塑料微芯片的制作方法

本发明涉及一种塑料微芯片，更详细地讲，本发明是一种如下的塑料微芯片，其接合塑料微芯片的上部基板和下部基板时，使粘合物质沿接合面迅速且均匀地扩散，从而进行精密的接合，防止粘合物质漏到粘合夹具或试料填充部空间内部，因而能够提高产品的产率和可信度。

背景技术：

一般而言，流体试料的分析广泛应用于化学及生命工程领域，除此之外，也用于通过从病人采集的血液、体液的分析的诊断设备领域等中。近来，为了更简便且高效执行这种流体试料的分析，在研发小型的各种分析及诊断设备和技术。

尤其，芯片实验室(lab-on-a-chip)技术是指，通过微流体力学技术等，在很小的芯片上实现将试料的分离、提炼、混合、标记、分析及清洗等实验室中执行的多种实验过程的技术。

与这种芯片实验室(lab-on-a-chip)技术相关地，在产业各领域中应用着此技术，例如，在一个芯片上一次性实施从DNA取样到解析的过程的、能够携带的个人识别用DNA解析装置等。

另外，在体外诊断设备(In vitro diagnostics)领域中也在进行其研究，例如，个人可以在现场直接容易进行在医院或研究室中进行的血液、体液等复杂的精密检查的携带用诊断设备道具，即POCT(point of care testing)领域。

POCT是指在急救室、手术室或一般家庭等诊疗现场中简便地诊断疾病的现场诊断设备技术，为了高龄化和福利社会，其必要性和其需求逐日增加。目前，在市场上的主流是血糖测试用诊断设备道具，然而随着对POCT的实质要求增大，对分析乳酸、胆固醇、尿素及感染性病菌等多种活体物质的诊断设备道具的需求也在加速增大。

这样的分析或诊断设备技术，一般通过形成在芯片内部的微通道将各种流体试料进行移动，并通过各种检测方法，对流体与固定在芯片内部的抗体蛋白质或者对流体和除此之外各种试料的反应进行检测、分析。

就上述检测、分析相关的芯片实验室(lab-on-a-chip)中进行的多种实验过程，例如，是指在很小的芯片上实现试料的分离、提炼、混合、标记(labeling)、分析及清洗等。在芯片实验室的设计中，主要利用微流体力学(micro-fluidics)、微流体操作系统(micro-LHS)相关技术。另外，目前在售的是，在制作实现微流体力学及微流体操作系统的芯片结构物时，利用半导体电路设计技术将微笑的通道形成在芯片内部的芯片。

作为上述的POCT用或芯片实验室用使用的塑料微芯片由聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等聚乙烯衍生物(PE derivatives)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或丙烯醛基系的塑料种类的材质而成，一次性使用。

这样的塑料微芯片是通过接合上部基板和下部基板而制造，为了在接合的上部基板和下部基板之间填充试料，设置规定高度的试料填充部空间或微细结构物等。

塑料微芯片中，试料填充部空间需要精密制造以具有数μm至数百μm的高度，因此，必须精密地且准确地结合包括试料填充部空间或微细结构物的上部基板和下部基板，这样，塑料微芯片才能发挥所有功能，维持，需要一种将粘合物质在接合部位迅速且均匀地扩散并接合的技术。

另一方面，接合上部基板和下部基板时，在接合部位上部通过粘合夹具(bonding jig)挤压而完成接合，然而在此过程中若粘合物质流入粘合夹具的挤压面，需要停止制作工程并清洗或除去粘合物质，之后才能重新进行制作工程，因此导致产率降低。

并且，在接合过程中，粘合物质通过毛细力(capillary force)进入到接合部位之间并扩散从而完成接合，此时重要的是调节，保证方向性和流动性而使粘合物质沿接合部位快速流动的同时不能漏水到试料填充部空间内部侧。

