專利名稱：微型流體系統(tǒng)用支撐單元及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于在支撐體上將中空細絲敷設固定成規(guī)定的形狀的微型 流體系統(tǒng)用支撐單元及其制造方法。
背景技術(shù)：
在化學或生化學的領域，關于應用微型電子機械系統(tǒng)(MEMS; Micro Electro Mechanical system)技術(shù)的反應系統(tǒng)或分析裝置的小型化的研究正 在進行。在以往的研究開發(fā)中，存在具備構(gòu)成要素的微型馬達、微型泵 浦的單一機能的微型化的機械要素(微型機械)。
為了進行目的化學反應與化學分析，需要多個組合微型機械等的各 種零件來加以系統(tǒng)化。 一般，這些系統(tǒng)的完成型被稱為微型反應器系統(tǒng) (Micro Reactor System)、微型化學分析系統(tǒng)(P TAS: Micro Total Analysis System)。通常，微型機械適用半導體制造過程，形成于硅芯片上。將多 個要素形成(聚積)在一個芯片上而將其系統(tǒng)化，在原理上是可能的， 其編組實際上也正在進行。但是，其制作過程復雜，可預想到在量產(chǎn)規(guī) 模上是不易制造的。因而提出在硅基板的規(guī)定的位置以蝕刻等形成溝 槽做成流路的芯片型基板(毫微反應器)作為連接多個微型機械等而形 成流體回路(系統(tǒng))的方法。比起上述的聚積化的方法具有制造變得更 容易的優(yōu)點。但是，流路斷面積小，流體與溝槽側(cè)的接口阻抗大。在現(xiàn) 狀，其流路長度最大為mm單位，在實際進形合成反應與化學分析，反 應與分析的工序數(shù)、量受到限制。
但是，其制作過程復雜，可預想到在量產(chǎn)等級是不易制造的。因此， 在近年，提出在硅基板的規(guī)定的位置以蝕刻等形成溝槽做成流路的芯 片型基板作為連接多個微型機械等而形成流體回路的方法。對于該方法，
比起上述的聚積化的方法具有制造變得更容易的優(yōu)點。但是，另一方面， 對于該方法存在流路斷面積小，流體與溝槽側(cè)的接口阻抗大，在現(xiàn)狀，
其流路長度最大為mm單位，在實際進形合成反應與化學分析，反應與
分析的工序數(shù)、量受到限制的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的。即，本發(fā)明的目的是在于-
提供制造容易且反應與分析的工序數(shù)與量不受限制的cm單位的長距離 的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
本發(fā)明的另一目的在于提供即使復雜的流體回路也不需要場所的
小型微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
本發(fā)明的又一目的在于提供能夠形成復雜的流體回路的微型流體 系統(tǒng)用支撐單元的制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第l特征的要旨為具備(a)第一支 撐體，(b)設在該第一支撐體的表面的第一粘合劑層，(c)在該第一粘 合劑層敷設成任意形狀的中空細絲，以及(d)具備在該在第一粘合劑層
敷設成任意形狀的作為微型流體系統(tǒng)的流路層來發(fā)揮機能的中空細絲的 微型流體系統(tǒng)用支撐單元。在本發(fā)明的第1特征中，由于能以交叉在該
中空細絲的形式，更可以立體地敷設中空細絲，因此，能夠提供精準
度良好、容易制造，且反應與分析的工序數(shù)與量不受限制的cm單位的長
距離的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。而且，若根據(jù)本發(fā)明的第1特征，由 于可提供即使復雜的流體回路，也不需要場所的小型微型流體系統(tǒng)用支 撐單元，因此也可以謀求微型流體系統(tǒng)本身的細致化。
本發(fā)明的第2特征的要旨為具備(a)第一支撐體，(b)設在該第 一支撐體的表面的第一粘合劑層，(c)由在該第一粘合劑層敷設成任意 形狀、且分別作為微型流體系統(tǒng)的多個流路層來發(fā)揮機能的多個中空細 絲所構(gòu)成的第一中空細絲組群的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。在本發(fā)明的 第2特征中，由于在由多個中空細絲所構(gòu)成的中空細絲組群，能夠立體 地敷設由與這些交叉的多個中空細絲所構(gòu)成的第二中空細絲組群，故能
夠提供精準度良好、容易制造，且反應與分析的工序數(shù)與量不受限制
的cm單位的長距離的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。而且，若根據(jù)本發(fā)明的
第1特征，由于可提供即使復雜的流體回路，也不需要場所的小型微型 流體系統(tǒng)用支撐單元，因此也可以謀求微型流體系統(tǒng)本身的細致化。其 中，
本發(fā)明的第3特征的要旨為包含(a)在第一支撐體的表面形成第
一粘合劑層的步驟和(b)在該第一粘合劑層的表面敷設中空細絲的步驟
的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制造方法。本發(fā)明的第3特征的微型流體 系統(tǒng)用支撐單元的制造方法是使用在第1特征說明過的微型流體系統(tǒng)用
支撐單元。若根據(jù)本發(fā)明的第3特征，能夠提供可形成復雜的流體回
路的小型微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制造方法。
本發(fā)明的第4特征的要旨為包含(a)在第一支撐體的表面形成第 一粘合劑層的步驟和(b)在該第一粘合劑層的表面敷設由多個中空細絲
所構(gòu)成的第一中空細絲組群的步驟的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制造方
