專利名稱：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
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過將形成有微通道的樹脂基板接合來制造微通道芯片的方法、 該制造中所使用的微通道芯片成型模具及通過該制造方法制造的微通道芯片。
背景技術(shù)：
被稱為微流控分析芯片、微全分析系統(tǒng)(Micro Total Analysis System, μ-TAS) 或微通道芯片的裝置已被實(shí)用化，其利用微加工技術(shù)在硅基板或玻璃基板上形成微通道或 回路，將核酸、蛋白質(zhì)、血液等液化試樣導(dǎo)入微通道內(nèi)，在微小的空間中進(jìn)行所述液化試樣 的化學(xué)反應(yīng)、或分離、分析等。這樣的微通道芯片的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠減少試樣或試劑的使用 量或廢液的排出量，從而實(shí)現(xiàn)能夠節(jié)省空間而又便于移動的廉價系統(tǒng)。微通道芯片是通過將至少一方實(shí)施了微加工的兩個部件粘結(jié)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種微加工方法。但是，由于玻璃基板不適于大批 量生產(chǎn)而成本非常高，因此需要研發(fā)一種廉價的能夠一次性使用的樹脂制微通道芯片。作為樹脂制微通道芯片的制造方法，已知將形成有通道用槽的樹脂基板與覆蓋通 道用槽的樹脂基板接合的方法。作為將樹脂基板相互接合的方法，能夠列舉利用熱板、熱 風(fēng)、熱輥、超聲波、振動、激光等將樹脂基板加熱接合的熔融結(jié)合方法，利用粘結(jié)劑或溶劑將 樹脂基板接合的接合方法，利用樹脂基板自身的粘結(jié)性進(jìn)行接合的方法，通過對樹脂基板 實(shí)施等離子處理等表面處理將基板相互接合的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1)等。圖10是將樹脂注入現(xiàn)有的微通道芯片成型模具而形成樹脂基板的狀態(tài)的剖視示 意圖。如圖10所示，將樹脂基板接合時，在使熔融的樹脂注入微通道芯片成型模具100(用 斜線表示的部分)后將其冷卻，從而使具有通道用槽的樹脂基板001(陰影部分)成型。微 通道芯片成型模具100在將通道用槽轉(zhuǎn)印至樹脂基板的面101(以下，稱為“成型轉(zhuǎn)印面 101”)上具有用于轉(zhuǎn)印的微結(jié)構(gòu)102。這樣，微通道芯片成型模具100將自身的成型轉(zhuǎn)印面 101所具有的微結(jié)構(gòu)102轉(zhuǎn)印至注入的樹脂，從而形成如圖11所示的微通道002。圖11是 使樹脂流入現(xiàn)有的微通道芯片成型模具后進(jìn)行脫模成型(使樹脂基板從模具中分離)時的 剖視示意圖。但是，在利用專利文獻(xiàn)1所公開的在成型轉(zhuǎn)印面上具有微結(jié)構(gòu)的微通道芯片成型 模具100進(jìn)行成型時，由于受到伴隨樹脂基板001自身冷卻以及使樹脂流入模具中的部分 即澆注部(，— )的冷卻而產(chǎn)生的成型收縮的影響，如圖11所示，脫模時微結(jié)構(gòu)的邊 緣部分的樹脂會隆起或凹陷，因而在從模具100中取出的樹脂基板001的局部出現(xiàn)亞微 米 5μπι左右級別(才一夕‘)的變形003。由于對如此成型的樹脂基板001進(jìn)行如上所 述的接合，形成有微通道002的接合面(兩個樹脂基板的粘結(jié)部分)需要有較高的平面度。 因此，由于發(fā)生上述變形而接合面的平面度降低的情況下，樹脂基板001的相互接合有可 能變得困難，或者難以形成微通道002。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開2004-106508號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減輕因成型收 縮而產(chǎn)生的微通道的變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。