微通道芯片的制造方法、微通道芯片成型模具及微通道芯片的制作方法

专利名称：微通道芯片的制造方法、微通道芯片成型模具及微通道芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过将形成有微通道的树脂基板接合来制造微通道芯片的方法、 该制造中所使用的微通道芯片成型模具及通过该制造方法制造的微通道芯片。
背景技术：
被称为微流控分析芯片、微全分析系统(Micro Total Analysis System, μ-TAS) 或微通道芯片的装置已被实用化，其利用微加工技术在硅基板或玻璃基板上形成微通道或 回路，将核酸、蛋白质、血液等液化试样导入微通道内，在微小的空间中进行所述液化试样 的化学反应、或分离、分析等。这样的微通道芯片的优点在于，能够减少试样或试剂的使用 量或废液的排出量，从而实现能够节省空间而又便于移动的廉价系统。微通道芯片是通过将至少一方实施了微加工的两个部件粘结而制造的。目前，已 提出了在微通道芯片中使用玻璃基板的多种微加工方法。但是，由于玻璃基板不适于大批 量生产而成本非常高，因此需要研发一种廉价的能够一次性使用的树脂制微通道芯片。作为树脂制微通道芯片的制造方法，已知将形成有通道用槽的树脂基板与覆盖通 道用槽的树脂基板接合的方法。作为将树脂基板相互接合的方法，能够列举利用热板、热 风、热辊、超声波、振动、激光等将树脂基板加热接合的熔融结合方法，利用粘结剂或溶剂将 树脂基板接合的接合方法，利用树脂基板自身的粘结性进行接合的方法，通过对树脂基板 实施等离子处理等表面处理将基板相互接合的方法(例如，参考专利文献1)等。图10是将树脂注入现有的微通道芯片成型模具而形成树脂基板的状态的剖视示 意图。如图10所示，将树脂基板接合时，在使熔融的树脂注入微通道芯片成型模具100(用 斜线表示的部分)后将其冷却，从而使具有通道用槽的树脂基板001(阴影部分)成型。微 通道芯片成型模具100在将通道用槽转印至树脂基板的面101(以下，称为“成型转印面 101”)上具有用于转印的微结构102。这样，微通道芯片成型模具100将自身的成型转印面 101所具有的微结构102转印至注入的树脂，从而形成如图11所示的微通道002。图11是 使树脂流入现有的微通道芯片成型模具后进行脱模成型(使树脂基板从模具中分离)时的 剖视示意图。但是，在利用专利文献1所公开的在成型转印面上具有微结构的微通道芯片成型 模具100进行成型时，由于受到伴随树脂基板001自身冷却以及使树脂流入模具中的部分 即浇注部(，— )的冷却而产生的成型收缩的影响，如图11所示，脱模时微结构的边 缘部分的树脂会隆起或凹陷，因而在从模具100中取出的树脂基板001的局部出现亚微 米 5μπι左右级别(才一夕‘)的变形003。由于对如此成型的树脂基板001进行如上所 述的接合，形成有微通道002的接合面(两个树脂基板的粘结部分)需要有较高的平面度。 因此，由于发生上述变形而接合面的平面度降低的情况下，树脂基板001的相互接合有可 能变得困难，或者难以形成微通道002。专利文献1 (日本)特开2004-106508号公报

发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的，本发明的目的在于提供一种能够减轻因成型收 缩而产生的微通道的变形的微通道芯片的制造方法及其使用的微通道芯片成型模具。为了实现上述目的，第一发明的微通道芯片的制造方法的特征在于，将熔融树脂 注入模具，所述模具具有能够收容熔融树脂的腔体、在形成有该腔体的一个面上以从该面 向所述腔体侧突出的方式设置的微结构、比所述微结构更高地从所述面向所述腔体侧突出 的凸部，从由注入的树脂固化而形成的树脂基板按照所述微结构、所述凸部的顺序使所述 模具的所述面相对脱离，利用所述树脂基板来制造微通道芯片。第二发明的微通道芯片制造方法是在第一发明的基础上，将其他的树脂基板接合 在所述树脂基板上，该其他树脂基板覆盖所述树脂基板的转印有所述微结构的部分并位于 远离由所述凸部形成的孔的部分。第三发明的微通道芯片制造方法是在第一或第二发明的基础上，所述凸部被配置 在离注入口最远的所述面的外缘附近，所述注入口将熔融树脂注入设于所述模具的所述腔 体。