法。本發(fā)明的第4特征的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制造方法是使用在 第2特征說明過的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。若根據(jù)本發(fā)明的第4特征，
能夠提供可形成復雜的流體回路的小型微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制
造方法。


圖1A是本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的截面圖1B是由IA-IA線箭頭方向所看到的截面圖與圖1A對應的平面圖。
圖2是用來說明本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的 制造方法的工藝截面圖(其l)。
圖3A是用來說明本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的 制造方法的工藝截面圖(其2);圖3B為由IIIA-niA線箭頭方向所看到 的截面圖與圖3A對應的平面圖。
圖4A是用來說明本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的 制造方法的工藝截面圖(其3);圖4B為由IVA-IVA線箭頭方向所看 到的截面圖與圖4A對應的平面圖。
圖5A是用來說明本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的 制造方法的工藝截面圖(其4);圖5B為由V A-V A線箭頭方向所看到
的截面圖與圖5A對應的平面圖。
圖6A是用來說明本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的 制造方法的工藝截面圖(其5);圖6B為由VIA-VIA線箭頭方向所看到 的截面圖與圖6A對應的平面圖。
圖7A是用來說明本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的 制造方法的工藝截面圖(其6);圖7B為由VIIA-VIIA線箭頭方向所看 到的截面圖與圖7A對應的平面圖。
圖8A是第2實施例的具備中繼部的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的俯視 圖；圖8B是圖8A的VniB-VIIIB線方向的截面圖。
圖9是用來說明本發(fā)明的其它實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元中 空細絲的構(gòu)造的俯視圖。
圖10是本發(fā)明的其它實施例的具備中繼部的微型流體系統(tǒng)用支撐單 元的截面圖。
圖IIA是圖IIC所示的本發(fā)明的其它實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單 元的平面圖的由XIA-XIA線箭頭方向所看到的截面圖；圖IIB是圖11C 所示的平面圖的由XIB-XIB線箭頭方向所看到的截面圖。
圖12是圖11所示的本發(fā)明的其它實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單 元的俯視圖。
圖13是表示本發(fā)明的其它實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的變形 例的俯視圖。
具體實施例方式
參照附圖，說明本發(fā)明的實施例。在以下附圖的記載中，對相同或 類似的部分以相同或類似的符號表示。但附圖為示意圖，厚度與平面尺 寸的關系、各層的厚度的比率等與現(xiàn)實的不同。因此，具體的厚度與尺 寸應對照以下的說明來判斷。而且，在附圖相互間當然也含有相互的尺 寸的關系與比率不同的部分。
第1實施例 (微型流體系統(tǒng)用支撐單元)
如圖l所示，本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，具備
第一支撐體2;設在此第一支撐體2的表面的第一粘合劑層la;由在第 一粘合劑層la的表面敷設成任意形狀的多個中空細絲501、502、503、...、 508所構(gòu)成的第一中空細絲組群；由敷設于交叉在該第一中空細絲組群的 方向的多個中空細絲511、 512、 513、 ...、 518所構(gòu)成的第二中空細絲組 群；設在該第二中空細絲組群的表面的第二粘合劑層lb;以及設在第二 粘合劑層lb的表面的第二支撐體6。由多個中空細絲501、 502、 503、...、
508所構(gòu)成的第一中空網(wǎng)絲組群、及由多個中空細絲511、 512、 513.....
518所構(gòu)成的第二中空細絲組群分別構(gòu)成本發(fā)明的第1實施例的微型流體
系統(tǒng)用支撐單元的試劑的流路層。
多個中空細絲501、 502、 503、…、508及511 518的內(nèi)徑及外徑可 以根據(jù)目的來選擇，但是，由于流通毫升(mL) 微升(UL)單位的 流體，因此優(yōu)選內(nèi)徑為4)0.0 5mm 0.5mm左右。在制作這樣的內(nèi)徑的中 空細絲501 508及511 518的情況時，特別適合使用聚酰亞胺(PI)、 聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、四氟乙烯*全 氟環(huán)氧乙烯共聚合體(PFA)等材質(zhì)。當做成4)0.0 5mm以下的內(nèi)徑時， 就需要考慮中空細絲501 508及511 518的內(nèi)壁面與流體的界面阻抗 的影響。另一方面，對于較小0.0 5mm大的內(nèi)徑，為了連續(xù)地流通流體， 而需要高壓，因而增加了對其它零件的負擔，且會產(chǎn)生氣泡等混入流體 中。對流通于由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空細絲組群、及 由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群的流體，使其產(chǎn)生 化學反應的情況時，優(yōu)選中空細絲501 508、 511 518具備耐試劑性。 另外，向流通于中空細絲501 508、 511 518的流體照射光，使其產(chǎn)生 光化學反應，或分光分析的情況時，對于中空細絲501 508、 511 518 具有光透過性是優(yōu)選的。光透過率可以是對應目的的值，但是，在目的 波長，優(yōu)選為80%以上，更優(yōu)選90%以上。S卩，如圖9A所示，規(guī)定位 置的第二支撐體6、第二粘合劑層lb及中空細絲58為透明；或中空細絲 58露出，且至少該位置的中空細絲58為透明為佳。