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一發(fā)明的微通道芯片的制造方法的特征在于，將熔融樹脂 注入模具，所述模具具有能夠收容熔融樹脂的腔體、在形成有該腔體的一個面上以從該面 向所述腔體側(cè)突出的方式設(shè)置的微結(jié)構(gòu)、比所述微結(jié)構(gòu)更高地從所述面向所述腔體側(cè)突出 的凸部，從由注入的樹脂固化而形成的樹脂基板按照所述微結(jié)構(gòu)、所述凸部的順序使所述 模具的所述面相對脫離，利用所述樹脂基板來制造微通道芯片。第二發(fā)明的微通道芯片制造方法是在第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，將其他的樹脂基板接合 在所述樹脂基板上，該其他樹脂基板覆蓋所述樹脂基板的轉(zhuǎn)印有所述微結(jié)構(gòu)的部分并位于 遠(yuǎn)離由所述凸部形成的孔的部分。第三發(fā)明的微通道芯片制造方法是在第一或第二發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述凸部被配置 在離注入口最遠(yuǎn)的所述面的外緣附近，所述注入口將熔融樹脂注入設(shè)于所述模具的所述腔 體。第四發(fā)明的微通道芯片的制造方法的特征在于，將熔融樹脂注入所述模具，所述 模具具有能夠收容熔融樹脂的腔體、在形成該腔體的一個面上以從該面向所述腔體側(cè)突 出的方式設(shè)置的微結(jié)構(gòu)、深度比所述微結(jié)構(gòu)的高度更大地向與所述微結(jié)構(gòu)的突出方向相反 的方向凹陷的凹部；從由注入的樹脂固化而形成的樹脂基板按照所述微結(jié)構(gòu)、所述凹部的 順序使所述模具的所述面相對脫離，利用所述樹脂基板來制造微通道芯片。第五發(fā)明的微通道芯片制造方法是在第四發(fā)明的基礎(chǔ)上，將其他的樹脂基板接合 在所述樹脂基板上，該其他樹脂基板覆蓋所述樹脂基板的轉(zhuǎn)印有所述微結(jié)構(gòu)的部分并位于 遠(yuǎn)離由所述凹部形成的突出部的部分。第六發(fā)明的微通道芯片制造方法是在第四或第五發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述凹部被配置 在離注入口最遠(yuǎn)的所述面的外緣附近，所述注入口將熔融樹脂注入設(shè)于所述模具的所述腔 體。第七發(fā)明為一種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 的樹脂基板成型，所述微通道芯片是將至少兩個樹脂基板中的一個樹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內(nèi)側(cè)的方式將兩個所述樹脂基板接合而成，所 述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔體，其能夠收容用于形成樹脂基板的熔融樹 脂，在所述樹脂基板上形成有所述微通道用槽；微結(jié)構(gòu)，其在形成有該腔體的一個面上以從 該面向所述腔體側(cè)突出的方式而設(shè)置；凸部，其比所述微結(jié)構(gòu)更高地從所述面向所述腔體 側(cè)突出。第八發(fā)明的微通道芯片成型模具是在第七發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述凸部被設(shè)置在所述 兩個樹脂基板的接合面以外的部分。第九發(fā)明為一種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 的樹脂基板成型，所述微通道芯片是將至少兩個樹脂基板中的一個樹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內(nèi)側(cè)的方式將兩個所述樹脂基板接合而成，所 述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔體，其能夠收容用于形成樹脂基板的熔融樹脂，在所述樹脂基板上形成有所述微通道用槽；微結(jié)構(gòu)，其在形成有該腔體的一個面上以從 該面向所述腔體側(cè)突出的方式而設(shè)置；凹部，其以深度比所述微結(jié)構(gòu)的高度更大的方式向 與所述微結(jié)構(gòu)的突出方向相反的方向凹陷。