具有互连的微流体器件的制作方法

具有互连的微流体器件的制作方法
【专利摘要】本发明尤其针对一种微流体器件(100)，其包括：第一层(10)；第二层(20)；第一层和第二层被组装以致面向彼此；在第二层中的微通道(30)；具有渐缩部分(52)的渐缩导管(50)；其中渐缩部分(52)在微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的相应形状的通孔(11)中，从而实现了微通道和导管之间的流体连通，以及通过组装的第一层和第二层的方式使渐缩部分被阻止在通孔中。
【专利说明】具有互连的微流体器件
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及微流体器件领域及其制作方法。特别地，针对设置有互连的微流体器件。
【背景技术】
[0002]微流体器件通常是指微加工器件，其用于抽吸、取样、混合、分析和配量液体。其突出的特性是源自液体显示在微米尺度的特殊行为(参见Brody J P, Yager P, Goldstein RE and Austin R H1996Biotechnology at low Reynolds Numbers Biophys.J.713430-3441以及 Knight J B, Vishwanath A, Brody J P and Austin R H1998Hydrodynamic Focusingon a Silicon Chip:Mixing Nanoliter in Microseconds Phys.Rev.Lett.803863-3866)。液体在微流体器件中的流动通常是层流。远低于I纳升的体积可以通过制作横向尺寸在微米范围内的结构而达到。在大规模被限制(通过反应物的扩散)的反应可以被加速(参见 Squires T M and Quake S R2005Microfluidics: Fluid physics at the nanoI iterscale Rev.Mod.Phys.77977-1026)。最后，液体的并行流可能可以准确以及重现性控制，以允许化学反应以及在液/液和液/固界面安排梯度(Kenis P J A, Ismagilov R F andWhitesides G M1999Microfabrication Inside Capillaries Using Multiphase LaminarFlow Patterning Science28583_85)。微流体相应地被用于生命科学中各种应用。
[0003]很多微流体器件具有用户芯片界面和封闭的流动路径。封闭的流动路径促进了功能元件(例如，加热器、搅拌器、泵、UV检测器、阀等等)集成到一个器件，同时最小化有关泄漏和蒸发的问题。
[0004]在微流体器件中处理的液体通常使用流体互连引入。然而，这样的互连可能不适合所有的应用。
[0005]例如，如在N.H.Bings et al.，Anal.Chem.，71 (15)，pp3292_3296, 1999 揭露的解决方案依赖于部分钻入玻璃和插入其中的石英玻璃的孔。然而，所获得的互连是明显不适于高机械应力。
[0006]另一种解决方案(例如参见C.Chiou et al., J.Micromech.Microeng.141484, 2004)包括插入毛细管到聚四氟乙烯套管中，又将后者粘到钻孔中。然而，该解决方案需要复杂、昂贵的组件。
[0007]又一种解决方案(例如参见A.Puntambekar et al., J.Micromech.Microeng.1235，2002)是使用利用聚合物凸缘插入件的复合管锁定系统。然而,该解决方案涉及到复杂的组装、复合材料并且是昂贵的。
[0008]此外，上述的各个解决方案都是劳动密集的。
[0009]出于完整性的考虑，其它解决方案已被开发，例如参见，
[0010]-D.Sabourin et al., Microfluidics&Nanofluidics, vol.9, n0.1, pp.87-93, 2010 ；
[0011]-T.Thorsen et al., Science, Vol.298ηο.5593pp.580-584，2002 ；[0012]-c.F.Chen et al., 9(1):50-5, Lab Chip, 2009 ；以及