將中空細絲501 508、 511 518周定于第一支撐體2是由于比起做 成自由狀態(tài)，具有容易控制周圍的溫度電場、磁場等各種環(huán)境的優(yōu)點。
這在進行化學反應與化學分析時是有利的，特別是在微型化的反應系統(tǒng) 及分析系統(tǒng)是不可或缺的。而且，還具有與零件的調(diào)整容易進行且易連
接，并且可緊密地收容大量的中空細絲501 5 0 8、 511 518的優(yōu)點。
另夕卜，在進行化學分析的情況，具有多個中空細絲5 01 5 0 8、 511 518在提高作業(yè)效率的這一點上是優(yōu)良的。在此情況，從構(gòu)成第一中空細 絲組群的中空細絲501 5 0 8同時開始進行分析時，必須大致同時獲得 分析結(jié)果的觀點來看，要求相互等長。同樣地，構(gòu)成第二中空細絲組群 的多個中空細絲511 518也被要求等長。即，從試料的流入部至流出部 由外部承受的能量均勻，且與其它的中空細絲所承受的能量幾乎沒有差 異是重要的。從這個角度來看，優(yōu)選中空細絲501 508、 5H 518夾于 兩片以上的支撐體間以使得傳達至中空細絲501 508、 511 518的熱分 布均勻。
另外，優(yōu)選構(gòu)成第一中空細絲組群的中空細絲501 508及構(gòu)成第二 中空組群的中空細絲511 518分別相互地等間隔地排列。而且，構(gòu)成第 一中空細絲組群的中空細絲501 508及構(gòu)成第二中空組群的中空細絲 511 518的管厚是均勻的為佳。
多個中空細絲501 508、511 518能夠使用市售的各種材質(zhì)的軟管， 可以根據(jù)目的選擇任意的材質(zhì)。例如，有聚氯乙烯樹脂(PVC)、聚偏 二氯乙烯(polyvinylidene chloride)樹脂、聚醋酸乙烯酯 (polyvinyl acetate)樹脂、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)樹脂(PVA)、聚苯乙烯樹脂(PS)、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯樹脂 (EVA)、聚丙烯樹脂(PP)、聚四甲基戊烯(TPX)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、 PEEK、 PI、 PEI、 PPS、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)、聚全氟 乙丙烯樹脂(FEP)、 PFA、四氟乙烯-乙烯共聚合體。(ETFE)、聚三氟氯 乙烯(PCTFE)、 (PVDF)、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(PET)、聚酮胺 樹脂(尼龍)、聚甲醛(POM )、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯樹脂(PC)、 聚氨基甲酸酯樹脂、聚酯彈性體、聚烯烴樹脂、硅酮樹脂、聚酰亞胺樹 脂等有機材質(zhì)，或玻璃、石英、碳等的無機材質(zhì)。
第一支撐體2的材質(zhì)、形狀、尺寸等可以根據(jù)目的來選擇。而且，
第一支撐體2的板厚、膜厚的適當范圍根據(jù)目的與所需求的性能而不同。 例如，對第一支撐體2要求電絕緣性的情況，選定使用于印刷布線板等 的環(huán)氧樹脂板與聚酰亞胺樹脂板，或者使用于可撓性布線板上的杜邦(DuPont)公司制的Kapton Film所代表的聚酰亞胺樹脂膜與東麗 (Tomy )公司制的Lumirror Film所代表的PET薄膜。優(yōu)選第一支撐 體2的板厚(膜厚)厚，特別優(yōu)選為0.05mm以上。另外，對第一支撐體 2要求散熱性的情況，選定鋁(Al)板、銅(Cu)板、不銹鋼板、鈦(Ti) 板等金屬制板。優(yōu)選第一支撐體2的板厚更厚，特別優(yōu)選為0.5 mm以上。 再者，對第一支撐體2要求光透過性的情況，選定玻璃、石英板等透明 無機材料板，或聚碳酸酯或丙烯等透明有機材料板或膜。優(yōu)選第一支撐 體2的板厚(膜厚)薄，特別優(yōu)選為0.5 mm以下。而且，還可以使用 在第一支撐體2的表面以蝕刻或鍍裝形成銅等的金屬圖案的所謂的可撓 性電路基板或印刷電路基板。這樣，能夠形成安裝微型機械、發(fā)熱組件、 壓電組件、溫度*壓力*彎曲，振動*電壓"磁場等各種感應器、阻抗*電 容 .線圈 電晶體與IC等電子零件、以及半導體激光器(LD )、發(fā)光 二極體(LED)、光二極體(PD)等光部件等各種的部件或組件的端子 與電路，使得容易系統(tǒng)化。
形成在第一支撐體2的表面的第一粘合劑層la優(yōu)選是具備感壓性和 感旋光性的粘合劑。這些材料因利用施加壓力或光等來產(chǎn)生粘著性或粘 合性，所以適合機械性地敷設中空細絲(中空毛細管)的情況。對于感 壓性粘合劑，高分子量合成橡膠、或聚硅氧垸樹脂類的粘合劑為適宜的。 作為高分子量合成橡膠粘合劑，可以使用例如東內(nèi)克斯(卜一冬'7 ，》) 公司制的必斯達內(nèi)克斯MML—120 (商品名稱；^》夕對、^夕義MML 一120)這樣的聚異丁烯、日本ZEON公司制的尼婆魯N1432等丙烯睛-丁二烯樹脂、杜邦公司制的海帕綸(Hypalon ) 20這樣的?；垡蚁?氯磺等。在此情況，能將這些材料溶解于溶劑后直接涂布干燥于第一支 撐體2來形成第一粘合劑層la。而且，也可根據(jù)需要，將交聯(lián)劑混合在 這些材料中。另外，可以使用日東電工公司制的No.500或3M公司制的 A—10、 A—20、 A—30等丙烯樹脂類的雙面粘合帶等。作為聚硅氧垸樹
