專利名稱：流通池及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠作為分析儀器用的流量計、電導率計等，作為液體層
析的熒光檢測器，作為電泳分離用的微芯片等利用的流通池(flow cell) 及其制造方法
背景技術：
近年，提出了很多應用進行微細槽加工等的蝕刻法等的半導體制造技 術，能夠處理微量流體的流通池。圖7表示用于處理微量流體的現有的流 通池的結構的一個例子。(A)是立體圖，(B)是在(A)的X-X線位置 的剖面圖。
該流通池是將在表面形成有成為流路7的槽的板狀構件34和在對應 該槽的兩端的位置形成有貫通孔9、 11的板狀構件32貼合而成的。
歷來，作為板狀構件32和34，可以使用例如玻璃基板、硅基板以及 樹脂基板。例如板狀構件34是玻璃基板或硅基板的情況，槽可以通過藥 液或反應性氣體進行蝕刻而形成。另外，例如板狀構件34是樹脂基板的 情況，可以用成型加工形成槽。
貼合板狀構件32和34的方法，根據它們的材質而異。作為代表性的， 例如板狀構件都是硅基板的情況可以用擴散接合法，另外，都是玻璃基板 或樹脂基板的情況可以用熱融合，另外， 一個是硅基板、另一個是玻璃基 板的情況，可以用陽極接合法。
即使是現有的流通池也能夠處理微量的流體。但是，為了制造該流通 池，例如作為板狀構件使用硅基板或玻璃基板時，因為通過應用半導體制 造技術的、利用藥液或反應性氣體進行的蝕刻形成槽，所以需要用于將槽 形狀復制在板狀構件上的曝光裝置，和用于使用藥液或反應性氣體的設 備，這需要很大的制造成本。
另外，在用樹脂基板作為板狀構件時，因為可以用成型加工形成槽，
所以有可以降低用于形成槽的成本的優(yōu)點，但由于樹脂對有機溶劑的耐受 力低，所以能夠作為流通池使用的用途受到限定。
提出了一種不需要通過蝕刻對玻璃基板進行槽加工(用于形成槽的加 工)，實現低成本化，并且，對有機溶劑耐受力好的流通池，作為這種流 通池使用形成有槽的玻璃基板作為板狀構件，在2張玻璃基板的接合部作 為隔片夾著氟樹脂，把持該玻璃基板的兩端進行加壓，由此，使玻璃基板 和氟樹脂接合(參照專利文獻O。
專利文獻l:特開平8 — 35927號公報
但是，在玻璃基板間夾著隔片，不粘著而只加壓的話，玻璃基板和隔 片之間會產生間隙。特別是因為中央附近沒有被加壓，所以容易從中央部 產生滲漏。尤其是有機溶劑的情況下容易滲漏。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種不需要通過蝕刻對板狀構件自身 進行槽加工，實現低成本化，并且不會發(fā)生滲漏，藥品耐受性優(yōu)異的流通 池。
本發(fā)明的流通池由至少表面層由氟樹脂構成在該表面層形成有成為 流路的槽的流路構件，和在所述流路構件的所述表面層通過所述氟樹脂自 身粘結接合的蓋構件構成，在與至少所述流路構件和所述蓋構件的任一個 構件中的槽的兩端相對應的位置設有成為液體出入口的貫通孔。
流路構件的一種方式是通過形成在平坦的板狀構件的表面重疊有氟 樹脂膜的構造，從而使其表面層是氟樹脂。這種情況下，槽由貫穿氟樹脂 膜的貫通孔和板狀構件表面形成，該氟樹脂膜夾在板狀構件和蓋構件之 間，通過該氟樹脂膜自身粘著接合。
流路構件的另外的方式，通過形成全體為由氟樹脂構成的氟樹脂體， 從而使其表面層是氟樹脂。這種情況，槽是在該氟樹脂體的表面作為凹部 形成。
