專利名稱：液柱沖擊式液體布著方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體布著(Liquid dispense)方法，特別是關(guān)于一種液柱沖擊式液體布著方法，應(yīng)用于光電領(lǐng)域的光電組件和生物科技領(lǐng)域的生物芯片的制造過程。
背景技術(shù)：
需要應(yīng)用微型液體布著技術(shù)的產(chǎn)品范圍與技術(shù)領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包含在光電領(lǐng)域的有機電激發(fā)光平面顯示器(如OLED，PLED)、彩色濾光片、微光學(xué)組件以及生物科技領(lǐng)域的生物芯片，如脫氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)、核醣核酸(ribonucleic acid，RNA)與蛋白質(zhì)微陣列芯片等。
傳統(tǒng)的液體布著技術(shù)是利用噴墨方式來進行液體布著，噴墨所產(chǎn)生的液滴需飛行一段時間后撞擊基板以產(chǎn)生液體布著點。因此，如液滴飛行角度有些微偏差，將造成液滴無法落在精確的位置，因而限制布著點的分辨率。而且每一液滴的體積受限于噴墨特性與噴孔的幾何限制，難以調(diào)整至較小值，使單一布著點的液體布著量無法下降。同時，使用噴墨方式產(chǎn)生的液滴體積差異量大，也容易使得布著點品質(zhì)不良。另外，飛行的液滴撞擊基板時，液體會向周圍濺開使布著點擴大；同時伴隨液滴產(chǎn)生衛(wèi)星墨滴，也會降低布著品質(zhì)。
應(yīng)用于生物科技與醫(yī)學(xué)方面的微陣列芯片制作主要用接觸式針頭來進行液體布著。例如美國第5,551,487號專利所揭露的芯片置備技術(shù)，是采用接觸式針頭或印頭來形成液滴布著點，使用此專利方法需使用高成本的機械臂定位系統(tǒng)。此外，接觸式方法所需的液體樣品較多，并且會產(chǎn)生廢料處理問題，再加上其產(chǎn)生的布著點體積尺寸較大(大于100微米)以及每一點的尺寸不穩(wěn)定；因此，后續(xù)開發(fā)了噴墨式技術(shù)，如美國第6,341,840號專利案所揭露的噴墨式基板印制技術(shù)，采用噴墨方式，提供液體足夠動量以脫離噴孔，經(jīng)過一段飛行距離形成噴墨液滴，最后撞擊基板完成液體布著。其優(yōu)點為非接觸式，所需液體樣本量少且制作快速。但是此方法的噴墨液滴于飛行時若有角度偏差，便會造成布著位置的偏差，因而限制基版布著點的分辨率；另外，由于液滴體積差異量大和液滴產(chǎn)生時伴隨的衛(wèi)星液滴和液滴擴散，會造成布著點互相污染、重疊等影響布著品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種液柱沖擊式液體布著方法，可以以較高的分辨率實現(xiàn)液體布著，并能防止衛(wèi)星液滴和液滴擴散現(xiàn)象。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種液柱沖擊式液體布著方法，其步驟包含有首先，提供一微型液體布著器(dispense apparatus)，然后將表面已定義液體布著位置的基板置于微型液體布著器所推動的微型液柱的方向，其基板與布著孔之間的距離需小于微型液柱的長度；最后，驅(qū)動微型液體布著器推動液體經(jīng)過布著孔形成微型液柱，微型液柱沖擊液體布著位置留下部分液體以形成液體布著點，微型液柱隨即縮回該液室，并將多余的液體帶回液室。其中，微型液體布著器包含有用以推動待布著液體的微致動器和容納微致動器與液體的液室，其液室具有液體的布著孔，微致動器將液體由布著孔推出以形成微型液柱。
本發(fā)明的有益效果是，由于基板與布著孔之間的距離小于微型液柱的長度，微型液柱以沖擊的方式接觸基板的液體布著位置，僅在基板上留下部分的液體形成液體布著點，其余的液體則隨著液柱縮回液室；所以液體布著點的布著量由微型液體布著器推動該液體的位移距離、速度和加速度來控制，其液體布著點的布著量、分辨率與密度并不會受到布著孔孔徑的限制。同時，由于微型液柱并未脫離布著孔，再加上微型液柱由布著孔至沖擊基板距離相當(dāng)短，可避免噴墨式方法所容易產(chǎn)生的衛(wèi)星液滴和液滴飛行角度導(dǎo)致的布著點偏差。
此外，可再通過基板的表面加工來增加對液體布著量和液體布著位置的控制，如在基板上制作微型凹槽做為液體布著位置，微型液柱接觸微型凹槽之后填入部分液體以形成液體布著點，由于液體的表面張力的緣故將使液體保持在微型凹槽內(nèi)，可準確控制液體的布著量和液體布著點的尺寸。或者是，預(yù)先對基板上的布著位置進行親水性處理，布著點以外的區(qū)域則進行斥水性處理；如此，液體可借助與布著位置表面的吸附作用，填滿布著位置空間，過多的液體也不會溢出到斥水的表面區(qū)域，而隨著液柱被拉回布著器的液室內(nèi)。除了可以調(diào)整液體布著量之外，同時，當(dāng)布著孔與布著位置定位發(fā)生偏差時，還可利用液體與表面相斥或相吸的特性，使液柱前端偏向親水性的布著區(qū)域，達到自動重新對準的效果。
