制造小型化的容積裝置的方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種制造小型化的異構(gòu)容積裝置的方法，所述裝置包括集成到支撐基體內(nèi)的至少一個元件和它的連接。所述基體通過直寫式沉積技術(shù)形成，該沉積技術(shù)包括選擇性地沉積連續(xù)的流體形式的材料層。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及微技術(shù)元件的組裝領(lǐng)域。它尤其涉及一種，該裝置具有電學(xué)功能和/或光學(xué)功能和/或流體功能，也就是異構(gòu)裝置(heterogeneous device)。本專利技術(shù)還涉及由此而獲得的裝置。
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)尤其有利地適合于例如文件WO 03/035386中描述的用于化學(xué)或生物分析的裝置的制造。這種小型化的異構(gòu)裝置被設(shè)計為單一或多種用途，例如用于醫(yī)學(xué)診斷或植入人體內(nèi)。在微
，大多數(shù)組裝技術(shù)的目的是為了在一個或相同的基片上將最大可能數(shù)目的元件以最低的成本結(jié)合和互連，同時使其最終的整體尺寸最小化。元件的致密化最初是平面內(nèi)的致密化。當(dāng)前，它已經(jīng)逐漸變?yōu)榭臻g內(nèi)的致密化，即元件的堆疊。一個方法包括在最初平的柔性基片上組裝所述元件，接下來通過折疊，形成堆疊并獲得大致平行六面體形狀的模塊。另一個方法包括堆疊具有金屬化邊緣的剛性基片，以在各種層之間獲得連接，并接下來將它們層壓起來，以形成整體式的組件。然而，這些技術(shù)受到導(dǎo)電軌道的最小寬度(當(dāng)前大約為100微米)的限制，這成為將裝置進(jìn)一步致密化的障礙。此外，基片的生產(chǎn)和元件的組裝構(gòu)成兩個獨立的操作，在供給和后勤(logistics)方面會導(dǎo)致很多問題。最后，應(yīng)當(dāng)指出，這些方法不適于光學(xué)或流體元件，例如波導(dǎo)，光學(xué)顯微分光計或微型流體通道的集成。然而，這些元件與電子元件結(jié)合起來已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于復(fù)雜的異構(gòu)裝置中，并且尤其是醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的應(yīng)用。已經(jīng)存在的制造這些異構(gòu)裝置的方法的一個例子是“PCB”方法。如上述文件中描述的“PCB”制造方法，采用了印刷電路技術(shù)在便宜的基片上制造集成了光學(xué)或流體元件以及電子元件的復(fù)雜裝置。然而，該技術(shù)是相對昂貴和復(fù)雜的，這是因為它涉及許多抗蝕劑(resist)或銅的沉積步驟，其中交替有需要特殊的專業(yè)知識和設(shè)備的光刻、蝕刻或鉆孔步驟。制造復(fù)雜裝置的方法包括沉積聚合物層的技術(shù)和光刻法技術(shù)，還在US 6136212和US 6632400中已有描述。這些方法具有與PCB方法相同的缺點。文件US 2002/079219描繪了一種微型流體裝置，其包括具有通道和槽的基體。通過噴墨印刷的方法在所述基體中形成電氣元件。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種用于制造異構(gòu)容積裝置的簡單、緊湊和新穎的技術(shù)，同時還使用了噴墨印刷技術(shù)，完全不同于印刷電路技術(shù)中采用的方法。更確切地，本專利技術(shù)涉及用于制造小型化的異構(gòu)容積裝置的方法，所述裝置包括集成在支撐基體中的至少一個元件和它的連接。該方法的特征在于，所述基體由直寫式沉積技術(shù)形成，包括以流體的形式選擇性地沉積連續(xù)的材料層。有利地，所述元件或所述連接可以-或者在制造過程中采用標(biāo)準(zhǔn)組裝技術(shù)集成到所述基體中的沒有材料的并且專為此目的而預(yù)留的位置上；-或者通過所述沉積技術(shù)直接地沉積在所述基體內(nèi)；-或者通過使用所述沉積技術(shù)沉積犧牲物質(zhì)的步驟，然后使用移除該物質(zhì)的步驟，形成于所述基體內(nèi)。此處應(yīng)當(dāng)指出，通過蠟基噴墨印刷在基片上形成流體連接的方法已經(jīng)在文件US 2004/0115861中描述了。然而，該方法不允許通過使用直寫技術(shù)制造所討論的容積裝置的基體，而只能制造其微通道。本專利技術(shù)還涉及包括集成于支撐基體內(nèi)的至少一個元件和連接的異構(gòu)容積裝置。該裝置的特征在于，所述基體是整體式的。附圖說明通過下文中結(jié)合附圖的描述，本專利技術(shù)的其他特征將變得更加清楚，其中圖1示出了異構(gòu)裝置的透視圖；圖2是位于基片載體上的異構(gòu)裝置的分層視圖；和圖3是沿圖1中的裝置的AA線的橫截面視圖。