流體系統(tǒng)的方法，以及一種，尤其是按照該方法制成的微流體系統(tǒng)和這樣的微流體系統(tǒng)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
微流體系統(tǒng)尤其是應(yīng)用于生物技術(shù)、分析、制藥和臨床化學(xué)，環(huán)境分析和日用品化學(xué)等領(lǐng)域。它們例如以微型分析系統(tǒng)的形式來(lái)使用，所謂WAS (微型化整套分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis System))，以及作為芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)(Lab- on-chip-System). 微流體系統(tǒng)例如可以用于在生物活性物質(zhì)研究，診斷分析和篩選中的采樣、 制備樣、微反應(yīng)、分離、探測(cè)。使用微流體系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)減少試樣體積和試劑的使用和試劑消耗降低成本，簡(jiǎn)化操縱。此外可以實(shí)現(xiàn)較短的分析時(shí)間和較高的試樣通過(guò)能力。微流體系統(tǒng)一般由玻璃-或者聚合物基片組成，其中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，例如借助于熱壓或者壓注，建立起通道和其它鈍化的流體元件，如集成的混合器結(jié)構(gòu)，試樣儲(chǔ)存容器。 活性元件，如泵，執(zhí)行元件和傳感器例如可以通過(guò)混合集成而集成起來(lái)。這里大多數(shù)按串接方法預(yù)先結(jié)構(gòu)化的基片設(shè)置有單個(gè)活性的構(gòu)件，并然后使之接通。在文獻(xiàn)WO 2005/014452中公開(kāi)了一種制造具有塑料外殼的半導(dǎo)體元器件的成批生產(chǎn)工藝方法，其中載體板在其頂面上設(shè)有一種熱敏粘結(jié)劑，而且這個(gè)頂面設(shè)置許多單個(gè)的半導(dǎo)體芯片。然后將半導(dǎo)體芯片埋入在塑料外殼材料里，并通過(guò)加熱熱敏粘結(jié)劑去除載體板。這樣開(kāi)通的復(fù)合晶片然后可以借助于標(biāo)準(zhǔn)薄層工藝和-材料環(huán)繞布線。所產(chǎn)生的印刷線路則設(shè)有釬焊焊臺(tái)。隨后可以使復(fù)合晶片分離成單個(gè)的半導(dǎo)體芯片。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明建議了一種制造微流體系統(tǒng)的方法，這種系統(tǒng)包含至少一個(gè)具有一個(gè)微流體活性表面的微流體構(gòu)件，方法至少包括以下步驟
A)提供一個(gè)具有一個(gè)連接側(cè)面的微流體復(fù)合基片，它包括有至少一個(gè)置入在聚合物材料里的微流體構(gòu)件，其中這構(gòu)件的微流體活性表面至少部分地構(gòu)成微流體復(fù)合基片的連接側(cè)面的一部分，
B)提供一個(gè)對(duì)置基片，它具有一個(gè)連接側(cè)面，用于與微流體復(fù)合基片連接，
C)提供一種微流體結(jié)構(gòu)，至少在復(fù)合基片的連接側(cè)面上和/或在對(duì)置基片的連接側(cè)面上，至少用于在微流體系統(tǒng)里形成一個(gè)微流體通道結(jié)構(gòu)，和
D)使微流體復(fù)合基片和對(duì)置基片用它們的連接側(cè)面連接，同時(shí)形成一個(gè)微流體通道結(jié)構(gòu)，尤其是用于使微流體構(gòu)件上下相互之間和/或微流體構(gòu)件向外建立一種流體連接。微流體構(gòu)件按照本發(fā)明例如可以是微流體芯片，例如像微泵，傳感器或者閥門。所謂微流體活性表面，按照本發(fā)明是指微流體構(gòu)件的一個(gè)表面，這表面例如具有微流體功能元件和/或結(jié)構(gòu)，例如像加熱器構(gòu)件、傳感器、薄膜、至微型空腔的開(kāi)孔或者通路，或者微流體構(gòu)件里的微型通道結(jié)構(gòu)，或者其它的微流體功能元件和/或結(jié)構(gòu)。
用按照本發(fā)明的方法可以有利地以高的精度和同時(shí)以高通過(guò)能力，由電子裝置， 只用微小的調(diào)整，在利用建造和連接技術(shù)的已經(jīng)確立和標(biāo)準(zhǔn)化的工藝過(guò)程條件下建立微流體系統(tǒng)。按照本發(fā)明的方法成本有利，而且除此之外，可以在一個(gè)成批生產(chǎn)的工藝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)微流體系統(tǒng)的大量生產(chǎn)。這特別也對(duì)于一次性系統(tǒng)的范圍來(lái)說(shuō)，例如在關(guān)心診斷部位 (Poin-of-Care Diagnostik)方面具有意義，并且可以有利地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的批量生產(chǎn)和更大范圍的應(yīng)用。在方法的一種實(shí)施方案變型中，步驟A)又可以包括以下步驟