第四发明的微通道芯片的制造方法的特征在于，将熔融树脂注入所述模具，所述 模具具有能够收容熔融树脂的腔体、在形成该腔体的一个面上以从该面向所述腔体侧突 出的方式设置的微结构、深度比所述微结构的高度更大地向与所述微结构的突出方向相反 的方向凹陷的凹部；从由注入的树脂固化而形成的树脂基板按照所述微结构、所述凹部的 顺序使所述模具的所述面相对脱离，利用所述树脂基板来制造微通道芯片。第五发明的微通道芯片制造方法是在第四发明的基础上，将其他的树脂基板接合 在所述树脂基板上，该其他树脂基板覆盖所述树脂基板的转印有所述微结构的部分并位于 远离由所述凹部形成的突出部的部分。第六发明的微通道芯片制造方法是在第四或第五发明的基础上，所述凹部被配置 在离注入口最远的所述面的外缘附近，所述注入口将熔融树脂注入设于所述模具的所述腔 体。第七发明为一种微通道芯片成型模具，其用于使微通道芯片的形成有微通道用槽 的树脂基板成型，所述微通道芯片是将至少两个树脂基板中的一个树脂基板的表面形成微 通道用槽，以形成有所述微通道用槽的面在内侧的方式将两个所述树脂基板接合而成，所 述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔体，其能够收容用于形成树脂基板的熔融树 脂，在所述树脂基板上形成有所述微通道用槽；微结构，其在形成有该腔体的一个面上以从 该面向所述腔体侧突出的方式而设置；凸部，其比所述微结构更高地从所述面向所述腔体 侧突出。第八发明的微通道芯片成型模具是在第七发明的基础上，所述凸部被设置在所述 两个树脂基板的接合面以外的部分。第九发明为一种微通道芯片成型模具，其用于使微通道芯片的形成有微通道用槽 的树脂基板成型，所述微通道芯片是将至少两个树脂基板中的一个树脂基板的表面形成微 通道用槽，以形成有所述微通道用槽的面在内侧的方式将两个所述树脂基板接合而成，所 述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔体，其能够收容用于形成树脂基板的熔融树脂，在所述树脂基板上形成有所述微通道用槽；微结构，其在形成有该腔体的一个面上以从 该面向所述腔体侧突出的方式而设置；凹部，其以深度比所述微结构的高度更大的方式向 与所述微结构的突出方向相反的方向凹陷。第十发明的微通道芯片成型模具是在第九发明的基础上，所述凹部设置在所述两 个树脂基板的接合面以外的部分。第十一发明为一种微通道芯片，在两个树脂基板中的至少一个树脂基板的表面形 成有导入液体的微通道，该微通道通过注射熔融树脂的注塑成型而形成，以使形成有所述 微通道用槽的面在内侧的方式接合该两个树脂基板而构成该微通道芯片，所述微通道芯片 的特征在于，在形成有所述微通道的所述树脂基板的微通道形成面上，在所述微通道以外 的位置，形成有比所述微通道的深度方向上的最大长度长的凹部。第十二发明的微通道芯片是在第十一发明的基础上，所述两个树脂基板在覆盖转 印有所述微结构的部分且远离所述凹部的部分接合。本发明的微通道芯片成型模具具有比形成于腔体内的微通道长的凸部或凹部，本 发明的微通道芯片制造方法是使微通道从模具脱离之后使凸部或凹部脱离。由此，微通道 不是最后脱离，能够减轻因成型收缩而产生的施加至微通道的力。因此，微通道的边缘的脱 模变形减小，能够使微通道高精度地成型，并使其平面度高。另外，由于将比微通道长的凸部或凹部设在与其他树脂基板接合的部分之外，因 此能够减轻凸部或凹部的脱模变形对接合部分产生的影响。此外，本发明的微通道芯片是通过将平面度高的树脂基板高精度地接合而制造 的，具有高精度的微通道。由此，本发明的微通道芯片的定量性及再现性提高。


图1是本实施方式的微通道芯片成型模具的俯视示意图。图2是本实施方式的微通道芯片成型模具的沿图1的II-II的剖视图。图3是将树脂注入本实施方式的微通道芯片成型模具中的状态的剖视示意图。图4是使本实施方式的微通道芯片成型模具从成型的树脂基板上脱模时的剖视 示意图。图5是利用本实施方式的微通道芯片制造方法成型的一个树脂基板的俯视示意 图。图6是将树脂注入第一变形例的微通道芯片成型模具中的状态的剖视示意图。图7是使第一变形例的微通道芯片成型模具从成型的树脂基板上脱模时的剖视 示意图。图8是将树脂注入第二变形例的微通道芯片成型模具状态的剖视示意图。图9是使第二变形例的微通道芯片成型模具从成型的树脂基板上脱模时的剖视 示意图。图10是将树脂注入现有的微通道芯片成型模具而形成树脂基板的状态的剖视示意图。图11是使树脂流入现有的微通道芯片成型模具后进行脱模成型时的剖视示意 图。
