分析物检测封装外壳的制作方法

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分析物检测封装外壳的制作方法

有时使用表面增强发光(SEL)来分析无机材料和复杂的有机分子的结构。SEL将电磁辐射或光聚焦到分析物或包含分析物的溶液上,其中,检测光与分析物之间的相互作用以用于分析。

附图说明

图1是示意性地图示出示例分析物检测封装的截面图。

图2是图示出用于形成分析物检测封装的示例方法的流程图。

图3是用于形成低润湿封装外壳的示例方法的流程图。

图4是用于形成低润湿封装外壳的另一示例方法的流程图。

图5是示意性地图示出另一示例分析物检测封装的截面图。

图6是用于将外壳结合到支撑SEL结构的基板的示例方法的流程图。

图7是包括示例分析物检测封装的阵列的示例圆片的顶视图。

图8是图示出图7的圆片的示例分析物检测封装的截面图。

图9是图8的分析物检测封装的截面图,其图示出在一个示例中的分析物检测封装在包含分析物的溶液内的填充。

图10是在一个示例中感测到的图8的分析物检测封装内的分析物溶液的截面图。

图11-18是图示出示例方法或形成示例外壳的截面图,所述示例外壳用于被结合到具有SEL结构的基板以形成分析物检测封装。

具体实施方式

图1示意性地图示出示例分析物检测封装20。封装20包括自含式单元,其用于接纳并包含包括(示意性地表示的)分析物24的溶液22以用于利用辐射源进行测试,所述辐射源将光照引导到居于该封装内的表面增强发光(SEL)结构上的分析物24上。对由分析物散射或重新发射的辐射进行检测和分析以识别无机材料和复杂有机分子的结构。如后文中将描述的,封装20将分析物24集中到SEL结构上以便通过减小封装外壳的壁上的分析物24和溶液22的吸附来增强感测敏感性。

封装20包括基板30、表面增强发光(SEL)结构32和外壳34。基板30与外壳34配合以形成包围或腔室40,所述包围或腔室40围绕SEL结构32延伸并包含溶液22。基板30包括支撑SEL结构32的基座或平台。在一个实施方式中,基板30包括硅基板。在一个实施方式中,基板30具有形成腔室40的底板的上表面,其中该上表面包括增强或强化发光以增强SEL测试的金属。在一个实施方式中,基板30具有由诸如金、银、钯或铑之类的金属形成的上表面。

SEL结构32包括用作在其上沉积分析物的台子的结构,其中SEL结构32增强由分析物散射或重新发射的辐射的强度。结构32可以增强由分析物在被来自辐射源的辐射撞击时散射或重新发射的光子的数目或辐射的量。在一个实施方式中,结构32包括腔室40内的分析物24在其上和周围进行接触的SEL结构或一组SEL结构。

在一个实施方式中,SEL结构包括增强的荧光光谱结构或表面增强拉曼光谱(SERS)结构。这样的结构可以包括金属表面或结构,其中分析物和金属表面之间的相互作用可以引起拉曼散射辐射强度的增加。这样的金属表面可以包括粗糙化的金属表面,诸如周期性栅格。在另一实施方式中,这样的金属表面可以包括汇集的纳米颗粒。在一些实施方式中,这样的金属表面可以包括金属岛。

在一个实施方式中,这样的金属岛包括诸如柱、针、指状物、颗粒或线之类的柔性柱状支撑。在一些实施方式中,柔性柱状结构可以包括可以在其上沉积分析物的金属帽或头。在一些实施方式中,这样的柱状结构由材料形成和/或被设定尺寸成以便响应于所施加的电场而朝向彼此和远离彼此弯曲或弯折。在一些实施方式中,SERS结构是可移动的并且是自致动的,其中这样的柱状结构响应于微毛细管力而朝向彼此弯曲或弯折以便自组织,其中这样的弯曲促进结构之间的紧密间隔以实现更大的散射辐射强度。