因此，目前需要的是可以解决上述问题的塑料微芯片，，接合塑料微芯片的上部基板和下部基板时沿接合面将粘合物质迅速且均匀地扩散而完成精密的接合，防止粘合物质漏到粘合夹具或试料填充部空间内部，从而能够提高产品的产率和可信度的塑料微芯片。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

鉴于以上问题，本发明的目的在于，提供一种塑料微芯片，其沿接合面将粘合物质迅速且均匀地扩散从而精密且容易地接合上部基板和下部基板。

另外，本发明的另一目的在于，提供一种塑料微芯片，从模具分离注塑件时维持接合部的形态，并且减少通道高度的设计误差。

另外，本发明的又一目的在于，提供一种塑料微芯片，防止粘合物质漏到粘合夹具或试料填充部空间内部，从而提高产品的产率和可信度。

技术方案

根据本发明一实施例，本发明提供一种塑料微芯片，其包括：试料填充部空间，其以预定高度形成在接合的上部基板和下部基板之间；接合部，从所述上部基板或下部基板中的至少一个以预定长度延长形成而构成所述试料填充部空间的侧壁，其端部面构成所述上部基板和下部基板的接合面；倒圆角部，其以曲线形态形成在所述接合部的接合面侧边角；流入防止通道，其在所述试料填充部内侧凹陷形成，以防止粘合物质从所述接合面流入到所述试料填充部空间。

所述接合部具有沿着延长的方向其截面宽度逐渐减少的倾斜梯度。

本发明的塑料微芯片，还包括：试料投放口，其形成在所述试料填充部空间的一侧；试料排出口，其形成在所述试料填充部空间的另一侧。

本发明的塑料微芯片，还包括：粘合物质投放口，在所述试料填充部空间的周围形成有至少一个所述粘合物质投放口，收纳有粘合物质的投入机构成用于接近所述接合面通路，所述接合物质用于所述上部基板和下部基板的接合。

从所述投入机被投放而邻接于接合面的粘合物质通过毛细力浸入到所述接合面。

本发明的塑料微芯片，还包括：延长部，其以所述上部基板的接合面为准，朝外侧延长形成预定长度，从而阻隔粘合物质流入到通过挤压所述上部基板而使其接合在下部基板的粘合夹具侧。

本发明的塑料微芯片，还包括：微细分散通道，其沿着所述接合部外侧形成，并且形成粘合物质沿着所述接合面周围迅速移动的流动路径。

根据本发明的另一实施例，本发明提供一种塑料微芯片，其包括：试料填充部空间，以一定高度形成在接合的上部基板和下部基板之间；接合部，从所述上部基板或下部基板中至少一个以预定长度延长形成而构成所述试料填充部空间的侧壁，其端部面构成所述上部基板和下部基板的接合面；倒圆角部，以曲线形态形成在所述接合部的接合面侧边角；微细分散通道，其沿着所述接合部外侧形成，并且形成使得粘合物质沿着所述接合面周围迅速移动的流动路径。

所述接合部具有其截面宽度沿着延长的方向逐渐减小的倾斜梯度。

本发明的塑料微芯片，还包括：试料投放口，其形成在所述试料填充部空间的一侧；试料排出口，其形成在所述试料填充部空间的另一侧。

本发明的塑料微芯片，还包括：粘合物质投放口，在所述试料填充部空间的周围形成有至少一个所述粘合物质投放口，收纳有粘合物质的投入机构成用于接近所述接合面通路，所述接合物质用于所述上部基板和下部基板的接合。

从所述投入机被投放而邻接于接合面的粘合物质通过毛细力浸入到所述接合面。

本发明的塑料微芯片，还包括：延长部，其以所述上部基板的接合面为准，朝外侧延长形成预定长度，从而阻隔粘合物质流入到通过挤压所述上部基板而使其接合在下部基板的粘合夹具侧。