AA)在一個(gè)臨時(shí)載體的一個(gè)安裝側(cè)上安設(shè)至少一個(gè)微流體構(gòu)件，其中將微流體構(gòu)件用其流體活性表面置于臨時(shí)載體上；
AB)用一種聚合物材料涂覆和圍住微流體構(gòu)件，同時(shí)形成一種微流體復(fù)合基片；和
AC)將臨時(shí)載體與步驟B)中制成的微流體復(fù)合基片分離。換句話說(shuō)，在這種方法方案中將微流體構(gòu)件暫時(shí)安放在一個(gè)載體上并與之連接。 構(gòu)件用其微流體活性表面設(shè)置在載體的安裝側(cè)上(這活性表面具有例如一個(gè)或多個(gè)流體開(kāi)孔)，然后將構(gòu)件裝入一種合適的聚合物材料里。換句話說(shuō)，將這微流體構(gòu)件埋入聚合物材料里并且也與之固定。例如可以通過(guò)環(huán)噴，壓注，模制或者通過(guò)注入使構(gòu)件埋入在聚合物材料里。通過(guò)用臨時(shí)載體的遮蓋，可以有利地在步驟AB)里，通過(guò)聚合物材料最大程度上避免對(duì)構(gòu)件的微流體活性表面上的微流體結(jié)構(gòu)和元件造成影響。微流體結(jié)構(gòu)和元件可以是薄膜，傳感器、加熱器結(jié)構(gòu)和/或流體開(kāi)孔，例如像微流體通道的入口或者出口。例如在聚合物材料至少局部硬化之后，就可以在步驟AC)里與載體進(jìn)行分離。用復(fù)合基片的分離開(kāi)使得預(yù)先設(shè)置在復(fù)合基片上的微流體活性表面，例如微流體構(gòu)件的微流體開(kāi)孔又開(kāi)通。用按照本發(fā)明的方法方案可以令人驚奇良好地，簡(jiǎn)單地使得尤其是許多相同的或者不同的微流體構(gòu)件集成于一個(gè)復(fù)合基片里，并且繼續(xù)一起進(jìn)行加工。這是有利地可能的， 并不影響微流體構(gòu)件，尤其是也并不影響已經(jīng)存在于微流體構(gòu)件內(nèi)的微流體結(jié)構(gòu)，例如像微通道、微型混合結(jié)構(gòu)、停留結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)存空腔、和/或活性元件，如微泵、閥門，而且不影響分別與之聯(lián)系的功能。臨時(shí)載體尤其可以是一個(gè)載體板或者薄膜，它在其安裝側(cè)上設(shè)有一種合適的附著劑，用于與微流體構(gòu)件實(shí)現(xiàn)暫時(shí)的連接，或者可以具有合適的自附著性能，用于暫時(shí)固定住微流體構(gòu)件。換言之，臨時(shí)載體可以在其安裝側(cè)上例如具有一層附著層。載體板或者薄膜例如可以由金屬材料，例如像由鋼組成，或者由此構(gòu)成。對(duì)于用于制造在復(fù)合基片上的聚合物涂覆層的聚合物材料合適的聚合物例如可以是模制材料、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、熱塑性塑料，如聚碳酸酯(PC)、 C0C、硅酮或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，還可以列舉許多。按照本發(fā)明有利地也可以除了微流體構(gòu)件之外，將其它的，例如非活性或者活性的部分，例如像半導(dǎo)體芯片，集成在復(fù)合基片里，而不是通過(guò)混合集成將它們合在一起。這有利地?cái)U(kuò)展了按照本發(fā)明的微流體系統(tǒng)可能的功能。在步驟D)里可以通過(guò)微流體復(fù)合基片，與在其連接側(cè)上預(yù)先結(jié)構(gòu)化的對(duì)置基片的接合和覆蓋，使一個(gè)或者多個(gè)微流體構(gòu)件向外形成流體連接，和/或使微流體復(fù)合基片上下相互實(shí)現(xiàn)流體連接。對(duì)置基片例如可以是一種玻璃基片、硅基片、電路板基片或聚合的基片特別是聚碳酸酯基片、派熱克斯玻璃(Pyrex)基片、聚四氟乙烯基片、聚苯乙烯基片、由環(huán)烯烴共聚物組成的基片、聚酯基片或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片。這樣的基片的結(jié)構(gòu)例如可以通過(guò)已建立的，用于制造微系統(tǒng)技術(shù)部件的方法，例如壓注、深度腐蝕或者壓制，尤其是熱壓。在方法的一種實(shí)施方案中，可以在步驟C)里，與步驟A)和/或步驟B)同時(shí)地形成微流體結(jié)構(gòu)，其中在復(fù)合基片里形成微流體結(jié)構(gòu)包括了提供和應(yīng)用一個(gè)在至少安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體。