外壳34(有时称为孔板)与基板30配合以形成并限定腔室40的内部42。外壳34可以保护SEL结构32免于暴露于环境,并减小或防止SEL结构32的表面在使用之前的氧化。外壳34可以附加地减小或甚至防止SEL结构32到SEL结构32意图检测的分析物或外来物质的无意或过早的暴露。虽然外壳34和基板30被图示为形成矩形形状的内部42,但是在其它实施方式中,腔室40可以具有其它形状。

如由图1示意性地示出的,外壳34包括填充开口44和低润湿表面50。填充开口44可以包括延伸穿过外壳34的壁的开口。填充开口44可以促进将内部42填充有包括分析物24的溶液22。在一个实施方式中,填充开口通过可去除的密封来封闭,所述可去除的密封可以被剥离掉、刺破或撕开以暴露出填充开口。在一个实施方式中,通过剥离、刺破或贯穿腔室40的壁的一部分来形成开口。在一个实施方式中,腔室40的部分由材料形成和/或被设定尺寸成以便被撕开或剥离掉以形成填充开口。在另一实施方式中,腔室40具有要被刺穿的部分。在又另一实施方式中,腔室40包括隔膜,使用针穿过该隔膜来将包含分析物24的溶液22沉积到腔室40的内部42中。

低润湿表面50包括具有如相对于要被包含在内部42内的溶液22测量的低程度润湿性的表面。润湿或润湿性可以是指液体维持与固体表面的接触的能力,其中润湿性程度是基于粘合力与内聚力之间的力平衡。低润湿表面50具有小于SEL结构32相对于乙醇的润湿性的润湿性。换言之,SEL结构32可以具有第一润湿性,而低润湿表面50具有小于SEL结构32的第一润湿性的第二润湿性。结果,溶液22和悬浮分析物24与SEL结构32相比可能不太可能被吸附到外壳34的低润湿表面50上。因此,分析物可能更可能被吸附到SEL结构32上,从而提供增强的感测灵敏度。

润湿性可以通过润湿性接触角来定义。接触角可以是指由于粘合力和内聚力而导致的液-气界面与固-液界面相遇的角度。相对于给定液体具有大于90°的接触角的表面可以具有低润湿性,使得该表面将具有与液体的减小的接触,这将具有形成紧凑的液滴的趋势。具有大于150°的接触角的表面(有时称为相对于水超疏水或超惧水(superphobic))可能几乎不与液滴接触。在一个实施方式中,低润湿表面50具有如用乙醇测量的大于90°的润湿性接触角。在一个实施方式中,低润湿表面50具有如用乙醇测量的大于110°的润湿性接触角。在又另一实施方式中,低润湿表面50具有如用乙醇测量的大于150°的润湿性接触角。在其它实施方式中,低润湿表面50具有如用溶液22的其它溶剂(诸如丙酮或水)测量的至少90°、标称大于110°或甚至大于150°的润湿性接触角。当用水测量时,表面50的低润湿性性质可以被描述为疏水。

因为低润湿表面50具有大于90°的润湿性接触角,因此随着溶液22蒸发,剩余溶液22和悬浮分析物24可能不太可能沿着低润湿表面50吸附,替代地,随后吸附到SEL结构32上。换言之,液体或溶液22可以优选地远离外壳34的内部低润湿表面50而集中,并因此当其干燥时集中在SEL结构32的表面上。随后被吸附到SEL结构32上的分析物24的较大浓度可以导致这样的分析物分子与SEL结构32的更大的相互作用,以提高使用封装20时的性能灵敏度。

如由图1示意性地示出的,低润湿表面50沿外壳34邻近内部42的内面或内表面延伸,以便在内部42被填充有溶液22时直接接触溶液22。在一个实施方式中,低润湿表面50跨外壳34邻近内部42的内表面的大部分延伸。在一个实施方式中,低润湿表面50跨外壳34的上表面或顶板延伸。在一个实施方式中,低润湿表面50沿外壳34的内侧表面延伸。在一个实施方式中,低润湿表面50在外壳34邻近内部42延伸的整个内表面或整个表面区域之上或者沿着其延伸。