本发明的塑料微芯片，还可以包括：流入防止通道，其在所述试料填充部内侧凹陷形成，防止粘合物质从所述接合面流入到所述试料填充部空间。

发明效果

本发明的实施例中，粘合物质沿着接合面均匀地扩散，因而能够精密且容易执行上部基板和下部基板的接合。

另外，从模具分离注塑件时能够维持接合部的形态，因而能够减少通道高度的设计误差。

另外，能够防止粘合物质漏到粘合夹具或试料填充部空间内部，从而能够提高产品的产率和可信度。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的塑料微芯片的立体图。

图2是分别表示本发明的第一实施例的塑料微芯片的上部基板和下部基板的俯视图。

图3是本发明的第一实施例的塑料微芯片的剖视图。

图4是图3的部分放大图。

图5是接合部从上部基板延长到下部的情况的部分放大图。

图6是本发明的第二实施例的塑料微芯片的立体图。

图7是分别表示本发明的第二实施例的塑料微芯片的上部基板和下部基板的俯视图。

图8是本发明的第二实施例的塑料微芯片的剖视图。

图9是本发明的第三实施例的塑料微芯片的立体图。

图10是分别表示本发明的第三实施例的塑料微芯片的上部基板和下部基板的俯视图。

图11是本发明的第三实施例的塑料微芯片的剖视图。

图12是本发明的塑料微芯片的各种变形例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。但是，本发明不限于在此说明的实施例，也可以通过其他实施例以其他方式实现。在此介绍的实施例是为了更好更全地解释本发明的内容且为了本领域技术人员更好地理解本发明的思想而提供的。说明书中，同样的附图标记表示同样的构成要件。

图1是本发明的第一实施例的塑料微芯片的立体图。图2是分别表示本发明的第一实施例的塑料微芯片的上部基板和下部基板的俯视图。图3是本发明的第一实施例的塑料微芯片的剖视图。图4是图3的部分放大图。图5是接合部从上部基板延长到下部的情况的部分放大图。

参照图1至图5，本发明的第一实施例的塑料微芯片100包括：试料填充部空间10，所述试料填充部空间是在接合的上部基板120和下部基板140接合之间以一定高度形成；接合部142，从上述上部基板120或下部基板140中的至少一个以一定长度延长形成而构成上述试料填充部空间10的侧壁，所述接合部的端部面构成上述上部基板120和下部基板140的接合面20；倒圆角部R，其形成在上述接合部142的接合面20侧的边角，且以曲线形态形成。

上述上部基板120和下部基板140可以以直角的平板形态构成，上述试料填充部空间10形成在接合的上部基板120和下部基板140之间。

上述试料填充部空间10形成在上述上部基板120和下部基板140之间，并具有预定的宽度和长度，其可以与上部基板120和下部基板140类似地形成为直角形态。

如上述实施例，上述试料填充部空间10可以具有规定高度D，具体而言，可以具有数μm至数百μm的高度。上述试料填充部空间10构成使试料流动的微通道，还可以包括支柱(pillar)等微结构物。

在这样的试料填充部空间10的一侧形成有试料投放口12，用于投放作为检测对象的试料，在另一侧形成有试料排出口14，用于排出检测后剩余的试料。

具体而言，本实施例中，上述试料投放口12和试料排出口14形成在上部基板120，但不限于此，根据需要，可以是试料投放口12和试料排出口14中的一个或一个以上形成在下部基板140。

上述接合部142从上述上部基板120或下部基板140中的至少一个以预定长度延长形成而构成上述试料填充部空间10的侧壁，上述接合部142的端部面构成上述上部基板120和下部基板140的接合面20。