因此對(duì)置基片可以至少在其對(duì)著復(fù)合基片的連接表面上具有一種適合的，尤其是微流體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)尤其可以設(shè)計(jì)用于形成微流體構(gòu)件的向外的流體連接的，和/或微流體構(gòu)件上下相互之間的流體連接的微流體通道結(jié)構(gòu)。然而也可以隨著對(duì)置基片的結(jié)構(gòu)化而形成和提供其它的，不同的微流體結(jié)構(gòu)，如混合結(jié)構(gòu)和/或停留結(jié)構(gòu)。就使用一種預(yù)結(jié)構(gòu)化的對(duì)置基片來(lái)說(shuō)，備選或附帶地在按照本發(fā)明的方法的另一種設(shè)計(jì)方案中，例如在步驟AB)里，為了建立一種向外的流體連接和/或微流體構(gòu)件上下相互之間的流體連接，設(shè)有一種微流體結(jié)構(gòu)，用于在復(fù)合基片的聚合物材料里形成一種微流體通道結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)在步驟C)里的微流體結(jié)構(gòu)化按照本發(fā)明可以簡(jiǎn)單地與步驟A)里的制造和提供復(fù)合基片同時(shí)進(jìn)行，并因此已集成在復(fù)合基片里。這種結(jié)構(gòu)化除了提供微流體通道用于微流體構(gòu)件的流體連接之外，也可以包括有其它的非活化的和/或活化的微流體部件，例如像腔室、混合結(jié)構(gòu)、或者閥門。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于復(fù)合基片的覆蓋，在一定條件下也可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單的未結(jié)構(gòu)化的作為對(duì)置基片的對(duì)置板來(lái)進(jìn)行。這有利地使基片接合和連接時(shí)的調(diào)節(jié)花費(fèi)實(shí)現(xiàn)最小化。在按照本發(fā)明的方法的另一種設(shè)計(jì)方案中，可以在步驟AB)里通過(guò)提供和應(yīng)用一個(gè)在至少安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體來(lái)規(guī)定微流體通道結(jié)構(gòu)。在臨時(shí)載體的安裝側(cè)上例如可以布置有合適的隆起和凹陷，這些隆起和凹陷可以在步驟AB)里通過(guò)聚合物材料而成型。臨時(shí)載體在這種實(shí)施形式中也就是除了用于對(duì)微流體構(gòu)件已經(jīng)提供的支承和保護(hù)功能之外，同樣也用作為復(fù)合基片連接表面結(jié)構(gòu)化的成型體(模板)。在按照本發(fā)明的方法的另一種設(shè)計(jì)方案中，可以通過(guò)在臨時(shí)載體的安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化地涂覆一種可去除的材料，來(lái)提供在安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體。備選或者附帶地可以在微流體構(gòu)件上進(jìn)行可去除材料的結(jié)構(gòu)化的涂覆，這些構(gòu)件置于載體上。在一種優(yōu)選的方案中，可去除材料可以是一種模附著粘結(jié)劑。所謂可去除材料是指這種材料尤其是在步驟 AC)里，在復(fù)合基片與載體分離開(kāi)之后，例如用一種溶劑，和/或熱的方法，可以被去除，從而尤其是在復(fù)合基片的聚合物材料里相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化，在一定條件下也例如使微流體構(gòu)件的開(kāi)孔被釋放。優(yōu)選無(wú)殘留地消除可去除材料，然而總是使得復(fù)合基片連同在其里面包含的微流體構(gòu)件的功能不會(huì)受到影響。在一種備選的設(shè)計(jì)方案中，結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體具有與這載體持久連接的隆起，作為在安裝側(cè)上的結(jié)構(gòu)。臨時(shí)載體與凸起的結(jié)構(gòu)，也就是隆起可以優(yōu)先設(shè)計(jì)成一體。這樣在復(fù)合基片的相應(yīng)表面上構(gòu)成和形成的結(jié)構(gòu)則可以在步驟AC)里按照本發(fā)明釋放。其優(yōu)點(diǎn)在于不需要另外的步驟來(lái)使結(jié)構(gòu)和/或存在于微流體構(gòu)件里的開(kāi)孔開(kāi)通釋放。開(kāi)孔例如可以是微流體通道的入口或者出口。此外這種方法方案的優(yōu)點(diǎn)還在于可以重復(fù)地使用和應(yīng)用臨時(shí)載體，這特別有利于工業(yè)規(guī)模的批量生產(chǎn)。臨時(shí)載體例如可以制造和應(yīng)用為壓制的鋼板。這種選擇即使在大批量生產(chǎn)時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)特別精密和保證尺寸的再生產(chǎn)。