脂類粘合劑，以由高分子量的聚二甲基硅氧垸或甲苯基硅氧烷所構(gòu)成且 在末端具有硅垸醇基的聚硅氧垸橡膠、與甲基聚硅氧烷樹脂或甲苯基聚 硅氧烷這樣的聚硅氧烷樹脂為主成分的聚硅氧烷粘合劑是適宜的。為控 制凝集力可以進行各種交聯(lián)。例如，能夠利用硅垸的加成反應、垸氧基 縮合反應、乙酸基縮合反應、過氧化物引起的自由基反應等來進行交聯(lián)。
作為這樣的粘合劑，市售的有YR3286 (GE東芝聚硅氧烷公司制、商品 名稱)、TSR1521 (GE東芝聚硅氧烷公司制、商品名稱)、DKQ9—9009 (DOW CORNING公司制、商品名稱)。作為感旋光性粘合劑，可以適 用例如作為印刷基板的防蝕涂層來使用的干膜光阻劑或焊劑光阻劑墨水 或印刷基板的感旋光性聚集材等。具體來說，有日立化成工業(yè)公司制的H 一K440和CIBAGEJGY公司制的普羅必麻。特別是，作為聚集布線板用 途所提供的光通過材料能夠承受印刷電路板的制造過程或錫焊的部件安 裝過程。作為這樣的材料，只要是包括具有可利用光來進行交聯(lián)的官能 基的共聚合體或單體的組成物和/或?qū)⒊斯庖酝饽芤詿醽磉M行交聯(lián)的 官能基與熱聚合開始劑混合的組成物，均可以使用。作為第一粘合劑 層la，可以列舉出環(huán)氧樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、橡膠改性環(huán)氧樹脂、橡膠 分散環(huán)氧樹脂等脂環(huán)式環(huán)氧樹脂，或者雙酚-A類環(huán)氧樹脂及這些環(huán)氧樹 脂的酸改性物等。特別是在進行光照射來進行光硬化的情況，優(yōu)選為這 些環(huán)氧樹脂與不飽和酸的改性物。作為不飽和縮酸，可以列舉出無水馬 來酸酐、四氫化鄰萘二甲酸酐、衣康酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等。這 些可利用對環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基以相等量或相等量以下的配合比率使不飽 和羧酸反應來獲得。除此之外，三聚氰胺樹脂、氰酸酯樹脂這樣的熱固 化性材料、或者其和酚樹脂的組合等也是優(yōu)選的適用例之一。另外，可 撓性賦予材料的使用也適宜的組合，作為其例子，可以列舉出丁二烯-丙 烯腈橡膠、天然橡膠、丙烯酸橡膠、SBR、羧酸改性丁二烯-丙烯腈橡膠、 羧酸改性丙烯酸橡膠、交聯(lián)NBR粒子、羧酸改性交聯(lián)NBR粒子等。通 過加上這樣的種種的樹脂成分，能夠在保持有光固化性、熱固化性這樣 的基本性能的狀態(tài)下賦予固化物各種性質(zhì)。例如，利用與環(huán)氧樹脂或酚 樹脂的組合，可賦予固化物良好的電絕緣性。在混合有橡膠成分時，對
硬化物賦予強韌的性質(zhì)的同時，可以利用氧化性試劑的表面處理來簡單 地進行固化物表面的粗化。另外，也可以添加通常被使用的添加劑(聚 合穩(wěn)定劑、平坦劑、顏料、染料等)。即使混合填充劑也不會沒有關系。 作為填充劑，可以列舉出熔融氧化硅、滑石、氧化鋁、水合氧化鋁、 硫酸鋇、氫氧化鈣、超微粒子氧化硅、碳酸鈣等無機微粒子，粉末狀環(huán) 氧樹脂、粉末狀聚亞胺樹脂等有機微粒子，粉末狀聚四氟乙烯粒子等作 為填充劑。對于這些填充劑，可以預先實施偶合處理。其分散可以利用 捏合、球磨、珠磨、三輥滾筒等已知的混煉方法來實現(xiàn)。這樣的感旋光 性樹脂的形成方法能夠使用以滾筒涂布、刮式涂布、浸漬涂布等方法來 涂布液狀的樹脂的方式，或者使絕緣樹脂在載體薄膜上薄膜化后以層壓 薄膜方式進行粘合的方式。具體來說，有日立化成工業(yè)公司制的光通過
薄膜BF — 8000等。
第二支撐體6能夠使用在第一支撐體2中所示的各種材料。而且， 通過在第二支撐體6與由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第二中空細絲 組群的間插入第二粘合劑層lb，由于能使保護由多個中空細絲501 508 所構(gòu)成的第一中空細絲組群、以及由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第 二中空細絲組群的作用進一步增加，所以優(yōu)選。如果選擇網(wǎng)狀或多孔性 的薄膜作為第二支撐體6，則不易產(chǎn)生層壓薄膜時的氣泡生成這樣的不利 情況。作為該網(wǎng)狀薄膜或織品有東京SCREEN公司制的聚酯網(wǎng)TB—70 等，作為多孔性薄膜有Cdanese公司制的杜拉保護膜和大薛魯(DAICEL) 化學工業(yè)公司制的薛魯保護膜2400等。
第二粘合劑層lb可以使用在第一粘合劑層la中所示的各種材料。 (微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制造方法)
接著，使用圖2 圖8說明關于本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng) 用支撐單元的制造方法。
(a)首先，如圖2所示，在第一支撐體2的表面，形成與第一支撐 體2相同形狀且大致相同尺寸的第一粘合劑層la。然后，如圖3所示， 在第一粘合劑層la的表面的周邊部均勻地形成4個矩形離形層3a、 3b、 3c、 3d。為了在第一粘合劑層la的表面形成這樣的離形層3a、 3b、 3c、
3d，有在第一粘合劑層la表面的規(guī)定的位置預先涂布市售的離形劑的方 法、或者粘合離形薄膜的方法等。接著，用切削器等在該第一支撐體2 上設置細縫4a、 4d、 4c、 4d。細縫4a、 4b、 4c、 4d如圖3B所示，例如 形成在4個離形層3a、 3b、 3c、 3d的各自的內(nèi)側(cè)邊的附近。