在一个实施方式中,通过对形成外壳34的壁的内表面进行设计(engineer)来形成低润湿表面50。例如,在一个实施方式中,形成外壳34的壁的内表面可以被粗糙化,以便实现上述润湿性接触角。在一个实施方式中,外壳34的内表面被粗糙化为至少一微米到高达100μm的微粗糙度。在另一实施方式中,外壳34的微粗糙度表面被进一步粗糙化以提供至少50nm到高达200nm的次级纳米尺度粗糙度。本质上,纳米尺度粗糙度区域的峰和谷沿着微尺度粗糙度区域的峰和谷延伸。在一个实施方式中,通过蚀刻这样的内表面(诸如用未图案化的激光、化学或等离子体蚀刻)来产生外壳34的一个或多个壁的内表面的粗糙化以形成低润湿表面50。在其它实施方式中,可以通过光刻来诱导或执行这样的粗糙化,在外壳34的壁上执行压印光刻。

在其它实施方式中,可以通过将低润湿性层固定到外壳34的内表面来在外壳34的内表面上提供低润湿表面50。例如,低润湿性层可以被粘结、涂覆、融合、固定或以其它方式结合到外壳34的现有的壁。被固定到外壳34的低润湿性层可以由于该层本身被粗糙化(如上所述)或由于该层的材料组成而具有低润湿性,该低润湿性低于SEL结构32的润湿性或具有如用水测量的至少90°的润湿性接触角。例如,在一个实施方式中,低润湿表面50可以包括具有提供低润湿性或如用乙醇测量的至少90°的润湿性接触角的材料组成的材料的涂层。在一个实施方式中,低润湿表面50可以包括诸如聚四氟乙烯之类的碳氟化合物的涂层,其中低润湿表面相对于诸如丙酮和水之类的溶剂展现出大于90°的润湿性接触角。在其它实施方式中,可以使用单一凝胶沉积或化学气相沉积在壁上形成低润湿性层以生长纳米线。

图2是用于形成诸如示例分析物检测封装20的分析物检测封装的示例方法100的流程图。如由块102所指示的,提供诸如基板30之类的支撑一个或多个SEL结构(诸如SEL结构32)的基板。如由块104所指示的,将诸如外壳34之类的低润湿性外壳固定到基板以围绕所述一个或多个SEL结构形成包含含有分析物的溶液的腔室(诸如腔室40)。低润湿性外壳具有内表面,该内表面具有相对于要被包含在SEL结构周围的溶液或溶剂的大于90°的润湿性接触角。在一个实施方式中,该内表面具有如用乙醇测量的大于90°的润湿性接触角。在另一实施方式中,内表面具有如用诸如丙酮和水之类的其它溶剂测量的大于90°的润湿性接触角。

图3是用于形成低润湿性外壳的示例方法120的流程图,所述低润湿性外壳供方法100中使用或用于用作如上所述的封装20的一部分。如由块122所指示的,外壳被成形并设定大小成在基板上形成围绕SEL结构的腔室。在一个实施方式中,该外壳可以使用电镀、铸模或其它制造技术来形成。

如由块124所指示的,该外壳的内表面被粗糙化以实现相对于要由用于包括低润湿性外壳的该封装包含的溶剂或溶液的至少90°的润湿性接触角。在一个实施方式中,该外壳的内表面被粗糙化以实现相对于水的至少90°的润湿性接触角,使得该内表面是疏水的。在另一实施方式中,该外壳的内表面被粗糙化以实现相对于其它溶剂(诸如丙酮或乙醇)的至少90°的润湿性接触角。在一些实施方式中,该外壳的内表面被粗糙化以实现更大的润湿性接触角,诸如相对于水、丙酮、乙醇或其它溶剂大于110°、甚至大于150°的接触角。在一个实施方式中,通过蚀刻这样的内表面(诸如用未图案化的激光、化学或等离子体蚀刻)来产生一个或多个壁的内表面的粗糙化。

图4是用于形成低润湿性外壳的示例方法140的流程图,所述低润湿性外壳供方法100中使用或用于用作如上所述的封装20的一部分。如由块142所指示的,该外壳被成形并设定大小成在基板上形成围绕SEL结构的腔室。在一个实施方式中,该外壳可以使用电镀、铸模或其它制造技术来形成。