在按照本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施形式中，臨時(shí)載體可以在步驟AA)里裝配微流體構(gòu)件之前，全面地(Vollflkhig)或者結(jié)構(gòu)化地用一層可除去的附著層進(jìn)行涂覆，例如用一層模-附著-粘結(jié)劑-薄膜。臨時(shí)載體可以設(shè)計(jì)為不結(jié)構(gòu)化地具有一個(gè)平的安裝側(cè)， 或者結(jié)構(gòu)化。通過(guò)這種按照本發(fā)明的方案可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)復(fù)合基片形成的結(jié)構(gòu)的調(diào)整。同時(shí)附著層可以用于將構(gòu)件臨時(shí)固定在臨時(shí)載體上。在按照本發(fā)明的方法的另一種設(shè)計(jì)方案中，在步驟A)里除了所述至少一個(gè)微流體構(gòu)件之外，在聚合物材料里裝入了，也就是埋入至少一個(gè)電子元件，尤其是半導(dǎo)體芯片， 并固定在其中。在方法的另一種實(shí)施形式中，可以在步驟D)之前或者之后，進(jìn)行半導(dǎo)體芯片和/ 或微流體構(gòu)件的環(huán)繞電接線和/或電接觸。因此可以有利地提供必要的和/或所希望的電信號(hào)和電流線路，以及既接觸半導(dǎo)體芯片也接通微流體構(gòu)件。在另一種按照本發(fā)明的方法方案中，可以在步驟D)之前在復(fù)合基片的連接側(cè)上， 有利地布置至少另外一個(gè)微流體構(gòu)件和/或電子元器件，尤其是半導(dǎo)體芯片。在方法的另一種按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案中，在步驟B)里提供對(duì)置基片包括了裝入，也就是在一個(gè)聚合物材料里埋入和固定至少一個(gè)微流體構(gòu)件。換句話說(shuō)，對(duì)置基片也可以是一個(gè)復(fù)合基片。在按照本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施形式中，此外還包括了在復(fù)合基片和/或?qū)χ没锛尤肓黧w接通裝置(Durchkontakten)。因此可以同時(shí)在一個(gè)方法步驟中，也實(shí)現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)微流體構(gòu)件向外的微流體連接。本發(fā)明還涉及一種微流體系統(tǒng)，尤其是按照前面所述的方法制成，它包含至少一個(gè)具有至少一個(gè)微流體活性表面的微流體構(gòu)件，其中所述至少一個(gè)微流體構(gòu)件在形成一個(gè)微流體復(fù)合基片情況下，埋入在一種聚合物材料里并在其中固定，而且微流體構(gòu)件的微流體活性表面構(gòu)成了微流體復(fù)合基片的一個(gè)連接面的一部分，而復(fù)合基片在連接面上通過(guò)與一個(gè)對(duì)置基片的連接設(shè)有一種覆蓋，其中此外，尤其是在復(fù)合基片和對(duì)置基片之間，設(shè)計(jì)了微流體結(jié)構(gòu)，尤其是用于實(shí)現(xiàn)微流體構(gòu)件向外和/或微流體構(gòu)件上下相互之間的流體連接。在一種實(shí)施形式中，微流體構(gòu)件的微流體活性表面包括有一個(gè)或多個(gè)流體活性薄膜、傳感器面、加熱器結(jié)構(gòu)和/或通道結(jié)構(gòu)的開(kāi)孔。微流體結(jié)構(gòu)按照本發(fā)明可以是微流體通道，但也可以是或者包括有腔室、混合結(jié)構(gòu)、閥門、泵和/或其它非活性的和/或活性的元部件。按照本發(fā)明的微流體系統(tǒng)在一種設(shè)計(jì)方案中，可以包括有至少一個(gè)電子元部件， 尤其是一個(gè)半導(dǎo)體芯片。電子元部件可以有利地設(shè)計(jì)用于檢測(cè)一種流體的物理性能，或者說(shuō)屬于它的測(cè)量值，和/或調(diào)整在微流體系統(tǒng)里流體的運(yùn)行參數(shù)。除此之外，一個(gè)電子元部件也可以具有發(fā)射和接收裝置，用于與外部的元部件交換電子信號(hào)和數(shù)據(jù)。外部元部件例如可以是計(jì)算機(jī)。此外本發(fā)明涉及一種按照本發(fā)明的微流體系統(tǒng)的，尤其是在一種集成的微流體芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，一種PTAS或者一種微反應(yīng)器里的應(yīng)用。它們例如可以使用在藥物技術(shù)、微生物學(xué)里和/或在藥物的、生物技術(shù)的分析中。使用這樣的微流體系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是由于減小了試樣體積和試劑的加入和消耗，降低了成本，簡(jiǎn)化了操縱，以及由于按照本發(fā)明的制造方法和可以批量生產(chǎn)降低了成本。此外可以有利地實(shí)現(xiàn)較短的分析時(shí)間和較高的試樣通過(guò)能力。