(b) 其次，如圖4所示，在形成有第一粘合劑層la的第一支撐體2 的表面，在從離形層3b向離形層3d的垂直方向敷設由多個中空細絲 501 508所構(gòu)成的第一中空細絲組群。在該敷設時，省略了圖示，可以 使用與圖5A所示的相同的NC布線機61 (作為這樣的布線機，有特開 2001—59910號公報所揭示的布線裝置。另外，在特公昭50—9346號公 報所揭示的裝置能夠在布線時施加載荷和超聲波振動。進而，特公平7 一95622號公報所揭示的裝置可進行載荷的施加與激光器光的照射。) NC布線機61能夠控制數(shù)值而進行超聲波振動與載荷的輸出控制，通過 使用NC布線機61，可以精密地控制由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的 第一中空細絲組群的敷設圖案。具體來說， 一邊使NC布線機61相對第 一支撐體2水平地移動， 一邊對由中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空 細絲組群施加載荷及超聲波的振動作用。
(c) 其次，如圖5所示，由離形層3a朝向離形層3c的方向敷設由 多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群，使其與已經(jīng)敷設的 由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空細絲組群交叉。在進行該敷 設時，如圖5A所示，使用NC布線機61。能夠精密地控制由多個中空細 絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群的敷設圖案。具體而言， 一邊使 NC布線機61相對第一支撐體2水平地移動，一邊對由中空細絲511 518 所構(gòu)成的第二中空細絲組群施加載荷及超聲波的振動作用。但是，該NC 布線機61要設定成在由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空細 絲組群與由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群的交叉部 分，停止載荷與超聲波振動。通過在第一中空細絲組群與第二中空細絲 組群的交叉部的附近，停止載荷和/或超聲波振動，可以降低對中空細 絲501 508、 511 518的應力，防止中空細絲501 508、 511 518的 破損。(d) 接著，如圖6所示，形成與第一支撐體2相同形狀且大致相同 尺寸的第二粘合劑層lb，使其覆蓋已經(jīng)敷設的由多個中空細絲501 508 所構(gòu)成的第一中空細絲組群、及由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二 中空細絲組群。進而，準備與第一支撐體2相同形狀且相同尺寸的第二 支撐體6，在第二粘合劑層lb上粘合(層壓)第二支撐體6。為了層壓 第二支撐體6，各種方法可以被考慮。此時，在第二支撐體6為網(wǎng)狀或多 孔性薄膜的情況，通過施加稍許的壓力，可以沒有進入界面的空氣等而 使保護膜密合于第二粘合劑層lb上。但是，在第二支撐體6為均勻的薄 膜的情況，無法避免殘存的氣泡。在此情況，可考慮以高壓進形沖壓的 方法，但對中空細絲501 508、 511 518施加大的壓力則中空部分會產(chǎn) 生變形。并且，存在在第一中空細絲組群與第二中空細絲組群交叉部局 部地產(chǎn)生大的壓力，從而造成破損等的問題。在這樣的情況下，由于通 過使用真空層壓裝置，在將第二支撐體6密合于第二粘合劑層lb前做成 真空狀態(tài)，然后在低壓下進行壓合，不會有空氣進入界面，在中空細絲 501 508、 511 518中不會殘存大的應力且也不會產(chǎn)生破損，因此為優(yōu) 選。
(e) 然后，沿著如圖7B的虛線所示的期望的形狀的切斷線7，來加 工切斷。作為層壓第二支撐體6后，將微型流體系統(tǒng)用支撐單元加工成 期望的形狀的方法，有利用切削器的切斷或者按壓預先制作成期望的形 狀的金屬制的刀模來進行切斷加工等方法。但是，對于切削器不易做成 自動化，而刀模在制作鑄造工具時費功夫，因此，NC驅(qū)動的激光加工機 僅需準備數(shù)據(jù)即可進行作業(yè)為優(yōu)選的。另外，在激光加工機中，比起切 斷專用的輸出大的加工機，印刷基板用的開小直徑孔用途的激光開孔機 也是優(yōu)選的。印刷基板用的激光開孔機每單位時間的能量輸出大，可以 在同一場以多個射擊數(shù)開孔，以孔徑的一半左右逐漸移動，且激光器的 燒焦非常少，因此為優(yōu)選。如圖7B所示，對切斷線7進行加工切斷，使 重疊于預先形成的細縫4a、 4b、 4c、 4d的位置4a。如圖7A所示，利用 預先形成細縫4a、 4b、 4c、 4d，在于中空細絲518的端部附近，第一粘 合劑層la與第二粘合劑層lb自動地剝離掉。雖省略了圖示，但是，其它
的中空細絲501 518、 511、 512、 513、 ...、 517的端部也同樣地，第一 粘合劑層la與第二粘合劑層lb會自動地剝離。對于在第一粘合劑層la 敷設由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空細絲組群、及由多個中 空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群，然后通過第二粘合劑層lb 粘合第二支撐體6的構(gòu)造，使多個中空細絲501 508、 511 518的端部 露出的工序變得復雜。因此，如果在不需要且最后被去除的部分、與作 為第一支撐體2而殘存的部分的境界線的位置，預先設置細縫4a、 4b、 4c、 4d，則會使中空細絲501 508、 511 518的端部露出的處理變得容 易。
(f)如果沿著圖7B的虛線所示的切斷線7進形切斷加工后，去除 配置于中空細絲501 508的端部附近的離形層3b及離形層3d、和配置 于中空細絲511 518的端部附近的離形層3a及離形層3c，則可以完成 如圖1所示的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