如由块144所指示的,将低润湿性层固定到外壳(诸如外壳34)的内表面,其中该低润湿性层具有相对于要由用于包括低润湿性外壳的该封装包含的溶剂或溶液的至少90°的润湿性接触角。在一个实施方式中,该层其自身可以在被结合到外壳(诸如外壳34)的现有壁之前或之后(如上文所述的那样)被粗糙化。在一个实施方式中,可以将材料层涂覆或以其它方式沉积在外壳34的现有壁上,其中该涂层的材料组成具有低润湿性或者如用水、丙酮或乙醇测量的至少90°的润湿性接触角。在一些实施方式中,可以将诸如聚四氟乙烯之类的碳氟化合物的涂层涂敷到低润湿外壳的现有壁,其中低润湿表面的材料相对于诸如水、丙酮或乙醇之类的溶剂展现出大于90°的润湿性接触角。在其它实施方式中,可以使用单一凝胶沉积或化学气相沉积来在壁上形成低润湿性层以生长纳米线。

图5示意性地图示出示例分析物检测封装220。分析物检测封装220包括基板230、SEL结构32(如上所述)和外壳234。基板230与外壳234配合以形成包围或腔室240,其围绕SEL结构32延伸并且其要在被用于测试或识别最初由溶液22提供的分析物24时包含溶液22。基板230包括支撑SEL结构232的基座或平台。基板230包括由高表面扩散性金属形成的(示意性地示出的)表面部分244。高表面扩散性金属是可以在没有被焊接的两个部分的界面处的融合或加热的情况下通过冷焊接或接触焊接、固态焊接过程来焊接到彼此的金属。在这样的冷焊接或接触焊接过程中,结合点不经历任何液相或熔融相。高表面扩散性金属的示例包括但不限于金、银和钯。

在一个实施方式中,表面部分244包括高表面扩散性金属垫246,其被固定到基板230的基座或基部248或被固定在其上,其中基板230由诸如硅之类的非金属形成。在另一实施方式中,表面部分244包括高表面扩散性金属层,其被涂覆、电镀、蒸发或以其它方式沉积在基板230的部分248上,其中基板230由诸如硅之类的非金属形成。在又另一实施方式中,基板230的基部248可以附加地由金属形成。在一些实施方式中,整个基板238由高表面扩散性金属形成。虽然表面部分244被图示为围绕SEL结构32、仅其中外壳234从基板230中延伸出的那些区域延伸,但是在其它实施方式中,表面部分244可以跨基板230、跨腔室40的内部42的各部分以及在腔室40的内部42的各部分下方延伸。在一些实施方式中,表面部分244可以完全跨内部42和在内部42下方以及在SEL结构32下方延伸。为了易于图示,夸大了表面部分244的比例厚度。

外壳234(有时称为孔板)与基板230配合以形成并限定腔室40的内部42。外壳234保护SEL结构32免于暴露于环境,并减小或防止SEL结构32的表面在使用之前的氧化。外壳234可以附加地减小或防止SEL结构32无意或过早地暴露于SEL结构32意图检测的分析物或外来物质。虽然外壳234和基板230被图示为形成矩形形状的内部42,但是在其它实施方式中,腔室40可以具有其它形状。虽然外壳234在图5中被图示为不具有上文关于封装20描述的低润湿性表面50,但是在其它实施方式中,外壳234可以附加地包括低润湿性表面50。

外壳34包括填充开口249和边缘250。填充开口44包括延伸穿过外壳34的壁的开口。填充开口249促进将内部42填充有包括分析物24的溶液22。在一个实施方式中,填充开口通过可去除的密封来封闭,所述可去除的密封可以被剥离掉、刺破或撕开以暴露出填充开口。在一个实施方式中,通过剥离、刺破或贯穿腔室40的壁的一部分来形成开口。在一个实施方式中,腔室40的部分由材料形成或被设定尺寸成以便被撕开或剥离掉以形成填充开口。在另一实施方式中,腔室40具有要被刺穿的部分。在又另一实施方式中,腔室40包括隔膜,使用针穿过该隔膜来将包含分析物24的溶液22沉积到腔室40的内部42中。