第十發(fā)明的微通道芯片成型模具是在第九發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述凹部設(shè)置在所述兩 個樹脂基板的接合面以外的部分。第十一發(fā)明為一種微通道芯片，在兩個樹脂基板中的至少一個樹脂基板的表面形 成有導(dǎo)入液體的微通道，該微通道通過注射熔融樹脂的注塑成型而形成，以使形成有所述 微通道用槽的面在內(nèi)側(cè)的方式接合該兩個樹脂基板而構(gòu)成該微通道芯片，所述微通道芯片 的特征在于，在形成有所述微通道的所述樹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長度長的凹部。第十二發(fā)明的微通道芯片是在第十一發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述兩個樹脂基板在覆蓋轉(zhuǎn) 印有所述微結(jié)構(gòu)的部分且遠(yuǎn)離所述凹部的部分接合。本發(fā)明的微通道芯片成型模具具有比形成于腔體內(nèi)的微通道長的凸部或凹部，本 發(fā)明的微通道芯片制造方法是使微通道從模具脫離之后使凸部或凹部脫離。由此，微通道 不是最后脫離，能夠減輕因成型收縮而產(chǎn)生的施加至微通道的力。因此，微通道的邊緣的脫 模變形減小，能夠使微通道高精度地成型，并使其平面度高。另外，由于將比微通道長的凸部或凹部設(shè)在與其他樹脂基板接合的部分之外，因 此能夠減輕凸部或凹部的脫模變形對接合部分產(chǎn)生的影響。此外，本發(fā)明的微通道芯片是通過將平面度高的樹脂基板高精度地接合而制造 的，具有高精度的微通道。由此，本發(fā)明的微通道芯片的定量性及再現(xiàn)性提高。


圖1是本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具的俯視示意圖。圖2是本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具的沿圖1的II-II的剖視圖。圖3是將樹脂注入本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具中的狀態(tài)的剖視示意圖。圖4是使本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具從成型的樹脂基板上脫模時的剖視 示意圖。圖5是利用本實(shí)施方式的微通道芯片制造方法成型的一個樹脂基板的俯視示意 圖。圖6是將樹脂注入第一變形例的微通道芯片成型模具中的狀態(tài)的剖視示意圖。圖7是使第一變形例的微通道芯片成型模具從成型的樹脂基板上脫模時的剖視 示意圖。圖8是將樹脂注入第二變形例的微通道芯片成型模具狀態(tài)的剖視示意圖。圖9是使第二變形例的微通道芯片成型模具從成型的樹脂基板上脫模時的剖視 示意圖。圖10是將樹脂注入現(xiàn)有的微通道芯片成型模具而形成樹脂基板的狀態(tài)的剖視示意圖。圖11是使樹脂流入現(xiàn)有的微通道芯片成型模具后進(jìn)行脫模成型時的剖視示意 圖。
附圖標(biāo)記說明
001樹脂基板
002微通道
003變形
004抑制(對)收縮用孔
005抑制收縮用突起
006抑制變形用凹部
100微通道芯片成型模具
101成型轉(zhuǎn)印面
102微結(jié)構(gòu)
103抑制收縮用凸部
104腔體
105澆注部
200抑制收縮用凹部
300抑制變形用凸部
具體實(shí)施例方式以下，參考圖1至圖5對本發(fā)明實(shí)施方式的微通道芯片的制造方法及其使用的微 通道芯片成型模具進(jìn)行說明。圖1是本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具的俯視示意圖。圖 2是本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具的沿圖1的II-II的剖視圖。圖3是將樹脂注入本 實(shí)施方式的微通道芯片成型模具中的狀態(tài)的剖視示意圖。圖4是使本實(shí)施方式的微通道芯 片成型模具從成型的樹脂基板上脫模時的剖視示意圖。圖5是利用本實(shí)施方式的微通道芯 片制造方法成型的一個樹脂基板的俯視示意圖。如圖2所示，本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具100在與圖1的圖面垂直的方向 具有注入有熔融樹脂的腔體104。