按照本發(fā)明的對(duì)象物的其它優(yōu)點(diǎn)和有利的設(shè)計(jì)方案通過(guò)附圖表示出來(lái)，并在隨后的說(shuō)明中敘述。應(yīng)該注意到附圖只具有所說(shuō)明的特征，而且并不考慮以任何形式限制本發(fā)明。圖1用剖視簡(jiǎn)圖a)至d)表示了一種本發(fā)明的微流體系統(tǒng)的建立，這系統(tǒng)具有預(yù)先結(jié)構(gòu)化的對(duì)置基片作為覆蓋；
圖2用剖視簡(jiǎn)圖a)至d)表示了一種本發(fā)明微流體系統(tǒng)的建立，這系統(tǒng)具有一種可去除的材料的結(jié)構(gòu)化地涂覆在一個(gè)臨時(shí)載體上的層；
圖3用剖視簡(jiǎn)圖a)至d)表示了一種本發(fā)明微流體系統(tǒng)的建立，這系統(tǒng)具有一種未結(jié)構(gòu)化的對(duì)置基片作為覆蓋；和
圖4用剖視簡(jiǎn)圖a)至d)表示了一種本發(fā)明的微流體系統(tǒng)的建立，同時(shí)應(yīng)用了一種結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體。
具體實(shí)施例方式圖Ia至Id表示了按照本發(fā)明的微流體系統(tǒng)的，或者說(shuō)一種按照本發(fā)明的用于建立微流體系統(tǒng)的方法的第一種設(shè)計(jì)方案。圖Ia以剖視簡(jiǎn)圖表示了兩個(gè)微流體構(gòu)件1，它們分別在其微流體活性表面上具有一個(gè)帶有微流體開(kāi)孔3的微流體通道2，例如一個(gè)入口和一個(gè)出口。微流體構(gòu)件1在按照本發(fā)明的方法的步驟AA)里，用其布置有開(kāi)孔3的微流體活性表面，在箭頭方向上裝在一個(gè)臨時(shí)載體4上(這臨時(shí)載體在其安裝側(cè)上有一個(gè)附著層 5)并且與臨時(shí)載體4連接。臨時(shí)載體4例如可以是一個(gè)平面平行的板。臨時(shí)載體4例如可以是一個(gè)鋼板。在圖Ib里，微流體構(gòu)件1埋入在一種聚合物材料6里。在方法的步驟AB) 里，裝在臨時(shí)載體4上的并且與載體4通過(guò)附著層5連接的構(gòu)件1用聚合物材料6例如進(jìn)行環(huán)噴，模制或者備選地注入其中。通過(guò)與臨時(shí)載體4的連接有利地使開(kāi)孔3防止有聚合物材料6進(jìn)入，而且保持暢通。在圖Ic里表示了在按照本發(fā)明的方法的步驟AC)里與具有附著層5的臨時(shí)載體4分離開(kāi)的，由聚合物材料6組成的復(fù)合基片10和微流體構(gòu)件1。在這步驟里又使微流體構(gòu)件1的開(kāi)孔3開(kāi)通。復(fù)合基片10的開(kāi)通表面構(gòu)成了復(fù)合基片10的連接側(cè)。在圖Id里復(fù)合基片10與一個(gè)作為覆蓋的對(duì)置基片7連接。對(duì)置基片7在這實(shí)施形式中，為了在其連接側(cè)上建立流體連接，按已經(jīng)預(yù)先結(jié)構(gòu)化地提供。對(duì)置基片7的結(jié)構(gòu)化的連接側(cè)與復(fù)合基片10接合，并且例如通過(guò)粘結(jié)連接起來(lái)。例如在復(fù)合基片10和對(duì)置基片7連接之前，按照本發(fā)明此外還可以規(guī)定一種電的環(huán)繞接線。對(duì)置基片7的預(yù)先結(jié)構(gòu)化包括了流體接通裝置8，它用于使微流體構(gòu)件向外形成流體連接，例如至位于微流體系統(tǒng)之外的元部件。對(duì)置基片7的預(yù)先結(jié)構(gòu)化此外還包括了在連接側(cè)上的，尤其是用于形成通道結(jié)構(gòu)的微流體結(jié)構(gòu)。用這些結(jié)構(gòu)用復(fù)合基片與對(duì)置基片7連接，在微流體系統(tǒng)里設(shè)計(jì)有微流體通道結(jié)構(gòu)9，這結(jié)構(gòu)可以用于與層間流體接通8連接，并且用于微流體構(gòu)件1的上下相互流體連接。按照本發(fā)明也可以設(shè)計(jì)其它的微流體結(jié)構(gòu)和元部件，如停留結(jié)構(gòu)、腔室、微混合器、泵和/或閥門。