如上所述，如果在不需要且最后被去除的第一支撐體2的端部的表 面，如圖4所示，預先設置離形層3a、 3b、 3c、 3d，則可以使從微型流 體系統(tǒng)用支撐單元的端部分別取出由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第 一中空細絲組群、及由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組 群的處理更容易地進行。但是，中空細絲501 508、 511 518需要注意 露出部分的長度。中空細絲501 508、 511 518的不露出的部分被固定， 相對中空細絲501 508、 511 518中的流體，容易控制溫度、流速分布、 泳動速度及施加電壓等因素。另一方面，由于中空細絲501 508、 511 518的露出的部分沒有被固定而呈自由狀態(tài)，所以，不易控制前述各因素。 另外，中空細絲501 508、 511 518的露出部分容易產(chǎn)生處理不注意所 造成的折損。因此，露出的長度盡可能的作短的是重要的，優(yōu)選至少露 出的部分的長度比沒有露出的部分的長度短。
另外，在本發(fā)明的第1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制造方 法中，由于使用中空的部件(中空細絲)501 508、 511 518，所以， 在設計或制造上需要一定的工夫。除了上述第一中空細絲組群與第二中 空細絲組群的交叉部的敷設條件之外，在成為保護膜層的第二支撐體6
的形成條件上也正在鉆研。而且，由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第 一中空細絲組群、及由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組 群的各自的敷設條件與中空細絲501 508、 511 518的曲率條件也需要 考慮。這些的條件很大程度地依賴于中空細絲501 508、 511-518的材 質(zhì)、與第一粘合劑層la的制造方法，所以， 一般無法設定。即，需要設 定適于所使用的中空細絲501 508、511 518與第一粘合劑層la的設計、 制造條件。 一旦忽視該作業(yè)，則不僅無法確保良好的中空部，而且還會 發(fā)生在中空細絲501 508、 511 518產(chǎn)生缺陷從而流體外漏這樣的事故 等。
第2實施例
本發(fā)明的第2實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元如圖8所示，具備 將第一粘合劑層la、第二粘合劑層lb及第二支撐體6作為壁部而將第一 支撐體2作為底部的中繼部8，對于這一點，與如圖l所示的本發(fā)明的第 1實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元不同，其它均與本發(fā)明的第1實施例 相同，因此，省略重復的記載。
中繼部8如圖8所示，形成從第一粘合劑層la與第二粘合劑層lb的 間露出中空細絲58的構(gòu)造。露出的中空細絲58用來排出流體。中繼部8 將已排出的流體混合或分流。中繼部8的形狀和尺寸可以根據(jù)流體的流 量來決定。例如，在以2 3根內(nèi)徑為4)200um的中空細絲58形成的流 路、用來保持該中空細絲58的第一粘合劑層la以及第二粘合劑層lb的 厚度總共為200um的情況，中繼部8可以為》2 mm 4)7mm左右的圓 柱形狀。
對于成為中繼部8的規(guī)定位置的第一粘合劑層la、第二粘合劑層lb 及中空細絲58的去除加工，優(yōu)選使用激光加工。特別是去除部分的體積 也就是中繼部8的體積為mr^單位以下的極小的情況，非常適合以激光 加工來進行。用于激光加工的激光器是二氧化碳激光器、YAG激光器、 激生分子激光器等，可以根據(jù)第一粘合劑層la、第二粘合劑層lb及中空 細絲58的材質(zhì)來選擇。另外，以激光器加工中繼部8的情況，可以采用 在第一支撐體2的表面形成成為激光器的制動器的銅、鋁這樣的金屬薄
膜。在去除中繼部8的體積為cn^單位以上的大的范圍的情況，也可以 適用鉆機等機械加工。在機械加工的情況，可以追加去除在切削時所產(chǎn) 生的樹脂屑的去膠渣處理。
作為將第二支撐體6做成中繼部8的一部分的方法，有將第二支撐 體6粘合于第二粘合劑層lb后，對第二支撐體6進形加工形成中繼部8 的一部分的形狀的工序。在此情況時，適合以注射針等的針來刺入第二 支撐體6的方法等。
另外，作為其他方法，有在第一粘合劑層la與第二粘合劑層lb形成 中繼部8時，同時在第二支撐體6也進行加工使其成為中繼部8的一部 分的方法。在此情況，適合以前述的激光器進行一并加工的方法。
而且，作為另一其他方法，有預先將第二支撐體6加工成形成中繼 部8的一部分的形狀，再將其粘合于第二粘合劑層lb的方法。作為對第 二支撐體6實施的加工方法，有鉆機加工、鑿孔及激光加工等。
如果根據(jù)本發(fā)明的第2實施例的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，通過具 備中繼部8，能夠來使流過中空細絲58的流體混合或分流。而且，通過 將第二支撐體6做成中繼部8的一部分，能夠形成打開中繼部8的結(jié)構(gòu)， 所以，能夠由外部向中繼部注入新的流體、或者將位于中繼部8的流體 取出至外部。
實施例1
將厚度75 um的杜邦公司制的Kapton300H用于第一支撐體2，在 其表面如圖2所示，對厚度250um且在室溫下具有粘合性的3M公司 制的VBH A—10薄膜做成的第一粘合劑層la進行滾筒層壓。在該第一 支撐體2的期望的位置，如圖3所示，設置單面離形紙作為離形層3a、 3b、 3c、 3d，使離形面與粘合劑面密合。而且，如圖4所示，以切削器 在第一支撐體2的期望的位置制作細縫4a、 4b、 4c、 4d。在其上，如圖 5所示，使用能夠進行超聲波振動和載荷的輸出控制、且利用NC控制可 以移動X—Y工作臺的NC布線機61，來敷設由仁禮工業(yè)公司的高性能 工程塑料軟管(材質(zhì)PEEK、內(nèi)徑0.2mm、外徑0.4mm) 6 2所構(gòu)成的 中空細絲501 508、 511 518。對于敷設的中空細絲501 508、 511