[0013]-D.M.Hartmann et al., Lab on a Chip, 8，609-616，2008 ;
[0014]然而，这些解决方案不适于许多应用，即要么太复杂或太具体或劳动密集等等，不适合用于诸如玻璃、硅之类的多种材料。
[0015]最后，可能最广泛使用的解决方案依赖于可商业获得的被粘到微流体器件上的端口(例如参见，Upchurch Scientific),例如参见www.1dex_hs.com/。然而，该解决方案导致了大的占用面积并产生了大量的死区体积。它进一步需要在孔上对准端口，其可能是耗时的并需要仪器用于校准。

【发明内容】

[0016]根据第一方面，本发明被实施为微流体器件，其包括:第一层，第二层，第一层和第二层被组装以致面向彼此，在第二层中的微通道，具有渐缩部分的渐缩导管，其中渐缩部分在微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的相应形状的通孔中从而实现了微通道和导管之间的流体连通，以及通过组装的第一层和第二层的方式使渐缩部分被阻止在通孔中。
[0017]在另一个实施例中，所述微流体可以包括以下特性中的一个或多个:
[0018]-渐缩部分具有连接第二层的上表面的下端，从而使渐缩部分被阻止在通孔中；
[0019]-微通道的至少一部分是开口在第二层的上表面上的槽，该槽通过第一层的下表面的一部分被封闭，第一层的下表面面向第二层的上表面，并且导管优选沿着垂直于第一层和第二层的界面的方向延伸；
[0020]-微通道的端部为第二层内的面向渐缩部分的凹部，该凹部具有开口区域，该开口区域在第一层和第二层的界面的水平处基本上共面于渐缩部分的内部区域并被包含于渐缩部分的内部区域；
[0021]-该器件进一步包括从凹部的下表面向渐缩部分突出并且优选为进入渐缩部分内的突出部，其中突出部优选具有渐缩或圆锥形形状；
[0022]-渐缩部分具有60°和120°之间的平均开口角度α，并且优选为基本上等于90。；
[0023]-渐缩部分沿导管中的流体路径方向所测量的高度基本上等于第一层的厚度，后者为优选大于0.3mm,并且更优选地基本上等于0.5mm ；
[0024]-导管是单体，优选为化学惰性的，以及该单体更优选地为涂覆有薄膜材料，以使得其为化学惰性的；
[0025]-该器件进一步包括诸如环氧树脂的键合物，被包括在渐缩部分和相应形状的通孔之间的空间中；
[0026]-该器件进一步包括与所述空间流体连通的键合物分配通道，该键合物分配通道本质上与微通道不同；
[0027]-除渐缩部分外，导管进一步包括管道，其中渐缩部分在微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的相应形状的通孔中，从而实现了微通道和管道之间的流体连通，后者从第一层相对于第二层延伸，以及优选地，管道的平均外径dpo小于1.6mm，优选小于
1.0mm并且更优选地基本上等于0.8mm ;并且渐缩部分的平均外径dm。小于3.0mm,优选地小于2.0mm并且更优选地基本上等于1.5mm ；
[0028]-除渐缩部分外，导管进一步包括管道，其中渐缩部分在微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的相应形状的通孔中，从而实现了微通道和管道之间的流体连通，后者从第一层相对于第二层延伸，以及优选地，管道的平均内径Clpi在0.3_和0.7_之间，并且优选地基本上等于0.5mm ；以及渐缩部分的平均内径dmi在0.8mm和1.6mm之间，并且优选地基本上等于1.2mm ；
[0029]-该器件进一步包括:第一组微通道，每一个被设置在第一层和第二层的界面的水平处，所述第一层和第二层面向彼此；第二组渐缩导管，每一个包括在第一组微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的各自的相应形状的通孔中，从而实现了第一组微通道和渐缩导管之间的流体连通；以及
[0030]-该器件进一步包括与第二层相对的被插入在渐缩导管中的管件。
[0031]根据另一方面，本发明被实施为一种根据以上实施例之一的器件的制作方法，其包括以下步骤:设置包括通孔的第一层和具有微通道的第二层，并且微通道加工在第二层中；通过通孔插入导管，直到渐缩部分配合到形成在第一层中的相应形状的通孔中；以及组装第一层和第二层，并且其中，优选地，该方法在设置之前进一步包括图案化第一层和/或第二层以分别获得所述形状的通孔和/或微通道。