此外，本發(fā)明方法所應(yīng)用的微致動器可選自各種驅(qū)動機制的微致動器，例如，壓電式微致動器、靜電式微致動器、熱變形式微致動器、電磁式微致動器與熱氣泡式微致動器等。而且，基板需為一低吸水性基板，而不適合紙類、布類、纖維類的吸水性基板，防止布著的液體被大量吸到基板上。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。


圖1至圖4是本發(fā)明實施例的運作流程圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的液體布著示意圖；圖6至圖7為不同尺寸與深度的布著位置的布著示意圖；圖8是表面經(jīng)過親水性與斥水性處理的基板的布著示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所揭露的液柱沖擊式液體布著方法，需配合一微型液體布著器來推動液體形成微型液柱；并將基板置于微型液柱的長度范圍之內(nèi)；當(dāng)微型液柱前端沖擊基板時，會將部分液體留在基板表面完成布著動作。其微型液體布著器的結(jié)構(gòu)包含有用以推動待布著的液體的微致動器和容納微致動器與液體的液室，其液室具有液體的布著孔，微致動器將液體由布著孔推出以形成微型液柱。
本發(fā)明的實際操作步驟，如圖1至圖4所示，為本發(fā)明第一實施例的運作流程圖。首先，如圖1所示，將液室22的布著孔23對準基板10的布著位置上方；再如圖2所示，布著孔23與基板10之間的距離必須小于微型液柱31的長度，驅(qū)動微型布著器20將液體30由布著孔23推出，同時控制微致動器21的推力，速度和位移距離，使其形成微型液柱31；如圖3所示，當(dāng)微型液柱31尖端沖撞基板的布著位置，則有部份液體30因表面吸附力停留在基板10表面；最后，則如圖4所示，其余液體30隨著微型液柱31回縮至液室22內(nèi)。應(yīng)用本發(fā)明方法而在基板上形成的布著點可應(yīng)用范圍相當(dāng)廣，包含光電領(lǐng)域以及生物科技領(lǐng)域，例如有機電激發(fā)光面板上的色點，或是生物芯片上的微陣列測試點等。
另外，本發(fā)明方法所應(yīng)用的微致動器可選自各種驅(qū)動機制的微致動器，例如，壓電式微致動器、靜電式微致動器、熱變形式微致動器、電磁式微致動器與熱氣泡式微致動器等。而且，基板需為一低吸水性基板，而不適合紙類、布類、纖維類的吸水性基板，防止布著的液體被大量吸到基板上。同時需注意欲布著的液體粘度，其液體粘性太高，則液柱不易推出，最好粘性小于1000poises。
由于本發(fā)明利用微致動器的推力，速度和位移距離，來控制液體的布著量，因此相同尺寸的布著孔，可以對不同尺寸與深度的布著位置來進行液體布著。如圖5所示，其為本發(fā)明第二實施例的液體布著示意圖，預(yù)先在基板40的布著位置制作凹槽41以定義其位置、深度和尺寸。如圖6和圖7所示，為不同尺寸與深度的布著位置的布著示意圖。其中，如圖6所示，基板布著位置的大尺寸凹槽42的直徑L1大于布著孔的孔徑，且深度較深，此時微致動器21須產(chǎn)生較大位移，以推動較多液體布著。如圖7所示，其基板布著位置的小尺寸凹槽43的直徑L2小于布著孔的孔徑，且深度較淺，此時微致動器21須產(chǎn)生較小位移，以推動較少液體布著。
此外，本發(fā)明為了得到更好的液體布著量控制，除了改變微致動器產(chǎn)生的位移，速度與加速度；還可以對欲布著的基板進行表面加工處理，經(jīng)過表面處理的基板的布著情形則如圖8所示，其為表面經(jīng)過親水性與斥水性處理的基板的布著示意圖。預(yù)先對基板40布著位置的親水性表面凹槽44進行親水性處理，其親水性表面凹槽44以外的區(qū)域則進行斥水性處理以形成斥水性表面區(qū)域；如此，液體可借助與親水性表面凹槽44表面的吸附作用，填滿親水性表面凹槽44的空間；同時，過多的液體也不會溢出到斥水性表面區(qū)域，而隨著微型液柱31被拉回微型布著器20的液室內(nèi)。當(dāng)微型布著器20與布著位置的親水性表面凹槽44定位發(fā)生少許偏差時，且此偏差量小于二分之一布著孔的直徑大小，還可利用液體30與基板40表面相斥或相吸的特性，使微型液柱31前端偏向布著位置的親水性表面凹槽44，而達到自動重新對準的效果。
整體而言，由于液柱沖擊式液體布著方法是利用微型液柱而非噴墨液滴來進行液體布著，其液體的行進距離短可減少角度偏差所造成的影響。相對于噴墨式布著，其液體布著點的體積遠小于噴墨液滴造成的布著點；同時，本發(fā)明可通過微致動器驅(qū)動特性，如位移，速度與加速度，以及基板的表面加工處理，進行精確液量控制和準確的自我定位調(diào)控。本發(fā)明方法可避免高速噴墨液滴撞擊基板時向周圍濺射的困擾，因此也不會產(chǎn)生衛(wèi)星墨滴而影響布著品質(zhì)，同時，微致動器所需驅(qū)動力小，可以節(jié)省能源。