附图标记说明
001树脂基板
002微通道
003变形
004抑制(对)收缩用孔
005抑制收缩用突起
006抑制变形用凹部
100微通道芯片成型模具
101成型转印面
102微结构
103抑制收缩用凸部
104腔体
105浇注部
200抑制收缩用凹部
300抑制变形用凸部
具体实施例方式以下，参考图1至图5对本发明实施方式的微通道芯片的制造方法及其使用的微 通道芯片成型模具进行说明。图1是本实施方式的微通道芯片成型模具的俯视示意图。图 2是本实施方式的微通道芯片成型模具的沿图1的II-II的剖视图。图3是将树脂注入本 实施方式的微通道芯片成型模具中的状态的剖视示意图。图4是使本实施方式的微通道芯 片成型模具从成型的树脂基板上脱模时的剖视示意图。图5是利用本实施方式的微通道芯 片制造方法成型的一个树脂基板的俯视示意图。如图2所示，本实施方式的微通道芯片成型模具100在与图1的图面垂直的方向 具有注入有熔融树脂的腔体104。以下，将与图1的图面垂直的方向称为“腔体方向”。如图1及图2所示，本实施方式的微通道芯片成型模具100的一个面作为将微结 构102等转印至要成型的树脂基板001的成型转印面101。在成型转印面101上，设有微结 构102和抑制收缩用凸部103。如图2所示，微结构102和抑制收缩用凸部103向腔体方向 突出(从成型转印面101向腔体侧突出)。由微通道芯片成型模具100形成的树脂基板001以使形成有微通道002的面在内 侧的方式与另一个树脂基板001接合，以制造实际的微通道芯片。这里，图1的虚线所示的 范围A是接合有另一个树脂基板001的区域。与另一个树脂基板001接合的部分即范围A 为“接合面”。以下，将范围A部分称为接合面。如图3所示，微结构102是用于将微通道002 (参考图4)转印至树脂基板001上 的凸部，该树脂基板001由注入到微通道芯片成型模具100的腔体104(参考图2、中的树 脂固化成型。在腔体方向上，微结构102包含多个高度不同的部分。要说明的是，在本实施 方式中是将图2所示的II-II剖面部分作为微结构102中腔体方向的最高部分。如图1所示，抑制收缩用凸部103被设在成型转印面101上接合面以外的部分。而 且，如图2所示，抑制收缩用凸部103比微结构102中腔体方向上的最高部分(本实施方式中是与II-II剖面相当的图2中的部分)高(即，抑制收缩用凸部103比微结构102更高 地突出)。这里，在本实施方式中，抑制收缩用凸部103在成型转印面方向上的尺寸为直径 20 μ m以上的圆(直径比微结构102的最小宽度大10%以上的圆)，但是，并未特别限于该 尺寸。另外，抑制收缩用凸部103的形状也可以是圆形以外的形状。如图1所示，微通道芯片成型模具100具有注入作为树脂基板001的原料的树脂 的管状浇注部105。在本实施方式中，浇注部105使树脂沿图1的箭头P方向流入。而且， 微通道芯片成型模具100能够在图2的线106部分上下开口(分离)。这是为了取出在腔 体104内固化成型的树脂基板001。微通道芯片成型模具100相对于成型转印面101大致 垂直地开口。微通道芯片成型模具100的加工是利用公知的蚀刻加工或机械加工，例如切削加 工或端铣加工(- > K S F ^ )等进行的。在微通道芯片成型模具100的成型转印面101 上形成与微结构102对应的凸部，并且，在接合面(范围A)以外的部分形成抑制收缩用凸 部103。另外，也可通过电铸加工来制造微通道芯片成型模具100。此情况下，通过蚀刻加 工，在电铸母型上形成与微结构102及抑制收缩用凸部103对应的凸部。然后，通过该电铸 母型来制造微通道芯片成型模具100。《微通道芯片成型用树脂基板的制造方法》首先，将作为树脂基板001的原料的树脂加热至250 300°C而使其熔融。