氟樹脂膜或氟樹脂體由在特定溫度以上對其他材質的基板顯現粘著 性的粘著性氟樹脂組成。
粘著性氟樹脂在特定的溫度，例如在玻璃轉移溫度附近，即使對玻璃 基板、金屬板、硅基板等其他材質的基板也顯現粘著性，在比其低的溫度， 樹脂表面顯示僅具有自身吸附性。粘著在從玻璃轉移溫度以上、低于熱分 解溫度之間的溫度進行。為了得到更牢固的粘著，優(yōu)選在從融點附近以上、 低于熱分解溫度之間的溫度進行。作為粘著性氟樹脂，可以使用冬才7 口 ^EFEP (注冊商標，夕',年^工業(yè)株式會社產品)等。
優(yōu)選流路構件和蓋構件的接合面的至少一部分由金屬層覆蓋。 另外，優(yōu)選該金屬層設置在與成為流路的槽相接的位置。
本發(fā)明的流通池的制造方法的一個方式具有以下工序(A)到(C)。
(A) 在氟樹脂膜上將成為流路的槽作為貫通孔而形成的工序，
(B) 在與平坦的板狀構件或蓋構件的任一個所述槽的兩端相對應的
位置形成成為液體出入口的貫通孔的工序，以及
(C) 在對所述槽和貫通孔進行定位的狀態(tài)下，將所述氟樹脂膜夾在 所述板狀構件和所述蓋構件之間，加熱到氟樹脂膜顯現粘著性 為止，并且進行加壓，通過該氟樹脂膜粘著接合板狀構件和蓋 構件的工序。
本發(fā)明的流通池的制造方法的另外的方式具有以下工序(A)到(C)。
(A) 在具有成為流路的槽形成凸形狀而形成的成形面的模具的該成 形面上，重疊氟樹脂體，在加熱到該氟樹脂體的融點附近的溫 度的狀態(tài)下進行擠壓成形的工序，
(B) 在與所述氟樹脂體或蓋構件的所述槽的兩端相對應的位置形成 成為液體出入口的貫通孔的工序，以及
(C) 重疊所述氟樹脂體的成形面和蓋構件，在蓋構件上形成所述貫 通孔時，在對所述槽的兩端和成為液體出入口的貫通孔進行定 位的狀態(tài)下重疊，加熱到該氟樹脂體顯現粘著性為止，并且加 壓，粘著接合所述氟樹脂體和所述蓋構件的工序。
用于使所述氟樹脂膜或氟樹脂體顯現粘著性的加熱溫度，可以是在這 些氟樹脂的融點以上但低于分解點的溫度。
作為氟樹脂可以使用粘著性氟樹脂。這種情況，用于使所述氟樹脂膜 或氟樹脂體顯現粘著性的加熱溫度，可以是這些粘著性氟樹脂顯現粘著性 的溫度以上、但低于分解點的溫度。
還可以具有在流路構件和蓋構件的接合前，在粘著于氟樹脂膜或氟樹 脂體的任一構件的接合面的至少一部分上形成金屬層的工序。
僅加壓把持流通池的兩端，可能在構件間產生間隙泄露溶劑等，但通 過在接合部使用氟樹脂、加壓加熱，從而通過粘著接合構件之間，因此由 于粘著強度提高不會產生間隙，溶劑不會泄漏。
因為氟樹脂自身和與其接合的構件之間粘著，與在基板間夾著間片壓 接的相比沒有滲漏，因此不需要用于壓接的工具，而且小型化。此外，專 利文獻l中所述流通池，通過螺釘對流通池的兩端加壓，因此，不僅難以 層疊而構成形成多重流路的多重流通池，而且在交換一部分流通池的情況 下必須全部分解，但是，在本發(fā)明中即使是這種多重流通池的情況下，因 為各流通池獨立，所以容易交換部分流通池。
另外，流通池的流路采用氟樹脂時，原來使用的丙烯和聚碳酸脂制的 流通池不能處理的有機溶劑等也可以使用。
作為氟樹脂使用粘著性氟樹脂的情況，因為粘著性氟樹脂通過成形加 工、切削加工等能夠容易地加工槽，所以與對玻璃和硅進行槽加工的情況 相比，能夠廉價地形成成為流路的槽。