圖加至2d表示了一種按照本發(fā)明的系統(tǒng)的，或者說(shuō)一種按照本發(fā)明的，用于制造微流體系統(tǒng)的方法的第二種設(shè)計(jì)方案。圖加用剖視簡(jiǎn)圖表示了兩個(gè)微流體構(gòu)件1，它們分別具有一個(gè)帶有開(kāi)孔3的微流體通道2。微流體構(gòu)件1用其帶有開(kāi)孔3的微流體活性表面置于一個(gè)結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體對(duì)上，并與其連接。臨時(shí)載體對(duì)通過(guò)一個(gè)結(jié)構(gòu)化地涂覆的附著層25結(jié)構(gòu)化。結(jié)構(gòu)化的附著層25例如由一種可去除的材料構(gòu)成。附著層的材料例如可以用溶劑和/或熱的措施去除。因此可以簡(jiǎn)單地得到一種可變的和可調(diào)整的臨時(shí)載體M的結(jié)構(gòu)。圖2b表示了在圖加中所示的布置，其中微流體構(gòu)件1這里埋入在一種聚合物材料沈里，同時(shí)形成一個(gè)復(fù)合基片20。復(fù)合基片20在按照本發(fā)明的方法步驟AB)中，例如通過(guò)環(huán)繞噴注、壓注、模制或者用聚合物材料沈澆注而構(gòu)成。圖2c用剖視圖表示了與臨時(shí)載體 24分離開(kāi)的復(fù)合基片20。通過(guò)除去在復(fù)合基片20里結(jié)構(gòu)化的附著層25，在聚合物材料沈里形成集成的微流體結(jié)構(gòu)21。換句話說(shuō)，在微流體系統(tǒng)(圖2d)里微流體結(jié)構(gòu)21可以已集成在復(fù)合基片20里，尤其是用于形成一個(gè)微流體通道結(jié)構(gòu)四。通道結(jié)構(gòu)四的微流體通道可以用于微流體構(gòu)件1向外的流體連接和/或微流體構(gòu)件1上下相互之間的流體連接。圖 2d此外表示了來(lái)自圖2c的復(fù)合基片20，具有一個(gè)與之連接的對(duì)置基片27作為覆蓋。對(duì)置基片27在這種實(shí)施形式中具有流體接通裝置28。接通裝置觀的至少一個(gè)部分可以是與微流體通道結(jié)構(gòu)四接通的。圖3a至3d表示了一種按照本發(fā)明的微流體系統(tǒng)的，或者說(shuō)一種按照本發(fā)明的，用于制造微流體系統(tǒng)的方法的第三種實(shí)施形式。圖3a對(duì)應(yīng)于圖加中所示的布置。圖北表示了圖3a所示的布置，其中微流體構(gòu)件1埋入在聚合物材料36里，同時(shí)形成一個(gè)復(fù)合基片 30，其中復(fù)合基片30與臨時(shí)載體M連接。此外在聚合物材料36里設(shè)計(jì)有流體接通裝置 38。這種接通裝置38可以有利地在將微流體構(gòu)件1埋入聚合物材料36里時(shí)，在按照本發(fā)明的方法的步驟AB)里就已經(jīng)一起成型出來(lái)并作了規(guī)定。流體接通裝置38也可以備選地通過(guò)補(bǔ)充的加工制成，例如通過(guò)鉆孔。圖3c用剖視圖表示了與臨時(shí)載體M分離開(kāi)的復(fù)合基片30。通過(guò)去除在復(fù)合基片30里的結(jié)構(gòu)化的附著層25而開(kāi)通釋放的微流體結(jié)構(gòu)31設(shè)計(jì)成在聚合物材料36里的凹陷。換句話說(shuō)，微流體結(jié)構(gòu)31可以已集成在復(fù)合基片30里， 例如用于形成一種微流體通道結(jié)構(gòu)39。微流體通道結(jié)構(gòu)39的通道可以用于使微流體構(gòu)件 1向外實(shí)現(xiàn)流體連接和/或微流體構(gòu)件1上下相互的流體連接。通道結(jié)構(gòu)39的通道的至少一部分與流體接通裝置38接通。在圖3d中表示了 復(fù)合基片30的覆蓋在本發(fā)明的這種設(shè)計(jì)方案中，可以有利地通過(guò)與一種未結(jié)構(gòu)化的對(duì)置基片37的接合和連接來(lái)進(jìn)行。對(duì)置基片 37例如可以是一個(gè)平板。這還使得接合時(shí)的調(diào)節(jié)花費(fèi)減輕。圖如至4(1表示了一種按照本發(fā)明的微流體系統(tǒng)的，或者說(shuō)一種按照本發(fā)明的，用于制造微流體系統(tǒng)的方法的第四種實(shí)施形式。圖如用剖視簡(jiǎn)圖表示了兩個(gè)微流體構(gòu)件1， 它們分別具有一個(gè)帶有開(kāi)孔3的微流體通道2。微流體構(gòu)件1用其帶有開(kāi)孔3的微流體活性表面置于一個(gè)結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體44上，并與其連接。臨時(shí)載體44具有隆起44A，它們可以持久地與載體44連接。臨時(shí)載體44例如可以是一個(gè)銑削的鋼板，這鋼板可以有利地重復(fù)使用于按照本發(fā)明的方法。這尤其是對(duì)于微流體系統(tǒng)的批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是有利的。在隆起 44A上在這種實(shí)施形式中涂覆了一層附著層45，用這附著層使微流體構(gòu)件1暫時(shí)固定。附著層45可以由一種可去除的材料構(gòu)成，例如由一種模-附著-粘結(jié)劑。圖4b表示了圖如的布置，其中微流體構(gòu)件1埋入在聚合物材料46里，同時(shí)形成一個(gè)復(fù)合基片40。此外在這聚合物材料46里已經(jīng)設(shè)有流體接通裝置48。