以下，將與圖1的圖面垂直的方向稱為“腔體方向”。如圖1及圖2所示，本實(shí)施方式的微通道芯片成型模具100的一個面作為將微結(jié) 構(gòu)102等轉(zhuǎn)印至要成型的樹脂基板001的成型轉(zhuǎn)印面101。在成型轉(zhuǎn)印面101上，設(shè)有微結(jié) 構(gòu)102和抑制收縮用凸部103。如圖2所示，微結(jié)構(gòu)102和抑制收縮用凸部103向腔體方向 突出(從成型轉(zhuǎn)印面101向腔體側(cè)突出)。由微通道芯片成型模具100形成的樹脂基板001以使形成有微通道002的面在內(nèi) 側(cè)的方式與另一個樹脂基板001接合，以制造實(shí)際的微通道芯片。這里，圖1的虛線所示的 范圍A是接合有另一個樹脂基板001的區(qū)域。與另一個樹脂基板001接合的部分即范圍A 為“接合面”。以下，將范圍A部分稱為接合面。如圖3所示，微結(jié)構(gòu)102是用于將微通道002 (參考圖4)轉(zhuǎn)印至樹脂基板001上 的凸部，該樹脂基板001由注入到微通道芯片成型模具100的腔體104(參考圖2、中的樹 脂固化成型。在腔體方向上，微結(jié)構(gòu)102包含多個高度不同的部分。要說明的是，在本實(shí)施 方式中是將圖2所示的II-II剖面部分作為微結(jié)構(gòu)102中腔體方向的最高部分。如圖1所示，抑制收縮用凸部103被設(shè)在成型轉(zhuǎn)印面101上接合面以外的部分。而 且，如圖2所示，抑制收縮用凸部103比微結(jié)構(gòu)102中腔體方向上的最高部分(本實(shí)施方式中是與II-II剖面相當(dāng)?shù)膱D2中的部分)高(即，抑制收縮用凸部103比微結(jié)構(gòu)102更高 地突出)。這里，在本實(shí)施方式中，抑制收縮用凸部103在成型轉(zhuǎn)印面方向上的尺寸為直徑 20 μ m以上的圓(直徑比微結(jié)構(gòu)102的最小寬度大10%以上的圓)，但是，并未特別限于該 尺寸。另外，抑制收縮用凸部103的形狀也可以是圓形以外的形狀。如圖1所示，微通道芯片成型模具100具有注入作為樹脂基板001的原料的樹脂 的管狀澆注部105。在本實(shí)施方式中，澆注部105使樹脂沿圖1的箭頭P方向流入。而且， 微通道芯片成型模具100能夠在圖2的線106部分上下開口(分離)。這是為了取出在腔 體104內(nèi)固化成型的樹脂基板001。微通道芯片成型模具100相對于成型轉(zhuǎn)印面101大致 垂直地開口。微通道芯片成型模具100的加工是利用公知的蝕刻加工或機(jī)械加工，例如切削加 工或端銑加工(- > K S F ^ )等進(jìn)行的。在微通道芯片成型模具100的成型轉(zhuǎn)印面101 上形成與微結(jié)構(gòu)102對應(yīng)的凸部，并且，在接合面(范圍A)以外的部分形成抑制收縮用凸 部103。另外，也可通過電鑄加工來制造微通道芯片成型模具100。此情況下，通過蝕刻加 工，在電鑄母型上形成與微結(jié)構(gòu)102及抑制收縮用凸部103對應(yīng)的凸部。然后，通過該電鑄 母型來制造微通道芯片成型模具100。《微通道芯片成型用樹脂基板的制造方法》首先，將作為樹脂基板001的原料的樹脂加熱至250 300°C而使其熔融。然后， 使熔融狀態(tài)的作為樹脂基板001的原料的樹脂經(jīng)由澆注部105流入100°C左右的微通道芯 片成型模具100。實(shí)際上，微通道芯片成型模具100的溫度基于玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度Tg與熱變 形溫度(載荷軟化溫度)HDT而確定為大體上是HDT程度的溫度。若溫度在該玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn) 溫度Tg以上則樹脂不會固化。另外，熱變形溫度HDT是指施加一定程度的載荷時樹脂會發(fā) 生一定量的變形的溫度。而且，微通道芯片成型模具100的腔體104被注入的樹脂所填充。之后，通過使樹脂冷卻至微通道芯片成型模具100的溫度(100°C左右)而使流入 腔體104內(nèi)的樹脂固化。此時，樹脂按照設(shè)置在微通道芯片成型模具100的成型轉(zhuǎn)印面101 上的微結(jié)構(gòu)102而固化。