然后， 使熔融状态的作为树脂基板001的原料的树脂经由浇注部105流入100°C左右的微通道芯 片成型模具100。实际上，微通道芯片成型模具100的温度基于玻璃转变点温度Tg与热变 形温度(载荷软化温度)HDT而确定为大体上是HDT程度的温度。若温度在该玻璃转变点 温度Tg以上则树脂不会固化。另外，热变形温度HDT是指施加一定程度的载荷时树脂会发 生一定量的变形的温度。而且，微通道芯片成型模具100的腔体104被注入的树脂所填充。之后，通过使树脂冷却至微通道芯片成型模具100的温度(100°C左右)而使流入 腔体104内的树脂固化。此时，树脂按照设置在微通道芯片成型模具100的成型转印面101 上的微结构102而固化。即，如图3所示，在树脂基板001上形成与微结构102对应的凹部。 并且，此时，设置在微通道芯片成型模具100的成型转印面101上的抑制收缩用凸部103也 被树脂填充。即，如图3所示，在树脂基板001上形成与抑制收缩用凸部103对应的凹部。 但是，由于如上所述微通道芯片成型模具100的温度为HDT程度的温度，因此，固化的树脂 可能会因被施加载荷而发生变形。作为树脂使用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA) (Tg :113 115°C左右，HDT 91 95°C左右)，对树脂从熔融状态直到固化的具体例进行说明。PMMA是 热塑性树脂，加热后熔融。熔融方法是将树脂颗粒(直径1 2mm左右、长度2 5mm左右 的捆状(俵状)树脂)倒入注塑成型机的增塑圆筒部，通过圆筒加热器的加热与增塑螺杆 的旋转而造成的剪切发热的组合使树脂熔融。圆筒加热器的加热与剪切发热的比率(实际 上是螺杆的转速)因树脂而异。将注射树脂的注塑圆筒的温度加热至230 270°C。此时， 使微通道芯片成型模具100的温度为80 120°C。使脱模时的树脂的温度降低至微通道芯 片成型模具100的温度，即80 120°C树脂基板001固化后，使微通道芯片成型模具100从图2的线106部分沿图2的 图面在上下方向分离，从而使固化的树脂基板001从微通道芯片成型模具100中脱模。于填充的树脂被冷却至模具温度而使树脂基板001产生收缩应力，在该状态下，应力在脱 模的同时被释放，因此在通常情况下会产生急剧的形状收缩。下面，对该脱模时的树脂基板001及微通道芯片成型模具100的动作进行详细说 明。如图3所示，即将脱模前的树脂基板001与微通道芯片成型模具100完全吻合。如图 4所示，如果使微通道芯片成型模具100逐渐分离，则成型转印面101上的微结构102的凸 出部分从树脂基板001完全脱离。如上所述，由于图4中的微结构102部分是微结构102 中腔体方向上最高的部分，因此微结构102的所有部分全部从树脂基板001中分离。由此 树脂基板001上的微通道002的部分脱模完成。然后，如上所述，由于抑制收缩用凸部103 比微结构102中腔体方向的最高部分高，因此当微结构102中腔体方向的最高部分从树脂 基板001脱离时(即，微结构102全部从树脂基板001脱离时)，抑制收缩用凸部103尚未 从树脂基板001脱离。即，使成型转印面101按微结构102、抑制收缩用凸部103的顺序从 树脂基板001相对脱离。由于在成型转印面101上的凸部从树脂基板001脱离的阶段中抑制收缩用凸部 103最终并未从树脂基板001脱离，因此，只有抑制收缩用凸部103承受因脱模时树脂基板 001的收缩而产生的力。因而，抑制收缩用凸部103发生较大的脱模变形。与此相对，微结 构102由于至少与抑制收缩用凸部103 —同承受因收缩而产生的力，受到的因收缩而产生 的力被分散，因此，能够将微结构102的脱模变形抑制得较小。由此，成型的树脂基板001 如图5所示。图5中的微通道002为树脂基板001的凹部，抑制收缩用孔004也是树脂基板001 的凹部。如上所述，由于成型的树脂基板001的图5所示的微通道002几乎未发生脱模变 形，因此，微通道002的转印性好，而且，微通道002附近的平面度高。与此相对，树脂基板 001的图5所示的抑制收缩用孔004的脱模变形大，其附近的平面度的精度低。