边缘250包括外壳234的被结合到基板230的那些部分。边缘250被接触焊接或冷焊接到基板230的相对的表面部分244。在图示出的示例中,边缘250包括保护外壳234的垂直壁部分的外表的向外延伸的凸唇、边缘或凸缘,以提供更大的表面积以用于与基板230的表面部分244进行冷焊接或接触焊接。在一个实施方式中,边缘250具有至少2mm的向外延伸的宽度,其从完全围绕内部42的外壳234的垂直壁251进行保护。在其它实施方式中,边缘250可以具有其它的大小和形状。

如由图5所示,边缘250包括高表面扩散性金属的表面部分254。表面部分254包括与基板230的表面部分244冷焊接或接触焊接的金属表面。高表面扩散性金属促进这样的第一和第二表面部分244、254的冷焊接或接触焊接。用于表面部分254的高表面扩散性金属的示例包括但不限于金、银和钯。在一个实施方式中,表面部分244和254二者都包括金。在另一实施方式中,表面部分244和254二者都包括银。在另一实施方式中,表面部分244和254二者都包括钯。在又另一实施方式中,表面部分244、254中的一个可以包括金、银和钯中的一个,而表面部分244、254中的另一个包括金、银和钯中的不同的一个。

在一个实施方式中,表面部分254包括被固定或以其它方式结合到边缘250的高表面扩散性金属垫。在另一实施方式中,表面部分254在边缘250的下表面上包括高表面扩散性金属涂层。在一个实施方式中,通过将高表面扩散性金属蒸发到边缘250的表面上来将高表面扩散性金属沉积到边缘250上。

图6是用于形成分析物检测封装220的示例方法300的流程图。如由块302所指示的,与支撑SEL结构并具有第二高表面扩散性金属表面的基板(诸如具有表面部分244的基板230)一起提供具有第一高表面扩散性金属表面的外壳(诸如具有表面部分254的外壳234)。如由块304所指示的,将第一和第二高表面扩散性金属表面冷焊接或接触焊接到彼此以将外壳固定到基板。这样的冷焊接或接触焊接是在结合点不经历任何液相或熔融相的情况下执行的。这样的冷焊接或接触焊接通过在相对低压和相对低温的条件下使两个接触表面与彼此亲密接触来执行。在一个实施方式中,这样的冷焊接通过施加小于或等于150psi(1.034Mpa)的压强P(在图5中示出)来执行。这样的冷焊接在小于表面部分244、254中的任一者的金属的熔化温度的温度下发生。在一个实施方式中,在室温下实现这样的冷焊接。

由于外壳234被接触焊接或冷焊接到基板230,因此可以减少或消除使用粘合剂或环氧树脂来将外壳234结合到基板230,从而减小由于环氧树脂或粘合剂的释气和在SEL结构32上的沉积而导致的随后的错误化学信号的风险。由于外壳234被接触焊接或冷焊接到基板230,因此这样的焊接可以在可能与聚合材料更加相容的低温下发生,从而促进使用聚合材料用于基板230的基部248或用于外壳34的非金属部分。这样的低温粘结可以促进卷轴式压印和柔性基板的大量生产使用。代替环氧树脂或粘合剂的高扩散性金属(诸如金、银和钯)的使用可以附加地减小化学反应和污染的顾虑。

图7和8图示出多个SEL封装420、封装20和220的示例实施方式。如由图7示出的,可以使用半导体集成电路制造技术来将封装420形成为圆片410的一部分。被形成为圆片410的一部分的单独的封装420然后随后被分离成单独的封装或单独的封装组。

图8是图示出被形成为圆片410的一部分的封装420中的一个的截面图。封装420包括基板430、SEL结构432、外壳434和密封436。基板432提供用于外壳434的基础或平台。基板430与外壳列434配合以形成具有内部442的腔室440。基板432包括基部448和高扩散性金属表面部分454。基部448可以包括金属或非金属。高扩散性金属表面部分454包括高表面扩散性金属板或层,所述高表面扩散性金属是诸如从包括金、银和钯的一组高扩散性金属中选择的高扩散性金属。在图示出的示例中,表面部分454完全跨内部442和在其下方以及在外壳434的相对的部分下方延伸。