即，如圖3所示，在樹脂基板001上形成與微結(jié)構(gòu)102對應(yīng)的凹部。 并且，此時，設(shè)置在微通道芯片成型模具100的成型轉(zhuǎn)印面101上的抑制收縮用凸部103也 被樹脂填充。即，如圖3所示，在樹脂基板001上形成與抑制收縮用凸部103對應(yīng)的凹部。 但是，由于如上所述微通道芯片成型模具100的溫度為HDT程度的溫度，因此，固化的樹脂 可能會因被施加載荷而發(fā)生變形。作為樹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)，對樹脂從熔融狀態(tài)直到固化的具體例進(jìn)行說明。PMMA是 熱塑性樹脂，加熱后熔融。熔融方法是將樹脂顆粒(直徑1 2mm左右、長度2 5mm左右 的捆狀(俵狀)樹脂)倒入注塑成型機(jī)的增塑圓筒部，通過圓筒加熱器的加熱與增塑螺桿 的旋轉(zhuǎn)而造成的剪切發(fā)熱的組合使樹脂熔融。圓筒加熱器的加熱與剪切發(fā)熱的比率(實(shí)際 上是螺桿的轉(zhuǎn)速)因樹脂而異。將注射樹脂的注塑圓筒的溫度加熱至230 270°C。此時， 使微通道芯片成型模具100的溫度為80 120°C。使脫模時的樹脂的溫度降低至微通道芯 片成型模具100的溫度，即80 120°C樹脂基板001固化后，使微通道芯片成型模具100從圖2的線106部分沿圖2的 圖面在上下方向分離，從而使固化的樹脂基板001從微通道芯片成型模具100中脫模。于填充的樹脂被冷卻至模具溫度而使樹脂基板001產(chǎn)生收縮應(yīng)力，在該狀態(tài)下，應(yīng)力在脫 模的同時被釋放，因此在通常情況下會產(chǎn)生急劇的形狀收縮。下面，對該脫模時的樹脂基板001及微通道芯片成型模具100的動作進(jìn)行詳細(xì)說 明。如圖3所示，即將脫模前的樹脂基板001與微通道芯片成型模具100完全吻合。如圖 4所示，如果使微通道芯片成型模具100逐漸分離，則成型轉(zhuǎn)印面101上的微結(jié)構(gòu)102的凸 出部分從樹脂基板001完全脫離。如上所述，由于圖4中的微結(jié)構(gòu)102部分是微結(jié)構(gòu)102 中腔體方向上最高的部分，因此微結(jié)構(gòu)102的所有部分全部從樹脂基板001中分離。由此 樹脂基板001上的微通道002的部分脫模完成。然后，如上所述，由于抑制收縮用凸部103 比微結(jié)構(gòu)102中腔體方向的最高部分高，因此當(dāng)微結(jié)構(gòu)102中腔體方向的最高部分從樹脂 基板001脫離時(即，微結(jié)構(gòu)102全部從樹脂基板001脫離時)，抑制收縮用凸部103尚未 從樹脂基板001脫離。即，使成型轉(zhuǎn)印面101按微結(jié)構(gòu)102、抑制收縮用凸部103的順序從 樹脂基板001相對脫離。由于在成型轉(zhuǎn)印面101上的凸部從樹脂基板001脫離的階段中抑制收縮用凸部 103最終并未從樹脂基板001脫離，因此，只有抑制收縮用凸部103承受因脫模時樹脂基板 001的收縮而產(chǎn)生的力。因而，抑制收縮用凸部103發(fā)生較大的脫模變形。與此相對，微結(jié) 構(gòu)102由于至少與抑制收縮用凸部103 —同承受因收縮而產(chǎn)生的力，受到的因收縮而產(chǎn)生 的力被分散，因此，能夠?qū)⑽⒔Y(jié)構(gòu)102的脫模變形抑制得較小。由此，成型的樹脂基板001 如圖5所示。圖5中的微通道002為樹脂基板001的凹部，抑制收縮用孔004也是樹脂基板001 的凹部。如上所述，由于成型的樹脂基板001的圖5所示的微通道002幾乎未發(fā)生脫模變 形，因此，微通道002的轉(zhuǎn)印性好，而且，微通道002附近的平面度高。與此相對，樹脂基板 001的圖5所示的抑制收縮用孔004的脫模變形大，其附近的平面度的精度低。這里，優(yōu)選將微通道002的變形抑制在微通道002的深度的5%以內(nèi)，最好是3% 以內(nèi)。通過本實(shí)施方式的微通道芯片的制造方法，能夠?qū)⑵湟种圃? %以內(nèi)。然后，使成型的樹脂基板001與由其他模具成型的另一個樹脂基板接合。此時，在 樹脂基板001的范圍B (參考圖5)內(nèi)與另一個樹脂基板接合。該范圍B對應(yīng)圖1所示的微 通道芯片成型模具100的范圍A，為接合面。