本实施例中，上述接合部142从下部基板140延长形成，但是也可以从上部基板120延长形成，也可以从两者都延长形成。

图1至图4中，上述接合部142从上述下部基板140的上部面以预定高度突出，上述上部基板120接合在上述接合部142的上部面，从而构成接合面20。

因此，上述接合部142成为上述试料填充部空间10的界线，接合部142的突出高度决定上述试料填充部空间10的高度。

另一方面，本发明的塑料微芯片100形成在上述接合部142的接合面20侧的边角，并具备以曲线形态形成的倒圆角部R。图4是放大表示图3的接合部142的部分放大图，图示了形成在上述接合部142上部边角的倒圆角部R。在两侧边角都可以形成上述倒圆角部R，或者可以只形成在外侧边角，图4表示的是在两侧边角都形成的情况。

上述倒圆角部R可以在用于注塑成型上部基板120和下部基板140的模具的设计及加工时形成，然而，在倒圆角部R形态与模具不匹配时，在以与本发明相同的微细形状进行注塑时，也在边角部分自然地形成倒圆角部R。

这样的倒圆角部R以沿接合面20外侧连续的形态形成，邻接于上述接合面20而投放的粘合物质到达上述倒圆角部R侧后，沿着连续形成的倒圆角部R而迅速扩散到接合面20外侧，同时可以均匀地浸入到接合面20上。

在此，在上述上部基板120可以形成粘合物质投放口35，由此可以邻接于上述上部基板120和下部基板140接合的接合面20而投放粘合物质。如图1至图3所示，上述粘合物质投放口35沿着上述接合部142的周围而分为四个部分，从而形成可以使将粘合物质收容在上述接合面20的投入机40接近的通道。

上述下部基板140和上部基板120的接合面20互相一致地接触的状态下，将投入机40配置在靠近接合面20的位置并投放粘合物质，这样，如上所述，靠近接合面20而投放的粘合物质到达上述倒圆角部R，通过毛细力(capillary force)而浸入到上述接合面20之间，该状态下用粘合夹具50挤压，从而能够挤压上部基板120和下部基板140。

此时，操作人员不用将粘合物质通过倒圆角部R强行注入到接合面20之间，利用投入机40在邻接于倒圆角部R的位置投放充分的粘合物质而到达倒圆角部R，这样通过毛细力将会扩散到接合面20内侧。

并且，可以在保持适当距离的情况下将粘合物质投放到2～4处，粘合物质通过毛细力沿着倒圆角部R扩散后浸入到接合面20，因而上部基板120和下部基板140被接合。例如，粘合物质可以在上述试料填充部空间10的一个对角线方向上互相对称的方式投放到两处。

在此，作为本发明中使用的粘合物质，可以采用将上述上部基板120和下部基板140接合面20部分溶解而接合的有机溶剂。

具体而言，作为上述上部基板120和下部基板140，可以使用聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯等聚乙烯衍生物，聚甲基丙烯酸甲酯，或者丙烯醛基系的塑料等材质。

另外，作为上述有机溶剂，可以使用可以溶解上述材质的任意有机溶剂，例如，酮、芳香族碳化氢或者卤化烃，或者这些物质的混合物等，优选使用丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯化碳，或者这些物质的混合物等。

另一方面，本发明的一实施例的塑料微芯片100沿着上述接合部142延长的方向，其截面宽度逐渐减小，即具有倾斜梯度S。

上述倾斜梯度S在上述接合部142延长的方向上其截面宽度变窄，上述接合部142延长的方向与注塑成型后从模具分离的方向相反，为了注塑后基板容易从模具分离而具有倾斜梯度S。

如上所述，上述接合部142的高度决定试料填充部空间10的高度，若在接合部142形成倾斜梯度S，则能够防止从模具分离注塑件时接合部142的一部分粘留模具的现象，维持设计的形态的状态下从模具分离，减少试料填充部空间10高度的设计误差。