这里，优选将微通道002的变形抑制在微通道002的深度的5%以内，最好是3% 以内。通过本实施方式的微通道芯片的制造方法，能够将其抑制在5 %以内。然后，使成型的树脂基板001与由其他模具成型的另一个树脂基板接合。此时，在 树脂基板001的范围B (参考图5)内与另一个树脂基板接合。该范围B对应图1所示的微 通道芯片成型模具100的范围A，为接合面。如图5所示，抑制收缩用孔004被设在接合面 以外的部分(范围B位于远离抑制收缩用孔004的部分)。由此，能够保证接合面较高的平 面度。从而，能够使成型树脂基板001与另一个树脂基板良好地接合。《树脂基板的材料》树脂基板001所使用的树脂要具备以下条件，例如成型性(转印性、脱模性)好、 透明性高、相对于紫外线或可见光的自荧光性低等，但并未特别限定。例如，优选使用聚碳 酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙6、 尼龙66、聚醋酸乙烯酯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚异戊二烯、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、环状聚 烯烃等。特别是，优选聚甲基丙烯酸甲酯、环状聚烯烃等。另外，树脂基板001和与其相接 合的另一个树脂基板可以使用相同材料，也可使用不同材料。如上所述，在本实施方式中，为了提高接合面的平面度而将抑制收缩用凸部103 配置在接合面以外的部分，但在接合面的平面度不成为问题的情况下也可以将抑制收缩用 凸部103设置在接合面内。并且，在本实施方式中，单单是将抑制收缩用凸部103配置在接合面以外的部分，但为了进一步减轻树脂基板001的收缩的影响，优选将抑制收缩用凸部 103配置在离浇注部105最远的成型转印面101的外缘附近。在本实施方式中，对将未贯通的突起形成在微通道芯片成型模具100的成型转印 面101上以作为抑制收缩用凸部103的例进行了说明，但是，该突起也可以是贯通的，例如， 作为微通道芯片成型模具100可以使用如下模具，该模具由用于在树脂基板001上形成贯 通孔的销、具有使该销贯穿的孔与形成有微结构102的成型转印面101的模具构成。此情 况下，销为抑制收缩用凸部103。此情况下，需要在使销贯穿模具的孔的状态下注入树脂， 在树脂固化后，首先分离具有微结构102的模具而进行脱模成型，然后拔出销。在这样的微 通道芯片成型模具中，由于不管哪个微结构102从微通道002脱离时，都贯穿有抑制收缩用 凸部103即销，因此使施加至微通道002的因收缩而产生的力被分散，从而能够抑制脱模变 形。(第一变形例)下面，参考图6及图7对上述微通道芯片制造方法及其使用的微通道芯片成型模 具的第一变形例进行说明。图6是将树脂注入第一变形例的微通道芯片成型模具状态的剖 视示意图。图7是使第一变形例的微通道芯片成型模具从成型的树脂基板上脱模时的剖视 示意图。在该变形例中，对具有作为抑制微通道002的脱模变形的结构的抑制收缩用凹部 的微通道芯片成型模具进行说明。如图6所示，第一变形例的微通道芯片成型模具100具有朝向腔体方向的反方向 的抑制收缩用凹部200。该抑制收缩用凹部200腔体方向的反方向上的长度(深度)大于 微结构102中腔体方向上的最高部分的高度L。该抑制收缩用凹部200被设置在接合面以 外的部分。如图6所示，如果将熔融的树脂注入微通道芯片成型模具100并填充至腔体104， 则在树脂基板001上形成对应各微结构102的凹部(微通道)。而且，如图6所示，抑制收 缩用凹部200的内部也被树脂填充，从而在树脂基板001上形成突起。此外，在树脂经冷却 过程而固化后，通过将微通道芯片成型模具100开口、分离，从而进行脱模成型。如图7所示，在分离微通道芯片成型模具100的过程中，当成型转印面101上的微 结构102全部从微通道002脱离时，形成在树脂基板001上的抑制收缩用突起005尚未从 抑制收缩用凹部200脱离。即，使成型转印面101按微通道002、抑制收缩用凹部200的顺 序从树脂基板001相对脱离。