518，施加載荷80g和頻率30kHz的超聲波振動。如圖5B所示，中空細 絲501 508、 511 518的敷設以半徑5mm的圓弧狀進行，也設置在交 叉的部分。在該交叉的部分的附近，做成停止載荷與超聲波振動。作為 第二支撐體6，使用在杜邦公司制的Kapton300H的表面上滾筒層壓3M 公司制的VBH A—10薄膜后形成的物質(zhì)，如圖6所示，以真空層壓在 敷設有由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群的表面進行 層壓。對于隨后的外形加工，使用印刷基板用的開小孔用的激光開孔機, 以脈沖寬5ms、射擊次數(shù)4次，以0.1mm的間隔移動4)0.2mm的孔，沿 著圖7所示的期望的切斷線7，加工切斷成寬廣的十字形。此時，對以 0.4mm的間距匯集8根中空細絲形成扁平電纜狀的部分進行加工，使其 與預先制作的細縫4a、 4b、 4c、 4d重疊。然后，能夠容易地去除在中空 細絲501 508、511 518的端部附近的第一支撐體2上粘合有離形層3a、 3 b、 3 c、 3 d的部分。而且，能夠以使由8根全長20cm的中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空細絲組群、及由8根全長20cm的中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群露出各自端部10mm長度的形狀來制作 微型流體系統(tǒng)用支撐單元。在敷設部分全體、特別是在交叉的部分不會 產(chǎn)生中空細絲的破損。
其結(jié)果是，使得以由多個中空細絲501 508所構(gòu)成的第一中空細絲 組群、及由多個中空細絲511 518所構(gòu)成的第二中空細絲組群的流體所 形成的流路的位置偏差相對設計圖，能夠納入在士10um以內(nèi)。在將微 型流體系統(tǒng)用支撐單元放入溫度調(diào)節(jié)器內(nèi)，保持在80。C，將液狀的著色 墨水由一端流入，以馬表等的計時機器測量截至流出的時間的情況，8根 均在大致相同的時間(土l秒以下)由另一端流出。
實施例2
將厚度0.5mm的鋁用于第一支撐體2，如圖2所示，在其表面層壓 DOW CORNING ASIA公司制的非粘合型感壓粘合劑S9009做成厚度100 um的第一粘合劑層la。另外，如圖3所示，在中空細絲的端部附近的 表面不需要的部分，設置由單面離形紙構(gòu)成的離形層3a、 3b、 3c、 3d作 為不具粘合性的薄膜，使離形面密合于粘合劑面。如圖4及圖5所示，
在其上使用能夠進行超聲波振動與載荷的輸出控制且可利用NC控制移
動X—Y工作臺的NC布線機61，敷設由HAGITEC公司制的玻璃軟管 ESG—2 (內(nèi)徑0.8mm 、外徑lmm )。對于敷設的中空細絲501 508、 511 518施加載荷100g與頻率20kHz的超聲波振動。如圖5B所示，中 空細絲501 508、 511 518的敷設以半徑10mm的圓弧狀進行，也設置 有交叉的部分。在該交叉的部分的附近，做成停止載荷與超聲波振動。 對于第二支撐體6，使用和薄膜支撐體相同的杜邦公司制的Kapton200H， 如圖6所示，使用真空層壓，在敷設有中空細絲501 508、 5H 518的 支撐單元上進行層壓。這時，在流入部、流出部及交叉部的中空細絲501 508、 511 518附近，埋入溫度測定用的熱電偶。在隨后的如圖7所示的 外形加工中，使用印刷基板用的外形加工機切斷成期望的形狀。這時， 對以lmm的間距匯集12根中空細絲形成的扁平電纜狀的部分進行加工， 使其與預先制作的細縫4a、 4b、 4c、 4d重疊。然后，能夠容易地去除在 中空細絲501 508、 511 518的端部附近的第一支撐體2粘合有離形層 3a、3b、3c、3d的部分，并且能夠制作使全長40cm的12根中空細絲501 508、 5U 518露出50mm長度的形狀的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。以中 空細絲501 508、 511 518所構(gòu)成的流路的位置偏差相對設計圖，可以 納入在士20um以內(nèi)。在敷設部分全體、特別是在交叉布線的部分不會 產(chǎn)生中空細絲501 508、 511 518的破損。
將共立電子產(chǎn)業(yè)制的熱膜FTH—40貼合于鋁板內(nèi)面的整個面，將溫 度設定在90。C。將約20。C的水由一端流入，測定由另一端流出的水的溫 度，其為88± 1。C。另外，流入部、流出部及交叉部的各溫度為89±0.5°C， 從而能夠進行精準度良好的溫度控制。
實施例3
如圖8所示，將在表面具有厚度18nm的銅的銅粘合層壓板(板厚 0.2mm)用于第一支撐體2，在其表面滾筒層壓在室溫下為非粘合性粘合 劑的DOWCORNINGASIA公司制的S9009 (厚度200um)作為第一粘 合劑層la及第二粘合劑層lb。在其上，使用能夠進行超聲波振動與載荷 的輸出控制且利用NC控制可以移動X—Y工作臺的多絲用布線機，敷設 仁禮工業(yè)公司的高性能工程塑料軟管(材質(zhì)PEEK、內(nèi)徑0.2mm、外徑 0.4mm)。對于敷設的中空細絲58施加載荷80g與頻率30kHz的超聲波 振動。中空細絲58的敷設以半徑5mm的圓弧狀進行，也設置有交叉的 部分。在該交叉的部分的附近，做成停止載荷與超聲波振動。使用在杜 邦公司制的Kapton200H的表面滾筒層壓DOW CORNING ASIA公司制的 S9009 (厚度200um)后的物質(zhì)作為第二支撐體6，再以真空層壓在敷設 有中空細絲58的表面進行層壓。
然后，對形成中繼部8的位置的第二支撐體6、第一粘合劑層la、第 二粘合劑層lb及中空細絲58，使用印刷基板用的開小孔用的激光開孔機， 以脈沖寬5ms、射擊次數(shù)4次，開4)0.2mm的孔。接著，以銑床進行外 形加工，從而能夠制作具有多個流路連接的中繼部8的微型流體系統(tǒng)用 支撐單元。