[0032]现在将通过非限制性示例的方式并且参考附图对实施本发明的器件和方法进行描述。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1是根据实施例的器件的剖面图，该剖面切割通过该器件渐缩的导管；
[0034]图2是根据实施例的包括数个渐缩的导管的器件的透视图，该剖面通过该器件的
导管;
[0035]图3-4每个示出，与又一实施例的器件相应的剖面图和底视图，其中突出部被设置在微通道的端部；
[0036]图5图示了根据实施例的制作诸如在图1中所描绘的器件的方法的步骤；
[0037]图6图示了步骤，其中施加诸如环氧树脂的键合物以填补间隙并保证无泄漏的界面器件，所描绘的器件是图1的变体(剖面图)；
[0038]图7图示根据实施例的图6的器件的变体，其中经由专用分配通道引入粘合剂或胶水(剂面图和底视图)；
[0039]图8图示了包括分配通道网络的器件的实施例(底视图)。
【具体实施方式】
[0040]作为对以下描述的介绍，首先指出在本发明的一般方面针对微流体器件。这种器件具有至少两个面向彼此的层，微通道被设置在第二层中，例如，作为一个在两个层之间的界面的水平上开口的槽。在微通道的一端的水平处，渐缩的导管被插入在形成在第一层中的相应形状通孔中。如有必要，该导管的一个端部可从第一层突出来并相对于第二层。渐缩导管的另一(更宽的)端部被布置成使得利用微通道实现流体连通。该渐缩导管通过组装的层的方式被阻止在通孔中。这样的设计提供了一种机械上鲁棒的、理想地无泄漏的互连，这是容易和快速地制作的，并且可以进一步被设计为具有一个小的占用面积。该设计进一步易于被复制以形成片上的阵列。
[0041]图1和图2描绘了根据本发明实施例的微流体器件100。图1是该器件的剖面图(该剖面切割通过该器件的导管)，而图2是包括数个导管的器件的透视图(具有通过多个导管中的一个导管的剖面)。
[0042]如所述，器件100包括第一层10和面向该第一层的第二层20。如何将第一层固定于第二层相对于本发明的细节并不重要(固定在微流体器件中两个层的数种方法均是已知的)。一个或多个微通道30进一步被设置在第二层中，例如在第一层10和第二层20之间的界面15的水平处。在图1和图2的示例中，界面基本上限制为两个层10、20之间的边界表面，虽然在变体中，界面可以被物理地实施为设置在层10和20之间的附加的层，以用于例如键合两个层10、20。此外，设置了一个或多个渐缩导管。如附图所示，在微通道30的端部35的水平处，渐缩导管50被插入在形成在第一层10中的相应形状的通孔11中。导管50沿与界面15相交的方向延伸。在附图中描绘的每一个的示例中，每个导管包括两个不同的部分:管道部分51和渐缩部分52，其中该渐缩部分类似于漏斗的喇叭形口。然而，导管仅需要是渐缩的(至少部分地)。在这方面，仅需要导管50外部封套是渐缩的。与此相反，里面的空腔可以例如是如圆柱状(具有恒定截面)或为圆锥形等等，或具有任何合适的剖面。所述部分是中空的腔，其通过导管实现了流体连通。
[0043]当导管设置有不同的管道部分51时，后者可能相对第二层20从第一层10的上表面延伸，以允许容易地插入管件(也为使用更薄的层，所有的事情都是平等的)。在变体中，导管的上边缘可以被布置成与第一层10的上表面齐平,或相对于该上表面甚至略微凹陷，这仍然允许管件的插入。然而，要注意的是，当管道部分从层10的上表面突出来时，那么(较小直径的)管件可以插入到(较大直径的)管道部分或(较小直径的)管道部分被插入到(较大直径的)管件中。
[0044]渐缩部分的下端部53被布置在微通道的端部的水平处，使得诸如实现了导管和微通道之间的流体连通。下端部53 (即外周边缘)例如搁在层20的上表面上，使得渐缩部分52通过所组装的层10、20的方式在通孔11中被阻止(至少部分地):相应地获得了导管的连锁布置。在变体中(未示出)，该下端部可以被布置在相应形状的凹槽中。在每一种情况下，它接触层20的上表面，使得导管在通孔中被阻止。在其它变体中(未示出)，可以提供附加的层或键合物以便于在通孔中阻止导管。在所有情况下，层10、20的合适的组装被用于阻止导管。人们可以意识到渐缩导管50易于被插入在相应的通孔11中，其显著地简化了器件的制作。尽管其简单，却致使了渐缩导管机械上鲁棒的互连。