通過在和氟樹脂的接合面形成金屬薄膜，能夠形成提高構件彼此的粘 著強度、可靠性高的流通池。此外，通過將這種金屬薄膜作為電極使用， 能夠實現流通池的高功能化。
圖1是表示一實施例的流通池的圖，(A)是立體圖，(B)是(A) X-X 線的剖面圖。
圖2是表示同一實施例的流通池的制造工序的圖，(Al)是每個構件 地圖解流通池的分解俯視圖，(A2)是對應(Al)各構件的剖面圖，(B) 是接合各構件時的剖面圖。
圖3是表示其他的實施例的流通池的圖，(A)是立體圖，(B)是(A) 的X-X線的剖面圖。
圖4是表示同一實施例的流通池的制造工序的圖。(A)、 (B)是表示 流通池的制造工序的剖面圖，(C)是接合各構件時的流通池的剖面圖。
圖5是由同一實施例制造的流通池的顯微鏡觀察圖像。 圖6是表示在玻璃基板上形成的金屬膜圖案的俯視圖。
圖7是表示現有的流通池的圖，(A)是立體圖，(B)是(A)的X-X
線的剖面圖。
具體實施例方式
以下參照覆土說明本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。在實施例中，雖然使用粘 著性氟樹脂作為氟樹脂，但也可以使用粘著性氟樹脂以外的氟樹脂。
圖1是表示一個實施例的流通池的構成的圖，(A)是立體圖，(B) 是(A)的X-X線的剖面圖。
該實施例的流通池由平板狀玻璃基板3、切削加工有成為流路7的槽 的粘著性氟樹脂片5、和在對應槽的兩端的位置形成有成為流體的導入口 或排出口的貫通孔9、 11的成為蓋構件的玻璃基板1構成，在玻璃基板1 和3之間夾著氟樹脂片5，通過氟樹脂片5自身粘著接合。由玻璃基板3 和在其上接合的氟樹脂片5構成流路構件17。
使用才、才7 a > EFEP (注冊商標)RP—4020作為氟樹脂片5。該氟 樹脂片5融點為155-170°C，分解溫度355°C。
圖2是表示同一實施例的流通池的制造工序的圖，(Al)是每個構件 地圖解流通池的分解俯視圖，(A2)是對應(Al)各構件的剖面圖，(B) 是接合各構件時的剖面圖。以下參照圖1和圖2，說明流通池的制造方法。
玻璃基板1、 3是表面平坦的基板。玻璃基板1上通過例如超聲波加 工或噴沙法形成有成為流體導入口或排出口的貫通孔9、 11。
在氟樹脂片5上，為了形成連接對應玻璃基板1的貫通孔9、 11的位 置間的成為流路7的貫通槽，例如通過切削繪圖機(cutting plotter)等進 行切削加工。在此，雖然貫通槽的形狀在兩端稍大，但通過使用切削繪圖 機，可以容易地實現微細復雜的流路形狀。
在表面平坦的玻璃基板3上，重疊實施了切削加工的氟樹脂片5，在 其上重疊玻璃基板1，對齊氟樹脂片5的流路7和貫通孔9、 11。將該重 疊物加熱到在比氟樹脂片5的融點高，比分解溫度低的250°C，以10kPa 左右的壓力進行加壓，由此形成氟樹脂片5進行的粘著，冷卻后完成流通
池。
也可以使用冬才7 口 > EFEP(注冊商標)RP—5000作為氟樹脂片5。 該氟樹脂片的融點為l卯-200。C，分解點為380。C，需要比上述實施例高溫 的粘著處理。
其次，參照圖3說明另外的實施例的流通池。(A)是立體圖，(B) 是(A)的X-X線的剖面圖。
該實施例的流通池，通過粘著性氟樹脂的粘著性粘著接合在表面形成 成為流路7的槽全體由粘著性氟樹脂構成的氟樹脂體27、和以覆蓋氟樹脂 體27的槽的方式設置的作為蓋構件的玻璃基板1而成。在玻璃基板1上， 在對應流路7的槽兩端的位置，設有用于向流路7導入流體的流體導入口 9或用于從流路7排出流體的成為流體排出口的貫通孔9、 11 。