SEL结构432包括柱状支撑、柱、针、颗粒、线或指状物460。在图示出的示例中,指状物460中的每一个包括可以在其上沉积分析物的金属帽或头462。在一些实施方式中,这样的指状物460由材料形成和/或被设定尺寸成以便响应于所施加的电场或响应于微毛细管力而朝向和远离彼此弯曲或弯折以便自组织,其中这样的弯曲可以促进结构之间的紧密间隔以实现更大的散射辐射强度。在一个实施方式中,指状物460具有纳米尺度以促进纳米增强的拉曼光谱(NERS)。这样的纳米尺度NERS结构可以将由吸附在此类结构上的分析物散射的辐射强度增加高达1016的倍数。

在其它实施方式中,SEL结构432可以包括其它SEL结构,诸如增强荧光光谱结构或其它增强发光光谱结构。在又另外的实施方式中,SEL结构432可以包括颗粒(诸如纳米颗粒),其与所沉积的分析物相互作用以便增强由该分析物散射的辐射强度。

外壳434与基板430配合以形成并限定腔室440的内部442。外壳434保护SEL结构432免于暴露于环境,并减小或防止SEL结构432的表面在使用之前的氧化。外壳434可以附加地减小或防止SEL结构432无意或过早地暴露于SEL结构432意图检测的分析物或外来物质。虽然外壳434和基板430被图示为形成矩形形状的内部442,但是在其它实施方式中,腔室440可以具有其它形状。

外壳434包括边缘450、垂直壁部分456、上顶板部分458和填充开口459。边缘450包括外壳434的从垂直壁部分456向外进行保护的那些部分。在一个实施方式中,边缘450包括向外延伸的凸唇或凸缘,其围绕封装420在其处与基板430结合的封装420的整个下围连续地延伸。边缘450提供增大的表面积以用于被冷焊接到基板430。在一个实施方式中,边缘450具有至少2mm的宽度W。

边缘450包括高表面扩散性金属表面部分454。高表面扩散性金属部分454包括沿着边缘450的下侧的包括诸如金、银或钯之类的高表面扩散性金属的表面。将高表面扩散性金属表面部分454接触焊接或冷焊接到基板230的高表面扩散性金属表面部分444。这样的接触焊接或冷焊接可以根据上文中关于图6描述并示出的方法300的块304来执行。

垂直壁部分456从边缘450延伸出并高出SEL结构432以形成在SEL结构432之上并围绕SEL结构432的圆顶。顶板部分458从垂直壁部分556开始、延伸过SEL结构432并在SEL结构432上延伸。在图示出的示例中,填充开口459延伸穿过顶板部分458。

在图示出的示例中,垂直壁部分456和顶板壁部分458包括内部低润湿表面480。低润湿表面480类似于上文描述的低润湿表面50。在一个实施方式中,低润湿表面480具有如用乙醇测量的大于90°的润湿性接触角。在一个实施方式中,低润湿表面480具有如用乙醇测量的大于110°的润湿性接触角。在又另一实施方式中,低润湿表面480具有如用乙醇测量的大于150°的润湿性接触角。在其它实施方式中,低润湿表面480具有如用包括分析物的溶液的其它溶剂(诸如丙酮或水)测量的至少90°、标称大于110°或甚至大于150°的润湿性接触角。当用水测量时,表面480的低润湿性性质可以被描述为疏水。

因为低润湿表面480具有大于90°的润湿性接触角,因此随着溶液蒸发,剩余溶液和分析物不太可能沿着低润湿表面480吸附,替代地,随后吸附到SEL结构432上。换言之,液体或溶液将优选地远离外壳434的内部低润湿表面480而集中,并因此当其干燥时集中在SEL结构432的表面上。随后被吸附到SEL结构432上的分析物的较大浓度可以导致这样的分析物分子与SEL结构432的更大的相互作用,以增加利用封装420实现的感测灵敏度。