其它實施例
本發(fā)明通過上述方式進行了記載，并不應該理解成本發(fā)明限定于該 公開的部分及附圖。由該公開對于本領域技術(shù)人員，各種的代替實施例、 實施例及運用技術(shù)是明顯的。
例如，如圖9A所示，在微型流體系統(tǒng)用支撐單元的一部分設置貫通 孔，以具有凸輪的馬達等對中空細絲58的一部分施加時間周期性的力， 使此處所的中空細絲變形，從而使得在此處的流體移動，產(chǎn)生脈動流的 微型泵浦、或微型閥這樣的使用方法的情況，可以在中空細絲58具有彈 性。特別是，優(yōu)選中空細絲58在楊氏模數(shù)l(^MPa以下。
另外，如圖9B所示，在露出的中空細絲58的一部分形成金屬膜59， 可以形成用來施加電壓等的端子。在該情況，將銅(Cu)、鋁(Al)、鎳 (Ni)、鉻(Cr)、金(Au)等單層或多層化后，以電鍍或蒸鍍等來形成。
再者，微型流體系統(tǒng)用支撐單元如圖8A、圖8B所示，具備為開口 部的中繼部8，但是，在中繼部8僅進行流體的混合或分流的情況，如圖 10所示，可以進行除去加工而將第二支撐體6做成封閉的構(gòu)造。
進而，第一中空細絲組群與第二中空細絲組群并不一定要呈90度正 交，也可以交叉。因此，例如，不僅第一及第二中空細絲組群，還可以
敷設第三中空細絲組群。
另一方面，中空細絲并非一定要交叉，也可以如圖11及圖12所示， 僅由朝向一個方向的多個中空細絲501 508形成的第一中空細絲組群所 構(gòu)成。
如圖13所示，也可以敷設表現(xiàn)出彎曲的中空細絲511 518。
另外，中空細絲可以不必敷設多個，g口，中空細絲也可以為單數(shù)。 產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
如上所述，通過本發(fā)明，能夠提供制造容易且不限制反應或分析的 工序數(shù)和量的cm單位的長距離的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
其結(jié)果是，通過本發(fā)明，能夠提供精度良好且制造偏差少的流體回 路(微型流體系統(tǒng))。而且，由于可立體地敷設由多個中空細絲所構(gòu)成的 第一中空細絲組群、及與其正交的由多個中空細絲所構(gòu)成的第二中空細 絲組群，因此，即使是復雜的流體回路，也能夠提供小型的微型流體系 統(tǒng)。
另外，通過本發(fā)明，能夠提供排列中空細絲作為流體的流路的微型 流體系統(tǒng)用支撐單元、以及精度良好且制造偏差少的制造該微型流體系 統(tǒng)用支撐單元的方法。
權(quán)利要求
1. 一種微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于具備第一支撐體；設在該第一支撐體的表面的第一粘合劑層；以及在該第一粘合劑層的表面敷設成任意形狀的作為微型流體系統(tǒng)的流路層來發(fā)揮功能的中空細絲；在前述第一支撐體上，未設置有為收納所述中空細絲的溝槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于， 前述中空細絲的一部分從前述第一支撐體露出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在 于，前述中空細絲的端部從前述第一支撐體露出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特 征在于，在前述中空細絲的至少一個的一部分形成有金屬膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特 征在于，前述中空細絲的至少一個的一部分，具備用光透過性材料形成 的光透過部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特 征在于，前述中空細絲的至少一個的一部分有光透過性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特 征在于，前述中空細絲的敷設形狀是通過前述第一粘合劑層來固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其 特征在于，在前述中空細絲周圍有空隙。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其 特征在于，在前述第一支撐體的表面形成有端子或電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9中的任一項的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其 特征在于，在前述第一支撐體的表面安裝有選自微型機械、發(fā)熱組件、 壓電組件、感應器、電子零件、光部件中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及微型流體系統(tǒng)用支撐單元及其制造方法，所述微型流體系統(tǒng)用支撐單元具備第一支撐體(2)；設在該第一支撐體(2)的表面的第一粘合劑層(1a)；由在第一粘合劑層(1a)的表面敷設成任意形狀的多個中空細絲(501～508)所構(gòu)成的第一中空細絲組群；由正交于該第一中空細絲組群的方向敷設的多個中空細絲(511～518)所構(gòu)成的第二中空細絲組群；設在該第二中空細絲組群的表面的第二粘合劑層(1b)；以及設在第二粘合劑層(1b)的表面的第二支撐體(6)。第一及第二中空網(wǎng)絲組群構(gòu)成流路層。
文檔編號B81B1/00GK101380600SQ20081014992
公開日2009年3月11日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者中祖昭士, 有家茂晴, 河添宏 申請人:日立化成工業(yè)株式會社