作為氟樹脂體27使用例如和上面實施例同樣的冬才7 口 > EFEP (注 冊商標)RP—4020。
圖4是表示同一實施例的流通池的制造工序的圖。(A)、 (B)是表示 流通池的制造工序的剖面圖，(C)是接合各構件時的流通池的剖面圖。以 下參照圖4，說明同一實施例的流通池的制造方法。
(A)在硅基板21上，通過例如照片制版和丙稀藥液進行的蝕刻形成 成為對氟樹脂體27的槽的復制模的構造(凸部23)。
其次，在該硅基板21的形成有凸部23的表面上，重疊粘著性氟樹脂 體27，加熱到例如150。C，以0.4MPa加壓，由此，在氟樹脂體27的表面 形成成為流路7的槽。優(yōu)選這時的加熱溫度為接近融點溫度。
(B) 在成為蓋構件的平板狀的玻璃基板l上，和上述實施例一樣，通 過例如超聲波或噴砂法形成成為流體導入口或流體排出口的貫通孔9、 11 。
(C) 在形成有槽的氟樹脂體27上重疊玻璃基板1，對齊流路7和貫 通孔9、、 11，將其加熱到250。C，進行10kPa左右的加壓，由此，玻璃基 板1和氟樹脂體27粘著接合，完成流通池。
圖5是由同一實施例制造的流通池的顯微鏡觀察圖像?？梢酝ㄟ^玻璃 基板1觀察流路7。在此，形成于氟樹脂體27的槽7寬度為20um，深度 為4ti m。
其次，進一步說明流通池的其他的實施例。
在上述流通池的制造工序中，在玻璃基板3上重疊粘著性氟樹脂片5，
或者在氟樹脂體27上重疊玻璃基板1，使流路7和貫通孔9、 ll對齊，由 此而行成。為了進一步提高玻璃基板3和氟樹脂片5或氟樹脂體27的粘 著性，在玻璃基板1或3上通過濺射技術等成膜例如白金等的金屬膜，使 該金屬膜表面和氟樹脂片5或氟樹脂體27貼合。如此，提高玻璃基板和 片5或氟樹脂體27的粘著性，所以能夠更有效地抑制在構件間產生間隙， 能夠防止泄露。
此外，如圖6所示，可以例如將該金屬膜的平面構造進行圖案形成。 28是玻璃基板1或3上形成的金屬膜，29是對應成為流路的槽的部分形 成的開口部。該金屬膜28形成直到與成為流路的槽相接的位置。30是通 過該金屬膜28形成有電極圖案成形的部分。例如，圖6所示的該電極圖 案30可以作為電阻測溫體使用，在電極兩端施加電壓，測定電極的電阻 值，由此能夠測定流通池基礎體的溫度。
本發(fā)明并非限定于上述實施例中所述的加熱溫度和壓力、流路寬度， 可以在專利保護的范圍內實施。
本發(fā)明可以應用于構成分析儀器所用的流量計、導電率計等的流通池。
權利要求
1.一種流通池，其特征在于，由至少表面層由氟樹脂構成并在該表面層上形成有成為流路的槽的流路構件，和在所述流路構件的所述表面層上通過所述氟樹脂自身粘結接合的蓋構件構成，在與至少所述流路構件和所述蓋構件的任一個構件中的槽的兩端相對應的位置設有成為液體出入口的貫通孔。
2. 根據權利要求1所述的流通池，其特征在于，所述流路構件通過具有在平坦的板狀構件的表面重疊有氟樹脂膜的構造，從而使其表面層由 所述氟樹脂形成，所述槽由貫穿氟樹脂膜的貫通孔和所述板狀構件表面形 成，所述板狀構件和所述蓋構件在其間夾著所述氟樹脂膜，通過該氟樹脂 膜自身粘著接合。
3. 根據權利要求1所述的流通池，其特征在于，所述流路構件是全 體由氟樹脂形成的氟樹脂體，由此，其表面層由所述氟樹脂形成，所述槽 在該氟樹脂體的表面作為凹部形成。