[0045]同样，如图1所示的相同的设计可以被复制到同一芯片上的多个互连，如图2所图示。在这种情况下，器件100包括一组微通道30，通常彼此相似，以及一组导管50，每个导管通过第一层被插入。每个导管被布置以实现与各自的微通道流体连通。然而，两个导管可以连接到相同的微通道，等等。另外，微通道可以具有各种设计，例如，横向于层20或作为槽被设置在界面15的水平处并可能连接到通过第二层20被设置的横向开口，以允许进行表面处理的应用。可以相应地设想许多变体。
[0046]尽管描绘了导管的示例，人们理解导管可以具有各种可能的形状。如所述，导管的主体的外部封套至少一部分是渐缩的。因而，导管可以表现出像在附图中的不同的部分51、52。然而，导管可以例如是单一的、连续的渐缩的空心体。通过合适形状的通孔11允许较宽部分(喇叭口)被插入的任何形状都将是方便的。此外，也可被设想允许较宽部分和较窄部分从层10的上表面退出的插入的任何形状。尽管如此，任何这样的导管可以被描述为包括较宽部分(口)和较窄部分。这里为了便于说明，我们将在以下考虑导管50包括管道部分51和渐缩部分52，其中管道51不一定是圆柱形的，但比渐缩部分52更窄。
[0047]如图1中描绘的，该渐缩部分优选展示了(平均)打开角度α为60°至120°，其已经被发现是适合于实践中的大多数应用，提供所需的鲁棒性。该角度优选被设定为90° (或基本上这个值，即该值±10% )，其允许最大化鲁棒性，尤其是当层10的厚度小时。如果导管包括两个不同的部分，即圆柱形管道51和锥形部分52，那么外部角β为150°和180°之间，优选为135°。
[0048]在这方面，渐缩部分52的(垂直)高度，即沿流体路径方向上所测量的，基本上等于第一层10的厚度。对于许多适合的材料，具有0.3mm的厚度已经可以实现足够的鲁棒性。通常，该厚度基本上等于0.5mm(或比其大)。此外，在大多数微流体的应用中该导管最小的(平均)外径dp。通常小于1.6mm。特定的应用将需要它小于1.0mm,且更优选地基本上等于0.8mm。此外,渐缩部分的平均最大外径dm。通常小于3.0mm,优选小于2.0mm,且更优选地基本上等于1.5mm。外径dm。越低，互连阵列越密(或者更一般地，所需的芯片面积越小)。接着，在管道段51的平均内径dpi在0.3mm至0.7mm之间。0.SmnKilO1^)的值仍然被认为是实践中的最佳值。类似地，渐缩部分52的合适的平均内径dmi为0.8至1.6mm之间，且优选等于1.2_。最后，具有突出的管道部分不是强制性的，从而渐缩导管可以例如限制为其唯一的渐缩部分52并且上述针对管道部分给出的尺寸事实上也可以适用于渐缩部分52的上部。此外，要注意的是，上面给出的直径的示例是“平均”直径，即相应的截面不需要是圆形的。例如，渐缩段被有利地制成方形、六边形等等，特别是当人们想避免在插入相应的通孔中后的转动时。类似地，管道不需要是圆柱形的。在这种情况下，“平均”直径是对应于与实际的管道或渐缩段的实际截面具有相同面积的圆盘的直径。
[0049]在实施例中，导管 被制成为化学惰性的。它通常包括单体，后者优选地涂覆有薄膜材料使其具有化学惰性。单体优选地包括下列材料中的一个:诸如不锈钢或黄铜、聚合物、玻璃或石英玻璃的导电材料。该单体可以涂覆有氟化材料的薄膜(例如，为了使其具有化学惰性)。除了流体互连，单体可以用作电极，即当针对其使用导电材料时。尽管如此，导管主体可以镀铜、镀金等等，其它示例将随后给出。
[0050]优选地，微通道30的至少一部分被设置为槽30，开口在第二层20的上表面(也参见图2)。该槽30是例如通过第一层10下表面的一部分被封闭的，第一层10下表面为面向第二层20的上表面的表面。这样的微通道易于加工，如将在后面讨论。然而，微通道可以具有各种配置，如前面所述。优选地，并且如在图1或2中所描绘的，导管50被横向布置，即沿垂直于界面15的方向。显然，可以设想任何(非退化)角度，其取决于所需的互连类型。然而，横向配置更易于加工并且更鲁棒。