接通裝置48可以有利地在按照本發(fā)明的方法的步驟AB)里，已一起成型出來(lái)。流體接通裝置48也可以備選地通過(guò)補(bǔ)充的加工制成，例如通過(guò)鉆孔。圖4c用剖視圖表示了與臨時(shí)載體44分離開(kāi)的復(fù)合基片40。通過(guò)帶其隆起 44a的結(jié)構(gòu)化的載體44在復(fù)合基片40里成型出的微流體結(jié)構(gòu)41設(shè)計(jì)成在聚合物材料46 里的凹陷，因?yàn)樵谀抢飶?fù)合基片40在其被聚合物材料46形成時(shí)，被開(kāi)通釋放。換句話說(shuō)， 微流體結(jié)構(gòu)41，例如為了在微流體系統(tǒng)里形成微流體通道結(jié)構(gòu)49的通道，可以至少局部集成在復(fù)合基片40里，用于使構(gòu)件1向外和/或微流體構(gòu)件1上下相互之間實(shí)現(xiàn)流體連接。 通道結(jié)構(gòu)49的至少一部分通道用流體接通裝置48接通。在圖4d中表示了 復(fù)合基片40 的覆蓋在本發(fā)明的這種設(shè)計(jì)方案中，可以通過(guò)與一個(gè)未結(jié)構(gòu)化的對(duì)置基片47的接合和連接來(lái)進(jìn)行。這有利地使得接合合時(shí)的調(diào)節(jié)花費(fèi)最小化。
權(quán)利要求
1.制造微流體系統(tǒng)的方法，這種系統(tǒng)包含至少一個(gè)具有至少一個(gè)微流體活性表面的微流體構(gòu)件(1)，該方法至少包括以下步驟A)提供具有連接側(cè)的微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)，包括有至少一個(gè)置入在聚合物材料(6，26，36，46)里的微流體構(gòu)件(1 )，其中這構(gòu)件的微流體活性表面構(gòu)成微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)的連接側(cè)的一部分，B)提供具有連接側(cè)的對(duì)置基片(7，27，37，47)，用于與微流體復(fù)合基片(10，20，30， 40)連接，C)至少在連接基片(10，20，30，40)的連接側(cè)上和/或在對(duì)置基片(7，27，37，47)的連接側(cè)上提供微流體結(jié)構(gòu)(21，31，41)，至少用于在微流體系統(tǒng)里形成微流體通道結(jié)構(gòu)(9， 29，39，49)，和D)使微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)和對(duì)置基片(7，27，37，47)用它們的連接側(cè)連接，同時(shí)形成微流體通道結(jié)構(gòu)(9，29，39，49)，尤其是用于使微流體構(gòu)件(1)上下相互之間和/或微流體構(gòu)件(1)向外建立流體連接。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟A)里提供微流體復(fù)合基片(10，20， 30，40)至少包括有以下步驟AA)在臨時(shí)載體(4，24，44)的安裝側(cè)上安設(shè)至少一個(gè)微流體構(gòu)件(1)，其中將微流體構(gòu)件(1)用其流體活性表面置于臨時(shí)載體(4，24,44)上；AB)用聚合物材料(6，26，36，46)涂覆和圍住微流體構(gòu)件(1)，同時(shí)形成微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)；和AC)將臨時(shí)載體(4，24，44)與步驟AB)里制成的微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)分離。
3.按權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，在步驟C)里，與步驟A)和/或步驟 B)同時(shí)地形成微流體結(jié)構(gòu)(21，31，41)，其中在復(fù)合基片(10，20，30，40)里形成微流體結(jié)構(gòu) (21，31，41)包括了提供和應(yīng)用在至少所述安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體(4，24，44)。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過(guò)在臨時(shí)載體(4，24，44)的安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化地涂覆可去除的材料，來(lái)提供在安裝側(cè)上結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體(4，24，44)。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，應(yīng)用模-附著-粘結(jié)劑作為可去除的材料。