4. 根據權利要求1 3中任一項所述的流通池，其特征在于，所述氟 樹脂膜或所述氟樹脂體由在特定溫度以上相對于其他材質的基板顯現粘 著性的粘著性氟樹脂構成。
5. 根據權利要求1 4中任一項所述的流通池，其特征在于，所述流 路構件和所述蓋構件的接合面的至少一部分由金屬層覆蓋。
6. 根據權利要求5所述的流通池，其特征在于，所述金屬層設在與 成為流路的槽相接的位置。
7. —種流通池的制造方法，其特征在于，具備以下工序(A) (C)，(A) 在氟樹脂膜上將成為流路的槽作為貫通孔而形成的工序，(B) 在與平坦的板狀構件或蓋構件的任一個所述槽的兩端相對應的 位置形成成為液體出入口的貫通孔的工序，(C) 在對所述槽和貫通孔進行定位的狀態(tài)下，將所述氟樹脂膜夾在 所述板狀構件和所述蓋構件之間，加熱到所述氟樹脂膜顯現粘著性為止， 并且進行加壓，通過該氟樹脂膜粘著接合所述板狀構件和蓋構件的工序。
8. —種流通池的制造方法，其特征在于，具備以下工序(A) (C)，(A) 在具有成為流路的槽形成凸形狀而形成的成形面的模具的該成形面上重疊氟樹脂體，在加熱到該氟樹脂體的融點附近的溫度的狀態(tài)下進 行擠壓成形的工序，(B) 在與所述氟樹脂體或蓋構件的所述槽的兩端相對應的位置形成成為液體出入口的貫通孔的工序，(C) 重疊所述氟樹脂體的成形面和蓋構件，在蓋構件上形成所述貫 通孔時，在對所述槽的兩端和成為液體出入口的貫通孔進行定位的狀態(tài)下 重疊，加熱到該氟樹脂體顯現粘著性為止，并且進行加壓，粘著接合所述 氟樹脂體和所述蓋構件的工序。
9. 根據權利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，用于使所述 氟樹脂膜或所述氟樹脂體顯現粘著性的加熱溫度，是在這些氟樹脂的融點 以上但低于分解點的溫度。
10. 根據權利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述氟樹脂 是在特定溫度以上相對于其他材質的基板顯現粘著性的粘著性氟樹脂，用 于使所述氟樹脂膜或所述氟樹脂體顯現粘著性的加熱溫度，是在這些粘著 性氟樹脂顯現粘著性的溫度以上但低于分解點的溫度。
11. 根據權利要求7 10中任一項所述所述的流通池的制造方法，其 特征在于，還具備在所述接合前，在粘著于所述氟樹脂膜或氟樹脂體的任 一構件的接合面的至少一部分上形成金屬層的工序。
全文摘要
提供一種不會泄露并且耐藥品性優(yōu)異的流通池。該流通池由平板狀的玻璃基板(3)、切削加工有成為流路(7)的槽的粘著性氟樹脂片(5)、在對應該槽的兩端位置形成有成為流體導入口或排出口的貫通孔(9、11)的作為蓋構件的玻璃基板(1)構成。玻璃基板(1)和(3)之間夾著氟樹脂片(5)，加熱到氟樹脂片(5)的融點以上同時進行加壓，由此，通過氟樹脂片(5)自身粘著接合。用玻璃基板(3)和在其上接合的氟樹脂片(5)形成流路構件(17)。
文檔編號G01N37/00GK101356441SQ20058005192
公開日2009年1月28日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權日2005年10月25日
發(fā)明者葉井正樹, 明地將一, 藤山陽一 申請人:株式會社島津制作所