在一个实施方式中,通过对形成外壳434的壁部分456、458的内表面进行设计来形成低润湿表面480。例如,在一个实施方式中,形成外壳434的壁456、458的内表面可以被粗糙化,以便实现上述润湿性接触角。在一个实施方式中,外壳434的内表面被粗糙化为至少一微米到高达100μm的微粗糙度。在另一实施方式中,外壳434的微粗糙度表面被进一步粗糙化以提供至少50nm到高达200nm的次级纳米尺度粗糙度。本质上,纳米尺度粗糙度区域的峰和谷沿着微尺度粗糙度区域的峰和谷延伸。在一个实施方式中,通过蚀刻这样的内表面(诸如用图案化的激光、化学或等离子体蚀刻)来产生外壳434的一个或多个壁的内表面的粗糙化以形成低润湿表面480。在其它实施方式中,可以通过光刻来诱导或执行这样的粗糙化,在外壳434的壁上执行压印光刻。

在其它实施方式中,可以通过将低润湿性层固定到外壳434的内表面来在外壳434的内表面上提供低润湿表面480。例如,低润湿性层可以被粘结、涂覆、融合、固定或以其它方式结合到外壳434的现有壁。被固定到外壳434的低润湿性层可以由于该层本身被粗糙化(如上所述)或由于该层的材料组成而具有低润湿性,所述低润湿性低于SEL结构432的润湿性或具有如用水测量的至少90°的润湿性接触角。例如,在一个实施方式中,低润湿表面450可以包括具有低润湿性或如用乙醇测量的至少90°的润湿性接触角的材料的涂层。在一个实施方式中,低润湿表面480可以包括诸如聚四氟乙烯之类的碳氟化合物的涂层,其中低润湿表面相对于诸如丙酮和水之类的溶剂展现出大于90°的润湿性接触角。在其它实施方式中,可以使用单一凝胶沉积或化学气相沉积在壁上形成低润湿性层以生长纳米线。

密封436包括跨填充开口459联结到封装420的其余部分的材料板或层。密封436提供密闭的密封以抑制内部442的污染。密封436抑制在使用封装420之前的内部442内的金属表面的氧化。密封436另外指示封装420的先前使用。密封436可以由聚合物带、塑料、透明材料、塑料片、箔材料、箔片、薄膜、膜、蜡或聚二甲氧硅烷形成。

当包含分析物的溶液要被沉积在内部442内时,可以改动密封446以穿过填充开口59提供通道。在一个实施方式中,通过允许密封436被从填充开口459剥离掉的压敏粘合剂等将密封436可释放或可去除地粘合到外壳434。在又另一实施方式中,密封436由材料形成和/或被设定尺寸成以便刺穿填充开口244和/或撕离开口459。在又另外的实施方式中,密封436包括隔膜,其允许针穿过开口459插入,其中该隔膜在针撤回时有弹性地闭合。在又另外的实施方式中,密封436通过暂时性地密封或闭合开口459的盖子、顶盖、门口、舱口或帽来提供。在一些实施方式中,省略密封436。

图9和图10图示出一个示例中的封装420的使用。如由图9所示,在密封436被从外壳434剥离掉之后,包含分析物的溶液22穿过填充开口459沉积到内部442中。

如由图8所指示的,溶液22被干燥或被允许干燥或蒸发(如通过箭头484指示的那样)。随着溶液22蒸发,溶液由于低润湿性表面480的低润湿性特性而从低润湿表面480撤回。结果,分析物24不太可能沿着低润湿表面480吸附,而是更可能邻近SEL结构432或在其上集中。

如由图10进一步指示的,将封装420呈现给检测器或读取器490,其包括辐射发射器492、聚焦光学器件494、接收光学器件496和检测器498。辐射发射器492发射光子499,其被光学器件494引导到SEL结构432和分析物24上。在一个实施方式中,辐射发射器282包括激光器,其中光学器件494包括用柱状激光束来撞击SEL结构432的凸透镜或其它光学设备。光子499被分析物24散射,其中,通过台状SEL结构432来增强被散射的光子或辐射的强度。被散射的光子499返回到读取器490,其中以透镜和/或镜子布置的形式的光学器件496将光子499引导到检测器498,其基于检测到的光子499来输出信号。遵循非暂时性计算机可读介质中的指令的处理器接收所述信号并分析所述信号以识别或确定分析物24的特性。