实际上，本发明的塑料微芯片100中，以100um的高度设计试料填充部空间10的高度时，可以在95～105um范围内制造注塑件，因而能够将误差范围控制在5％以下。

本实施例中示出的是上述倾斜梯度S仅设置在接合部142，但是，除此之外，在上部基板120和下部基板140的外角部和内侧垂直部均可以设置。

另一方面，如图5所示，上述接合部142可以从上部基板120延长而形成，此时，上述的倒圆角部R和倾斜梯度S的方向设置得不同，其他均可以同样应用。

为了制造如上结构的塑料微芯片100，首先要制作模具。此过程中，首先进行实际注塑件的设计，一次设计结束后，为了精密成形微细单位的注塑件，在制作模具之前需要进行对加工及注塑的设计检讨和修整。

然后，根据修整和检讨结束的设计事项而设计模具，之后根据模具设计通过N/C加工进行模具的制作。此时，在试料填充部空间10的解读面部分同时进行抛光(Polishing)工艺，也可以追加进行其他的腐蚀工艺或砂纸研磨工艺。

一次模具制作结束后，设定注塑压力和模具温度条件，并进行试验注塑，然后对试验注塑而形成试用注塑品的各部位进行数值测定和测试，之后将根据结果的修整事项反映在磨具，从而执行收尾加工。

这样，模具制作最终完成后，通过注塑成型制造塑料微芯片100的上部基板120和下部基板140，并分别利用气刷(Air brushing)进行清洗(cleaning)工程。

另外，对上部基板120和下部基板140接合而相对的面进行等离子表面处理。具体而言，上部基板120和下部基板140接合的面上放射O₂等离子体而使表面重整化，从而使其具有C＝O基，使得原来的疏水性表面具有亲水性特性。

这样，具有亲水性的表面通过接触角的变化使得注入的试料容易加载(loading)，并且使得粘合物质沿着接合面20浸入而扩散。

等离子表面处理后，贴合上部基板120和下部基板140并利用粘合夹具50施加压力，并在该状态下投放粘合物质。此时，如上所述，邻接上述接合面20而投放的粘合物质到达上述倒圆角部R侧后沿着连续延长的倒圆角部R向接合面20外侧迅速扩散，同时均匀地浸入到接合面20上。

在该状态下，在预定时间内用粘合夹具50加压的状态等候，直到完成接合，一般使用的压力是，例如0.3至0.4MPa，粘合物质注入后用上述的压力等候6至12秒，从而完成上部基板120和下部基板140的接合。

图6是本发明第二实施例的塑料微芯片的立体图。图7是分别表示本发明中第二实施例的塑料微芯片的上部基板和下部基板的俯视图。图8是本发明的第二实施例的塑料微芯片的剖视图。

参照图6至图8，本发明的第二实施例的塑料微芯片100可以具备流入防止通道124，其在上述试料填充部空间10内侧的接合面20侧凹陷形成，用于防止粘合物质从上述接合面20流入到试料填充部空间10。

虽然图6至图8中没有具体表示，可以同样适用上述实施例中说明的倒圆角部R和倾斜梯度S，第三实施例和其变形例也相同。

如上所述，投放粘合物质后通过毛细力沿着接合面20扩散，此时，一部分粘合物质将漏到试料填充部空间10里面并凝固，这样，在试料填充部空间10的内侧面会形成意外的不规则形状(irregularity)，因而在使用产品时对检查结果产生不良影响，将会降低准确度。

但是，如果具备上述流入防止通道124，则粘合物质不会浸入到试料填充部空间10内部，而是只会沿着接合面20而扩散，因此试料填充部空间10可以形成为当初预期的形状，能够提高检查时的准确性。

如图6和图7所示，上述流入防止通道124可以形成在上述试料投放口12和试料排出口14之间的长度方向上与接合面20邻接的位置，在上部基板120上沿着接合面20内侧界线以一定深度凹陷从而形成阶梯差，由此阻隔粘合物质的流入。

图9是本发明的第三实施例的塑料微芯片的立体图。图10是分别表示本发明的第三实施例的塑料微芯片的上部基板和下部基板的俯视图。图11是本发明的第三实施例的塑料微芯片的剖视图。