因此，不管哪个微结构102从微通道002脱离时，都至少与抑制收缩用突起005 — 同承受因树脂基板001的收缩而产生的力。由此，施加至微通道002的因树脂基板001的 收缩而产生的力被分散。从而，能够抑制微通道002的脱模变形。而且，当抑制收缩用凹部 200从抑制收缩用突起005脱离时，由于因树脂基板001的收缩而产生的力仅施加至抑制 收缩用突起005，因此抑制收缩用突起005的变形较大。但是，由于抑制收缩用凹部200被 设置在接合面以外的部分，因此即使发生较大变形，也不会对接合面的平面度或微通道002 的成型造成影响。因而，能够使具有高精度的微通道002并且平面度高而能够与其他树脂 基板高精度接合的树脂基板001成型。在本第一变形例中，为了提高接合面的平面度而将抑制收缩用凹部200配置在接 合面以外的部分，但在接合面的平面度不成为问题的情况下也可以将抑制收缩用凹部200设置在接合面内。并且，在本实施方式中，仅将抑制收缩用凹部200配置在接合面以外的部 分，但为了进一步减轻树脂基板001的收缩的影响，优选将抑制收缩用凸部200配置在离浇 注部105最远的成型转印面101的外缘附近。这样，通过在微通道芯片成型模具100上设置凹部，能够将微通道002的脱模变形 抑制在微通道002的5%以下，从而能够得到与在微通道芯片成型模具100上设置凸部大致 相同的结果。如此，通过在微通道芯片成型模具100上设置凹部，也能够提高微通道002的 精度以及接合面的平面度。(第二变形例)下面，参考图8及图9对上述微通道芯片制造方法及其使用的微通道芯片成型模 具的第二变形例进行说明。图8是将树脂注入第二变形例的微通道芯片成型模具状态的剖 视示意图。图9是使第二变形例的微通道芯片成型模具从成型的树脂基板上脱模时的剖视 示意图。在该变形例中，对具有吸收抑制收缩用凹部的脱模变形的结构的微通道芯片成型 模具进行说明。如图8所示，本变形例的微通道芯片成型模具100在抑制收缩用凸部103与成型 转印面101的边界部分具有抑制变形用凸部300。在本变形例中，抑制收缩用凸部103是 深60 μ m、成型转印面方向的尺寸为60 μ m的圆。抑制变形用凸部300的深度为10 μ m，成 型转印面方向的宽度为10ym。这里，在本实施方式中，由于根据经验，要求深度为ΙΟμπκ 成型转印面方向的宽度为60 μ m的抑制收缩用凸部103的脱模变形的隆起量在5 μ m以下， 因此为了吸收该变形而使抑制变形用凸部300为以上尺寸，但是，抑制变形用凸部300只要 具有与根据经验而求出的基于抑制收缩用凸部103的尺寸的脱模变形的隆起部分大致相 同的容量即可。另外，抑制收缩用凸部103的腔体方向的高度减去抑制变形用凸部300的 腔体方向的高度的值大于微结构102中腔体方向上的最高部分的高度值。如图8所示，如果将熔融的树脂注入微通道芯片成型模具100并填充至腔体104， 则在树脂基板001上形成对应各微结构102的凹部(微通道)。而且，如图8所示，抑制收 缩用凸部103的内部也被树脂填充，从而在对应抑制变形用凸部300的部分凹陷的状态下 在树脂基板001上形成突起。此外，在树脂经冷却过程而固化后，通过将微通道芯片成型模 具100开口、分离，从而进行脱模成型。在该脱模成型中，与抑制变形用凸部300对应的抑 制变形用凹部006构成抑制收缩用孔004的开口部。在分离微通道芯片成型模具100的过程中，当成型转印面101上的微结构102全 部从微通道002脱离时，形成于树脂基板001上的抑制收缩用孔004尚未从抑制收缩用凸 部103脱离。因此，不管哪个微结构102从微通道002脱离时，都至少与抑制收缩用孔004 —同 承受因树脂基板001的收缩而产生的力。由此，施加至微通道002的因树脂基板001的收缩 而产生的力被分散。从而，能够抑制微通道002的脱模变形。而且，当抑制收缩用凸部103 从抑制收缩用孔004脱离时，由于因树脂基板001的收缩而产生的力仅施加至抑制收缩用 孔004，因此抑制收缩用孔004中发生因变形而产生的隆起。如图9所示，树脂因抑制收缩用孔004的变形而隆起，发生变形003。该变形003 被收容在形成于抑制收缩用孔004的开口部的抑制变形用凹部006中。