图11-18图示出用于形成分析物检测封装外壳(诸如外壳434)的一个示例方法。如由图11图示出的,将光致抗蚀剂510沉积在心轴512上并将光致抗蚀剂510图案化以形成光致抗蚀剂掩模514。心轴512可以包括玻璃、钠钙硅玻璃等。

图13图示出在用诸如氟化氢之类的蚀刻剂进行的湿法蚀刻之后且在去除了光致抗蚀剂掩模514之后的心轴512。如由图13所示,在这样的蚀刻之后,心轴512包括先前在光致抗蚀剂掩模514下方的细长的梯形和/或圆锥形结构518。如由图14所示,执行物理气相沉积过程以添加或溅射金属(诸如不锈钢和/或铬)层520以在心轴512上形成心轴掩模。

如由图15图示出的,实行等离子体增强化学气相沉积和光刻过程。等离子体增强化学气相沉积过程将碳化硅层沉积在层520上。该层可以随后通过光刻进行图案化以形成碳化硅结构524。碳化硅结构524限定最终外壳434的对应的孔径或填充开口459。

在一个实施方式中,如由图16图示出的,将心轴512浸没在镍浴中,该镍浴在除了不传导性碳化硅结构524所位于的地方之外的每一处将层520电镀有镍层528。来自该浴的镍层528限定外壳434的图案、形状和/或特征。

如由图17图示出的,在层528的表面530上实行蚀刻以引入微粗糙度。在一个实施方式中,该微粗糙度是至少一微米到高达100μm的微粗糙度。该微粗糙度提供了具有在相对于水进行测量时的至少90°的润湿性接触角的低润湿表面(诸如低润湿表面480)。在另一实施方式中,该微粗糙度提供具有当相对于其它溶剂(诸如丙酮或乙醇)进行测量时的至少90°的润湿性接触角的低润湿表面。在又另外的实施方式中,由该微粗糙度提供的润湿性接触角当相对于水进行测量时或当相对于丙酮或乙醇进行测量时为至少110°或大于150°。

如由图17进一步图示出的,将诸如金之类的高表面扩散性金属蒸发到所电镀和蚀刻的镍层528上。高表面扩散性金属形成冷焊接或接触焊接表面以促进外壳与基板(诸如上文描述的基板430)的对应的焊接或接触焊接表面的冷焊接或接触焊接。因为蒸发的金属由于在这样的沉积期间的颗粒结构而天然上是粗糙的,因此所蒸发的高扩散性金属增强了金属到金属的冷焊接或接触焊接。如由图18图示出的,将具有在其上蒸发有金属532的其蚀刻表面530的镍层528从心轴512剥离掉或以其它方式从心轴512去除以便被接触焊接到支撑SEL结构的基板。具有层520和碳化硅结构524的心轴512用作用于遵循关于图16-8概述的过程来形成附加外壳534的主体。在其它实施方式中,外壳534可以使用其它过程来形成并且可以使用其它材料来形成。

虽然参考示例实施方式描述了本公开,但是本领域技术人员将认识到,可以在形式和细节上进行改变而不脱离所要求保护的主题的精神和范围。例如,虽然不同的示例实施方式可能被描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征,但是可设想的是,可以在所描述的示例实施方式中或在其它替换实施方式中将所描述的特征与彼此互换或者替换地与彼此组合。因为本公开的技术相对复杂,因此并非该技术中的所有改变都是可预见的。显然,参考示例实施方式描述并在以下的权利要求中阐述的本公开意图尽可能地宽泛。例如,除非另外明确指出,否则引述单个特定元件的权利要求也涵盖多个此类特定元件。在权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅区分不同的元件,并且除非另外阐明,否者它们在本公开中不应明确地与元件的特定顺序或特定编号相关联。

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