[0051]在这方面，对包括阳极键合的玻璃和硅的器件执行测试，连锁单体镀锡黄铜导管。产生的互连的强度通过施加3.1kg的负荷被检查。测试被执行I小时后，未有微流体器件或互连的明显退化。为了完整性，该器件/界面通过施加过大的重量(>5kg)已经显示了失败。即，在导管附近的玻璃失败而 互联仍未受损失的。[0052]在实施例中，微通道30的端部35被成形为第二层20内的凹部35。该凹部35可以，就像微通道的部分30，开口在第二层20的上表面。凹部35面向渐缩部分52 ;它的上部(空心)区域在界面15的水平处被包含在(或至多被内接)渐缩部分52的内部区域中。在图2的示例中，渐缩部分52的内部区域由外围边缘53被定界。
[0053]现在，测试已经表明在诸如图2所示的几何形状中，区域35可以创建死区体积且可能形成气泡，在某些应用中这是不合意的。因此，在诸如图3和图4中所示的实施例中，该器件100可以进一步包括突出部60、62。每一次侧(剖面)视图辅以底视(剖面)图，如从平面AA所见。该突出部可以例如具有圆柱形形状(例如，圆柱形柱)，或渐缩或圆锥形的形状(圆锥柱)，从凹部35的下表面朝向渐缩部分52突出。如图4所示，突出部可以甚至突出到渐缩部分52的中空(内部)的空间中，从而后者覆盖突出部62的上部分63。这种突出于平面外的附加的结构减小了死区体积并相应地减少形成气泡的风险。为该目的，附加的突出部优选地位于凹部35内的中心以及同心地突出到渐缩段中空的腔中，导致减小的凹部35中的突出部周围的中空的空间，其中流体可循环。现在，用于突出部的平面外的其它特定几何形状可以被设计以减少死区体积、增加/减少流体的混合、创造湍流和/或减少/增加气泡的形成等等，这取决于所期望的应用和施加的条件(流体压力，流速，粘度等。
[0054]下面，根据以上实施例的器件的制作的一些方法将参考图5进行讨论。本质上，制作包括以下步骤:
[0055]S1-S3: 第一层10被设置有通孔11 ；
[0056]S5:导管50通过通孔11被插入，直到渐缩部分配合到相应形状的通孔中；以及
[0057]S9:第一层和第二层被组装，例如，使用阳极键合。例如，具有蚀刻的玻璃层10与硅层20通过施加1200伏到电极约30分钟而被键合，同时基片被加热到450°C。
[0058]当然，以上的步骤假设层10、20已被加工，即通过相应的图案化步骤的方法，例如，使用湿蚀刻或光刻方法。
[0059]例如以及如图5中所描绘，每个层10、20可以被涂有光刻胶层12、22(分别在步骤SI和S6)。所期望的图案接下来通过光刻法获得，接着用湿法蚀刻以获得在层10中的通孔以及深反应离子蚀刻以用于层20中通道的微制作，如步骤S2和S7所示。适当加工的层
10、20被相应地获得(分别在步骤S3和S8)，准备进行组装。两个层然后被组装，例如，与导管阳极键合(后者预先组装在步骤S5中)。如所述，如果需要的话，可能包含中间键合层(未示出)。
[0060]要注意的是，本设计和制作方法可经受大规模制作具有高密度的互连的微流体器件。就此而言，通孔11可以同时被蚀刻。考虑到例如在窄的管道段51具有0.8_的外径的导管以及在较宽段52大约1.5mm的外径,五十个互连可以被容纳在Icm2的微流体器件中。
[0061]下面，由于在制作时有必要的公差，一些空间可能在渐缩部分52的外封和通孔11之间空虚，如图6所描绘，步骤S10。在此，无泄漏互连还是可以通过在空间12中进一步施加键合物2 (诸如环氧树脂的粘合剂或胶)而获得，如图6 - 8所图示。
[0062]在图6中，粘合剂被简单地从层10的上表面被施加(步骤S20)，其粘合剂蔓延及填充(步骤S30)间隙12以确保了无泄漏界面。[0063]如图7中的进一步举例说明，展示了三个侧面(剖面)图辅与底视图(从剖面BB所见)，可以依靠一个较为复杂的设计。在此，器件100进一步包括与间隙12流体连通的键合物分配通道70。在该情况下，分配通道本质上不同于微通道30。这样，分配通道确保了粘合剂不会蔓延到微流体通道中。为了该目的，分配通道有利地被设置为在层10的下表面上的槽，通过层20在组装层时被封闭，如在图7所描绘。其结果是，分配通道的方向垂直于导管的主轴线并且分配通道本质上与渐缩部分52的外边缘53在同一平面上。分配通道出口通向空间12。此外，倘若空间(公差)在通孔和检索部分之间全部围着后者保持空虚，分配通道可以确保互连粘合剂围绕互连均匀施加，参见底视图。