具體實施例方式圖1中所示的異構(gòu)裝置例如是包括連接在一起的容積集成元件(volume-integrated component)和通過電學(xué)、光學(xué)和流體連接從表面可進(jìn)入的裝置。例如，這些元件可以是簡單的元件，即電氣元件或者光學(xué)元件或者流體元件，諸如電阻元件、光柵或用于混合流體的腔。它們還可以是復(fù)雜的元件，例如光電子類元件，諸如光調(diào)制器，或光學(xué)-流控-電子類元件，諸如光學(xué)顯微分光計，或者流體-電子類元件。這些連接用于傳遞電或光信號或傳遞流體形式的材料，典型地是電軌道、透明部分或波導(dǎo)，或水平的或豎直的通道。圖1中示出了矩形的并且具有20mm×10mm典型尺寸的裝置，在其上表面上具有光入口10、兩個電連接11和12、和用于循環(huán)待分析的流體的流體入口13和流體出口14。它在下表面上還包括三個電連接15，16和17。如果該裝置用于植入人體，它將被封裝在由人體組織良好接受的生物相容的材料制成的殼體18中。圖2中所示的該裝置的分層視圖可更好地理解其結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程。在該裝置內(nèi)的容積中包括兩個元件19，20以及它們的連接，這些不同的元件被集成在用作三維基片的一體式(one-piece)支撐基體內(nèi)。元件19是光電型元件，它的連接是光電型連接。元件20是光學(xué)-流控-電子元件，其連接是光、電和流體類型的連接。在該容積之內(nèi)，三條導(dǎo)電軌道21，22和23，兩條流體通道24和25和波導(dǎo)26用于將這些元件互連。此外這些不同的元件還通過兩個上部電觸點11和12、三個下部電觸點15，16和17、和兩條流體連接13和14和光連接10連接到外側(cè)。電軌道21和22分別將元件19連接到下部電觸點15和16。電軌道23以相同的方式將元件20連接到下部電觸點17。上部電觸點11和12連接元件19。光入口10在元件19和外側(cè)之間提供光鏈接，同時流體入口13和出口14分別連接到流體通道24和25。后者與元件20接觸并使待分析的流體流過該元件。最后，波導(dǎo)26用作元件19和20之間的光鏈接，元件20非直接地連接到光入口10。用于制造該容積異構(gòu)裝置的技術(shù)是一種添加型技術(shù)。一方面，它包括在有用的點上沉積一定量的選定材料，從而形成固體區(qū)域，例如基體、波導(dǎo)或電軌道，另一方面，它包括沉積在隨后的步驟中移除的犧牲材料，以形成空的區(qū)域，例如所述流體通道。例如，直接印刷或?qū)懭胧降母鞣N沉積方法是，在WO 02/47447A1中描述的噴墨印刷，微型分配(micro-dispensing)和激光印刷，也就是通常公知的激光直寫技術(shù)。噴墨印刷包括將待沉積的材料的微滴，以可控制的方式和很高的精確度，用具有非常小的直徑(小于50微米)的噴口噴射到基片上。具有幾個頭部或多個頭部的系統(tǒng)用于分配各種材料。微型分配利用在基片附近運動的微量吸液管或毛細(xì)管，從而以流體的形式沉積材料。最后，激光直寫可將待沉積的基片區(qū)域內(nèi)的固體汽化。所用的材料可以是用于絕緣部分的聚酰亞胺(polyimides)，用于導(dǎo)電部分的導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娔糜诓▽?dǎo)的具有光學(xué)性能的聚合物，和用于微流體通道的犧牲材料。所述材料是通過在具有犧牲層的基片載體上連續(xù)地經(jīng)過而沉積的，在該過程的結(jié)束時，所述犧牲層的消除將允許將所述裝置從基片上分離。這些層典型地具有1至500微米的厚度，并且彼此疊置，從而產(chǎn)生所述裝置的容積。存在于所述裝置中的各種元件可通過直寫技術(shù)直接地制造或使用標(biāo)準(zhǔn)組裝方法在沉積過程中集成到該裝置中。圖2中所示的異構(gòu)裝置的分層視圖示出了制造這種裝置的順序的一個例子。圖2A第一制造步驟包括提供覆蓋有犧牲層28例如鋁層的基片載體27。所述基片例如可以是直徑20cm的圓形硅片或玻璃板，在該基片上同時地制造各種設(shè)置。圖2B具有約20微米厚度的層29由可生物相容的聚合物制成，用于形成裝置的殼體18。層29和三本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種制造小型化的異構(gòu)容積裝置的方法，所述裝置包括集成到支撐基體（３０，３４，３６）內(nèi)的至少一個元件（１９，２０）和它的連接（１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，２１，２２，２３，２４，２５，２６），其特征在于，所述基體（３０，３４，３６）通過直寫式沉積技術(shù)形成，該沉積技術(shù)包括選擇性地沉積連續(xù)的流體形式的材料層。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M羅沙，L勒邁爾，
申請(專利權(quán))人：沃爾特羅尼克技術(shù)瑞士股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：CH[]