由此因抑制收缩用 孔004的脱模变形而产生的变形003的隆起被抑制变形用凹部006所吸收，不会对成型转印面101造成影响。因而，由于抑制收缩用凸部103的脱模变形被吸收，所以对成型转印面 101的平面度的影响减小。从而，即使在将成型转印面101配置在接合面内的情况下，也能 够使具有高精度的微通道002并且平面度高而能够高精度地与其他树脂基板接合的树脂 基板001成型。[第一实施例]下面，对具体的第一实施例进行说明。在第一实施例中，利用上述实施方式的方法来制造微通道芯片。首先，制造用于制 作树脂基板001的微通道芯片成型模具100。具体而言，树脂原料PMMA熔融温度tl = 250°C脱模温度t2 = 93 °C微结构102中的腔体方向最高部分的高度(微通道002的最深部分的深度)dl = 50 μ m抑制收缩用凸部103的高度d2 = 60 μ m抑制收缩用凸部103的尺寸=0. 003mm2抑制收缩用凸部103的位置=图3中的103。而且，由于通过使用该微通道芯片成型模具100的注塑成型机将透明树脂原料 PMMA成型，因此在厚度为1. 5mm、边长为30mm的方形板状部件的表面上制造形成有微通道 002与抑制收缩用孔004的树脂基板001。(评价)微通道002的变形相对于微通道002的深度是4. 5%，不足5%，良好。另外，抑制 收缩用孔004的变形为8. 3%，在5%以上，不合格。[第二实施例]下面，对具体的第二实施例进行说明。在第二实施例中，利用第一变形例的方法来制造微通道芯片。首先，制造用于制作 树脂基板001的微通道芯片成型模具100。具体而言，树脂原料PMMA熔融温度tl = 250°C脱模温度t2 = 93°C微结构102中的腔体方向最高部分的高度(微通道002的最深部分的深度)dl = 50 μ m抑制收缩用凹部200的长度d3 = 60 μ m抑制收缩用凹部200的尺寸=0. 003mm2抑制收缩用凹部200的位置=图6中的200。而且，由于通过使用该微通道芯片成型模具100的注塑成型机将透明树脂原料 PMMA成型，因此在厚度为1. 5mm、边长为30mm的方形板状部件的表面上制造形成有微通道 002与抑制收缩用孔004的树脂基板001。(评价)微通道002的变形相对于微通道002的深度是4. 7%，不足5%，良好。另外，抑制收缩用孔004的变形为8. 3%，在5%以上，不合格。[比较例]下面，对具体的比较例进行说明。在比较例中，利用现有技术的方法(即，未使用抑制收缩用凸部103的脱模成型方 法)来制造微通道芯片。首先，制造用于制作树脂基板001的微通道芯片成型模具100。具 体而言，树脂原料PMMA熔融温度tl = 250°C脱模温度t2 = 93°C微结构102中的腔体方向最高部分的高度(微通道002的最深部分的深度)dl = 50 μ m(评价)微通道002的变形相对于微通道002的深度是8.3%，在5%以上，不合格。(比较结果)如上所述，比较例不能满足必要的精度，接合面的平面度低。与此相对，在第一与 第二实施例中，能够满足必要的精度，保证良好的接合面的平面度。因此，通过实施例的方 法来制造微通道芯片，而且能够制造具有更高精度的微通道、并且接合性更好的微通道芯 片。
权利要求
1.一种微通道芯片的制造方法，其特征在于，将熔融树脂注入模具，所述模具具有能 够收容熔融树脂的腔体、在形成该腔体的一个面上以从该面向所述腔体侧突出的方式设置 的微结构、比所述微结构更高地从所述面向所述腔体侧突出的凸部，从由注入的树脂固化而形成的树脂基板按照所述微结构、所述凸部的顺序使所述模具 的所述面相对脱离，利用所述树脂基板来制造微通道芯片。
2.根据权利要求1所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，将其他树脂基板接合在 所述树脂基板上，该其他树脂基板覆盖所述树脂基板的转印有所述微结构的部分并位于远 离由所述凸部形成的孔的部分。
3.根据权利要求1或2所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，所述凸部被配置在离 注入口最远的所述面的外缘附近，所述注入口将熔融树脂注入设于所述模具的所述腔体。