[0064]在图8中(仅仅是层10的底视图)，公开了一个实施例，其中提供了分配通道网络，其确保粘合剂快速和均匀地分配到大量的互连。简而言之:该网络被配置为使得多个分配通道70从同一入口端口 71分离，产生接合点72，如图所示。可以设想例如具有多个入口端口的其它类型的分配通道网络，其取决于所期望的粘合性质、导管表面密度等等。
[0065]目前，要给出更详细的规格，其对应于优选的实施例。
[0066]针对导管优选的材料:
[0067]-黄铜，镀锡，镀金，镀铜；
[0068]-不锈钢，聚合物，利用挤出工艺注射模的塑料；
[0069]-玻璃；
[0070]-石英玻璃。
[0071]针对导管优选的尺寸:
[0072]-管道部分的内径dpi:0.5mm ；
[0073]-管道部分的外径dpo:0.8mm ；
[0074]-导管(包括管道和渐缩部分)的总长度:0.5-5mm；
[0075]-“渐缩”部分的长度:0.5mm。要注意的是，在实施例中导管可能限制为唯一的渐缩部分；
[0076]-渐缩(开口)角度α:90° (β = 135° )；
[0077]-渐缩段的直径dmi:1.2mm (dmo = 1.5mm)；
[0078]针对层10、20优选的材料
[0079]-玻璃(例如borofloat BF33, Schott AG，德国)；
[0080]-硅；
[0081]-硬塑料/聚合物；
[0082]-金属；或者
[0083]-陶瓷。要注意的是，如果需要，多种材料可以被包含在一层中。针对第一层(层10)优选的尺寸
[0084]-厚度:0.5mm ;
[0085]-占用面积(芯片的面积):每个导管至少4mm2(取决于导管/层的实际尺寸/材料)；
[0086]-粘合剂分配通道:深度:10至150μ m,宽度:小于dmi,例如,0.8mm。
[0087]针对第二层(层20)优选的尺寸
[0088]-厚度:0.5毫米；[0089]-占用面积(芯片的面积):每个导管至少4mm2；
[0090]-微流体通道:深度:10至150μ m，宽度:小于dmi，例如，0.8_。
[0091]虽然本发明参照某些实施例进行了描述，本领域技术人员将理解的是可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下做出各种变化以及以等价物取代。此外，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适于本发明的教导而不偏离其范围。因此，其意图是本发明并不限于公开的特定实施例，但是，本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有的实施例。例如，本器件可被实施为具有在相反或相同的方向通过每个叠加层10、20被插入的导管，并且可能通过相邻的微通道连接。可以设想微通道的多种设计，其链接导管。多个叠加的类似于层10、20的层可以被制作，具有通过两个或更多层和微通道槽在多个界面被插入的导管，从而以实现三个或更多层等之间的流体连通。界面层仍然可以被设置在一对层10、20等之间。
【权利要求】
1.一种微流体器件(100)，包括: 第一层(10), 第二层(20)，所述第一层和所述第二层被组装以致面向彼此， 在所述第二层中的微通道(30)， 具有渐缩部分(52)的渐缩导管(50)， 其中所述渐缩部分(52): 在所述微通道的端部的水平处被插入形成在所述第一层的相应形状的通孔(11)中，从而实现在所述微通道和所述导管之间的流体连通，并且 通过被组装的第一层和第二层的方式被阻止在所述通孔中。
2.根据权利要求1所述的器件，其中所述渐缩部分(52)具有接触所述第二层(20)的上表面的下端(53)，从而所述渐缩部分(52)被阻止在所述通孔(11)中。
3.根据权利要求1所述的器件，其中所述微通道的至少部分是开口在所述第二层(20)的上表面上的槽(30)，所述槽由所 述第一层的下表面的部分被封闭，所述第一层的所述下表面面向所述第二层的所述上表面，并且所述导管(50)优选地沿着垂直于所述第一层和所述第二层的界面的方向延伸。
4.根据权利要求1、2或3所述的器件，其中所述微通道的所述端部是在所述第二层(20)内的面向所述渐缩部分(52)的凹部(35)，所述凹部具有开口区域，所述开口区域在所述第一层和所述第二层的界面的水平处基本上共面于所述渐缩部分的内部区域并被包括在所述渐缩部分的所述内部区域中。