6.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，結(jié)構(gòu)化的臨時(shí)載體(4，24，44)具有與這載體持久連接的隆起(44A)，作為在安裝側(cè)上的結(jié)構(gòu)。
7.按權(quán)利要求2或者6所述的方法，其特征在于，臨時(shí)載體(4，24，44)在步驟AA)里裝配微流體構(gòu)件(1)之前，全面地或者結(jié)構(gòu)化地用可除去的附著層(5，25，45)進(jìn)行涂覆。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟A)里除了所述至少一個(gè)微流體構(gòu)件 (1)之外，在聚合物材料(6，26,36,46)里加入至少一個(gè)電子元部件，尤其是半導(dǎo)體芯片。
9.按權(quán)利要求1或者8所述的方法，其特征在于，在步驟D)之前或者之后，進(jìn)行半導(dǎo)體芯片和/或微流體構(gòu)件(1)的環(huán)繞電接線和/或電接通。
10.按權(quán)利要求1或者8所述的方法，其特征在于，在步驟D)之前在復(fù)合基片(10，20， 30，40)的連接側(cè)上，布置至少一個(gè)另外的微流體構(gòu)件(1)和/或電子元部件。
11.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟B)里提供對(duì)置基片(7，27，37，47) 包括裝入至少一個(gè)微流體構(gòu)件(1)到聚合物材料(6，26，36，46)里。
12.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在復(fù)合基片(10，20，30，40)和/或?qū)χ没?7，27，37，47)里加入流體接通裝置(8，28，38，48)。
13.微流體系統(tǒng)，尤其是按照權(quán)利要求1至12中之一所述的方法制成，它包含至少一個(gè)具有至少一個(gè)微流體活性表面的微流體構(gòu)件(1)，其特征在于，所述至少一個(gè)微流體構(gòu)件 (1)在形成微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)情況下，埋入在聚合物材料(6，沈，36，46)里，其中微流體構(gòu)件(1)的微流體活性表面構(gòu)成了微流體復(fù)合基片(10，20，30，40)的連接側(cè)的一部分，而復(fù)合基片(10，20，30，40)在連接側(cè)上通過(guò)與對(duì)置基片(7，27，37，47)的連接設(shè)有覆蓋，其中此外，尤其是在復(fù)合基片(10,20,30,40)和對(duì)置基片(7，27，37，47)之間，設(shè)計(jì)了微流體結(jié)構(gòu)(9，29，39，49)，尤其是用于實(shí)現(xiàn)微流體構(gòu)件(1)向外和/或微流體構(gòu)件(1)上下相互的流體連接。
14.按權(quán)利要求13所述的微流體系統(tǒng)，其特征在于，微流體構(gòu)件(1)的微流體活性表面包括有通道結(jié)構(gòu)的一個(gè)或者多個(gè)開(kāi)孔、流體活性薄膜、傳感器面和/或加熱器結(jié)構(gòu)。
15.按權(quán)利要求13或者14所述的微流體系統(tǒng)，其特征在于，包括有至少一個(gè)電子元部件，尤其是半導(dǎo)體芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造微流體系統(tǒng)的方法，至少包括以下步驟A)提供微流體復(fù)合基片，它具有連接側(cè)面，包括有至少一個(gè)置入在聚合物材料里的微流體構(gòu)件，其中這構(gòu)件的微流體活性表面構(gòu)成微流體復(fù)合基片的連接側(cè)面的一部分，B)提供對(duì)置基片，它具有連接側(cè)面，用于與微流體復(fù)合基片連接，C)提供一種微流體結(jié)構(gòu)，至少在連接基片的連接側(cè)面上和/或在對(duì)置基片的連接側(cè)面上，至少用于在微流體系統(tǒng)里形成微流體通道結(jié)構(gòu)，和D)使微流體復(fù)合基片和對(duì)置基片用它們的連接側(cè)面連接，同時(shí)形成微流體通道結(jié)構(gòu)，尤其是用于使微流體構(gòu)件上下相互之間和/或微流體構(gòu)件向外建立流體連接。本發(fā)明還涉及按照本發(fā)明方法制成的微流體系統(tǒng)和這樣的微流體系統(tǒng)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102371194SQ20111021005
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者哈格 F., 魯普 J., 布林德?tīng)?M., 埃倫普福特 R., 肖爾茨 U. 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司