4.一种微通道芯片的制造方法，其特征在于，将熔融树脂注入模具，所述模具具有能 够收容熔融树脂的腔体、在形成该腔体的一个面上以从该面向所述腔体侧突出的方式设置 的微结构、深度比所述微结构的高度更大地向与所述微结构的突出方向相反的方向凹陷的 凹部；从由注入的树脂固化而形成的树脂基板按照所述微结构、所述凹部的顺序使所述模具 的所述面相对脱离，利用所述树脂基板来制造微通道芯片。
5.根据权利要求4所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，将其他的树脂基板接合 在所述树脂基板上，该其他树脂基板覆盖所述树脂基板的转印有所述微结构的部分并位于 远离由所述凹部形成的突出部的部分。
6.根据权利要求4或5所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，所述凹部被配置在离 注入口最远的所述面的外缘附近，所述注入口将熔融树脂注入设于所述模具的所述腔体。
7.—种微通道芯片成型模具，其用于使微通道芯片的形成有微通道用槽的树脂基板成 型，所述微通道芯片是将至少两个树脂基板中的一个树脂基板的表面形成微通道用槽，以 形成有所述微通道用槽的面在内侧的方式将两个所述树脂基板接合而成，所述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔体，其能够收容用于形成树脂基板的熔融树脂，在所述树脂基板上形成有所述微通 道用槽；微结构，其在形成有该腔体的一个面上以从该面向所述腔体侧突出的方式而设置；凸部，其比所述微结构更高地从所述面向所述腔体侧突出。
8.根据权利要求7所述的微通道芯片成型模具，其特征在于，所述凸部被设置在所述 两个树脂基板的接合面以外的部分。
9.一种微通道芯片成型模具，其用于使微通道芯片的形成有微通道用槽的树脂基板成 型，所述微通道芯片是将至少两个树脂基板中的一个树脂基板的表面形成微通道用槽，以 形成有所述微通道用槽的面在内侧的方式将两个所述树脂基板接合而成，所述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔体，其能够收容用于形成树脂基板的熔融树脂，在所述树脂基板上形成有所述微通 道用槽；微结构，其在形成有该腔体的一个面上以从该面向所述腔体侧突出的方式而设置；凹部，其比所述微结构的高度更大地向与所述微结构的突出方向相反的方向凹陷。
10.根据权利要求9所述的微通道芯片成型模具，其特征在于，所述凹部被设置在所述 两个树脂基板的接合面以外的部分。
11.一种微通道芯片，在两个树脂基板中的至少一个树脂基板的表面形成有导入液体 的微通道，该微通道通过注射熔融树脂的注塑成型而形成，以使形成有所述微通道用槽的 面在内侧的方式接合该两个树脂基板而构成该微通道芯片，所述微通道芯片的特征在于，在形成有所述微通道的所述树脂基板的微通道形成面 上，在所述微通道以外的位置形成有比所述微通道的深度方向上的最大长度长的凹部。
12.根据权利要求11所述的微通道芯片，其特征在于，所述两个树脂基板在覆盖转印 有所述微结构的部分且远离所述凹部的部分接合。
全文摘要
本发明提供一种微通道芯片的制造方法、微通道芯片成型模具和微通道芯片。该模具(100)具有能够收容熔融树脂的腔体、在形成有该腔体的成型转印面(101)上以从成型转印面(101)向腔体侧突出的方式设置的微结构(102)、比所述微结构(102)更高地向成型转印面的所述腔体侧突出的抑制收缩用凸部(103)。将熔融树脂注入模具(100)，从由树脂固化而形成的树脂基板(001)按照微结构(102)、抑制收缩用凸部(103)的顺序使模具(100)的成型转印面相对脱离。
文档编号B29C45/37GK102123838SQ20098013156
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月17日 优先权日2008年8月20日
发明者五岛毅彦, 关原干司 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社