5.根据权利要求4所述的器件，进一步包括从所述凹部的下表面向所述渐缩部分突出并且优选为进入所述渐缩部分内的突出部出0、62)，其中所述突出部优选具有渐缩的形状或圆锥形的形状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的器件，其中所述渐缩部分具有60°和120°之间的平均开口角度α，并且优选为基本上等于90°。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的器件，其中所述渐缩部分沿在所述导管中的流体路径方向测量的高度基本上等于所述第一层(10)的厚度，后者为优选大于0.3mm，并且更优选地基本上等于0.5mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的器件，其中所述导管是单体，优选为化学惰性的，并且其中所述单体更优选为涂覆有薄膜材料，以使其为化学惰性的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的器件，进一步包括诸如环氧树脂之类的键合物(2)，所述键合物(2)被包括在所述渐缩部分和所述相应形状的通孔之间的空间(12)中。
10.根据权利要求9所述的器件，进一步包括与所述空间(12)流体连通的键合物分配通道(70)，所述键合物分配通道与所述微通道(30)本质上不同。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的器件，其中: 除所述渐缩部分(52)外，所述导管(50)进一步包括管道(51)，其中所述渐缩部分在所述微通道的所述端部的水平处被插入形成在所述第一层中的所述相应形状的通孔(11)中，从而实现在所述微通道和所述管道之间的流体连通，后者从所述第一层相对于所述第二层延伸，以及其中，优选地， 所述管道的平均外径dp。小于1.6mm,优选小于1.0mm并且更优选地基本上等于0.8mm ；以及 所述渐缩部分的平均外径dm。小于3.0mm,优选地小于2.0mm并且更优选地基本上等于`1.5mm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的器件，其中: 除所述渐缩部分(52)外，所述导管(50)进一步包括管道(51)，其中所述渐缩部分在所述微通道的所述端部的水平处被插入形成在所述第一层中的所述相应形状的通孔(11)中，从而实现在所述微通道和所述管道之间的流体连通，后者从所述第一层相对于所述第二层延伸，以及其中，优选地， 所述管道的平均内径dpi在0.3mm和0.7mm之间，并且优选地基本上等于0.5mm ； 所述渐缩部分的平均内径dmi在0.8mm和1.6mm之间，并且优选地基本上等于1.2mm。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的器件，包括: 第一组微通道，所述第一组微通道中的每一个微通道被设置在第一层和所述第二层的界面的水平处，所述第一层和所述第二层面向彼此； 第二组渐缩导管(50)，所述第二组渐缩导管的每一个渐缩导管包括渐缩部分(52)，所述渐缩部分(52)在所述第一组微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的各自的相应形状的通孔中，从而实现在所述第一组微通道和所述渐缩导管之间的流体连通。
14.根据权利要求1至15中任一项所述的器件，进一步包括与所述第二层相对的被插入渐缩导管的管件。
15.一种根据权利要求1至14中`任一项所述的器件的制作方法，包括以下步骤:` 设置包括所述通孔的所述第一层以及具有所述微通道的所述第二层，并且所述微通道的端部被加工在所述第二层中； 通过所述通孔插入所述导管，直到所述渐缩部分配合到形成在所述第一层的相应形状的通孔中；以及 组装所述第一层和所述第二层， 并且其中，优选地，所述方法进一步包括在设置之前图案化所述第一层和/或所述第二层以分别获得所述形状的通孔和/或所述微通道的步骤。
【文档编号】F04B53/16GK103890397SQ201280052343
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2011年10月25日
【发明者】E·德拉马切, G·凯加拉, R·洛维奇克 申请人:国际商业机器公司