雖然本發(fā)明以較佳實施例揭露如上，但是并非用以限定本發(fā)明，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本說明書和附圖所揭示內(nèi)容的啟發(fā)下，所做出的任何等效變換，均包含在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，包含有如下步驟提供一微型液體布著器，用以形成一微型液柱，該液體布著器具有一布著孔；提供一基板，該基板置于該微型液體布著器推出該微型液柱的方向，該基板表面具有預(yù)定的一液體布著位置，該基板與該布著孔之間的距離小于該微型液柱的長度；及驅(qū)動該微型液體布著器推動該液體經(jīng)由該布著孔形成該微型液柱，該微型液柱沖擊該液體布著位置留下部分該液體形成一液體布著點，該微型液柱隨即縮回，同時將多余的該液體帶回該微型液體布著器。
2.如權(quán)利要求1所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體布著點的布著量由該微型液體布著器推動該液體的位移距離、速度和加速度來控制。
3.如權(quán)利要求1所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該基板為一低吸水性基板。
4.如權(quán)利要求1所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，所述基板的該液體布著位置經(jīng)過親水性處理，該基板在該液體布著位置周圍的部分則經(jīng)過斥水性處理，使該微型液柱在沖擊該液體布著位置時能夠自動調(diào)整該液體的布著量，并在位置偏差量小于二分之一布著孔直徑時，達到自動重新對準的效果。
5.如權(quán)利要求1所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體布著位置是一凹槽。
6.如權(quán)利要求1所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體的粘度小于1000泊。
7.一種液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，包含有下述步驟提供一微型液體布著器，其包含有一微致動器，用以推動待布著的一液體；一液室，容納該微致動器與該液體，該液室具有一布著孔，該微致動器用以將該液體由該布著孔推出以形成一微型液柱；提供一基板，該基板置于該微致動器推出該微型液柱的方向，該基板表面具有預(yù)定的一液體布著位置，該基板與該布著孔之間的距離小于該微型液柱的長度；及驅(qū)動該微致動器推動該液體經(jīng)由該布著孔形成該微型液柱，該微型液柱沖擊該液體布著位置留下部分該液體形成一液體布著點，該微型液柱隨即縮回該液室，并將多余的該液體帶回該液室。
8.如權(quán)利要求7所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該微致動器選自壓電式微致動器、靜電式微致動器、熱變形式微致動器、電磁式微致動器與熱氣泡式微致動器的其中之一。
9.如權(quán)利要求7所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體布著點的布著量由該微致動器推動該液體的位移距離、速度和加速度來控制。
10.如權(quán)利要求7所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該基板為一低吸水性基板。
11.如權(quán)利要求7所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體布著位置經(jīng)過親水性處理，該基板于該液體布著位置周圍的部分則經(jīng)過斥水性處理，使該微型液柱在沖擊該液體布著位置時能夠自動調(diào)整該液體的布著量，并在位置偏差量小于二分之一布著孔直徑時，達到自動重新對準的效果。
12.如權(quán)利要求7所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體布著位置為一凹槽。
13.如權(quán)利要求7所述的液柱沖擊式液體布著方法，其特征在于，該液體的粘度小于1000泊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液柱沖擊式液體布著方法，應(yīng)用于光電領(lǐng)域的光電組件和生物科技領(lǐng)域的生物芯片的制造過程，包含有如下步驟提供一微型液體布著器，用以形成一微型液柱；提供一基板，該基板置于該微型液體布著器通過一布著孔推出該微型液柱的方向，該基板表面具有預(yù)定的一液體布著位置，該基板與該布著孔之間的距離小于該微型液柱的長度；及驅(qū)動該微型液體布著器推動該液體經(jīng)由該布著孔形成該微型液柱，該微型液柱沖擊該液體布著位置留下部分該液體形成一液體布著點，該微型液柱隨即縮回，同時將多余的該液體帶回該微型液體布著器；該方法能有效避免噴墨方式衛(wèi)星液滴和液滴擴散現(xiàn)象，并能進行精確液量控制和準確的自我定位調(diào)控。
文檔編號G01N35/10GK1485603SQ02143909
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者陳仲竹, 鐘震桂, 陳世輝 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院