参照图9至图11，本发明的第三实施例的塑料微芯片包括微细分散通道144，其沿着上述接合部142外侧而形成，并形成有粘合物质沿着接合面20的周围而迅速移动的流动路径。

如上所述，接合过程中，粘合物质通过毛细力浸入到接合面20之间并扩散从而完成接合，但是，此时需要保证方向性和流动性，从而使粘合物质沿着接合面20迅速流动。

在第一实施例中说明的倒圆角部R的基础上，上述微细分散通道144中还形成有使粘合物质沿着上述接合面20的周围迅速流动的路径，被投放的粘合物质先通过微细分散通道144快速流动而扩散，之后通过倒圆角部R浸入到接合面20之间，从而粘合物质能够均匀地扩散在整个接合面20上。

因此，粘合物质通过上述微细分散通道144而均匀地扩散在接合面20，从而稳定地接合上述上部基板120和下部基板140，提高粘结效率，保证产品的可信度。

如图9至图11所示，上述微细分散通道144可以以削掉上述接合部142的外角而形成有阶梯差的形式形成，这样可以使粘合物质快速涂覆。

作为一例，试料填充部空间10的高度约10～20um时，微细分散通道144具有约2～5um的阶梯差，但不限于此，根据试料填充部空间10的高度，可以形成各种大小的阶梯差。

图12是表示本发明的塑料微芯片的多种变形例的剖视图。

参照图11和图12，如图12A、图12B、图12D所示，首先，本发明的塑料微芯片100可以具备延长部122，其以上述上部基板120的接合面20为基准向外侧延长预定长度，从而挤压上述上部基板120而接合于下部基板140，从而防止粘合物质向粘合夹具50侧流入的现象挤压。

如上所述，接合上部基板120和下部基板140时，在接合面20上部利用粘合夹具50进行挤压而接合，而此过程中，如果粘合物质流入到粘合夹具50的挤压面，需要停止制作工程，将粘合物质清洗掉或除掉，才能重新执行制作工程。

但是，通过上述延长部122能够防止在上部基板120和下部基板140挤压时粘合物质流入到粘合夹具50侧的现象，能够维持粘合夹具50的挤压面是清洁(clean)的状态，无需中途停止，可以持续执行制造工程，因而能够提高产率。

本实施例中，上述粘合物质投放口35沿着上述接合部142周围即接合面20周围形成，因而上述延长部122能够朝向上述粘合物质投放口35延长形成。

即，上述延长部122沿着上述上部基板120接合面20的所有周围朝着上述粘合物质投放口35延长形成，从而形成阻隔粘合物质流到粘合夹具50侧的路径的挡板(baffle)。

另一方面，本发明的一实施例中的塑料微芯片可以选择性地重复使用上述延长部122、流入防止通道124、微细分散通道144。

即，如图15A所示，可以同时使用延长部122和流入防止通道124，如图15B所示，也可以同时使用延长部122和微细分散通道144。

另外，如图15C所示，可以同时使用流入防止通道124和微细分散通道144，如图15D所示，也可以全都使用延长部122、流入防止通道124、微细分散通道144。

另外，如上所述上述延长部122、流入防止通道124、微细分散通道144可以与第一实施例的倒圆角部R和倾斜梯度S分别使用，也可以重复使用。

上述本发明的实施例的塑料微芯片中，粘合物质沿着接合面迅速且均匀地扩散，从而精密且容易地执行上部基板和下部基板的接合，从模具分离注塑件时维持接合部的形态，从而减小通道高度的设计误差，防止粘合物质漏到粘合夹具或试料填充部空间内部中，从而能够提高产品的产率和可信度。

以上说明了本发明的一实施例，然而本领域技术人员可以通过权利要求书中记载的本发明的思想而在本发明的技术范畴内进行多种变更和修改。因此，如果变形的实施方案基本包括本发明的权利要求书中记载的构成要素，则应当认为这些均属本发明的技术范畴内。