如圖5所示，抑制收縮用孔004被設(shè)在接合面 以外的部分(范圍B位于遠(yuǎn)離抑制收縮用孔004的部分)。由此，能夠保證接合面較高的平 面度。從而，能夠使成型樹脂基板001與另一個樹脂基板良好地接合。《樹脂基板的材料》樹脂基板001所使用的樹脂要具備以下條件，例如成型性(轉(zhuǎn)印性、脫模性)好、 透明性高、相對于紫外線或可見光的自熒光性低等，但并未特別限定。例如，優(yōu)選使用聚碳 酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍6、 尼龍66、聚醋酸乙烯酯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚異戊二烯、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、環(huán)狀聚 烯烴等。特別是，優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)狀聚烯烴等。另外，樹脂基板001和與其相接 合的另一個樹脂基板可以使用相同材料，也可使用不同材料。如上所述，在本實(shí)施方式中，為了提高接合面的平面度而將抑制收縮用凸部103 配置在接合面以外的部分，但在接合面的平面度不成為問題的情況下也可以將抑制收縮用 凸部103設(shè)置在接合面內(nèi)。并且，在本實(shí)施方式中，單單是將抑制收縮用凸部103配置在接合面以外的部分，但為了進(jìn)一步減輕樹脂基板001的收縮的影響，優(yōu)選將抑制收縮用凸部 103配置在離澆注部105最遠(yuǎn)的成型轉(zhuǎn)印面101的外緣附近。在本實(shí)施方式中，對將未貫通的突起形成在微通道芯片成型模具100的成型轉(zhuǎn)印 面101上以作為抑制收縮用凸部103的例進(jìn)行了說明，但是，該突起也可以是貫通的，例如， 作為微通道芯片成型模具100可以使用如下模具，該模具由用于在樹脂基板001上形成貫 通孔的銷、具有使該銷貫穿的孔與形成有微結(jié)構(gòu)102的成型轉(zhuǎn)印面101的模具構(gòu)成。此情 況下，銷為抑制收縮用凸部103。此情況下，需要在使銷貫穿模具的孔的狀態(tài)下注入樹脂， 在樹脂固化后，首先分離具有微結(jié)構(gòu)102的模具而進(jìn)行脫模成型，然后拔出銷。在這樣的微 通道芯片成型模具中，由于不管哪個微結(jié)構(gòu)102從微通道002脫離時，都貫穿有抑制收縮用 凸部103即銷，因此使施加至微通道002的因收縮而產(chǎn)生的力被分散，從而能夠抑制脫模變 形。(第一變形例)下面，參考圖6及圖7對上述微通道芯片制造方法及其使用的微通道芯片成型模 具的第一變形例進(jìn)行說明。圖6是將樹脂注入第一變形例的微通道芯片成型模具狀態(tài)的剖 視示意圖。圖7是使第一變形例的微通道芯片成型模具從成型的樹脂基板上脫模時的剖視 示意圖。在該變形例中，對具有作為抑制微通道002的脫模變形的結(jié)構(gòu)的抑制收縮用凹部 的微通道芯片成型模具進(jìn)行說明。如圖6所示，第一變形例的微通道芯片成型模具100具有朝向腔體方向的反方向 的抑制收縮用凹部200。該抑制收縮用凹部200腔體方向的反方向上的長度(深度)大于 微結(jié)構(gòu)102中腔體方向上的最高部分的高度L。該抑制收縮用凹部200被設(shè)置在接合面以 外的部分。如圖6所示，如果將熔融的樹脂注入微通道芯片成型模具100并填充至腔體104， 則在樹脂基板001上形成對應(yīng)各微結(jié)構(gòu)102的凹部(微通道)。而且，如圖6所示，抑制收 縮用凹部200的內(nèi)部也被樹脂填充，從而在樹脂基板001上形成突起。此外，在樹脂經(jīng)冷卻 過程而固化后，通過將微通道芯片成型模具100開口、分離，從而進(jìn)行脫模成型。如圖7所示，在分離微通道芯片成型模具100的過程中，當(dāng)成型轉(zhuǎn)印面101上的微 結(jié)構(gòu)102全部從微通道002脫離時，形成在樹脂基板001上的抑制收縮用突起005尚未從 抑制收縮用凹部200脫離。即，使成型轉(zhuǎn)印面101按微通道002、抑制收縮用凹部200的順 序從樹脂基板001相對脫離。因此，不管哪個微結(jié)構(gòu)102從微通道002脫離時，都至少與抑制收縮用突起005 — 同承受因樹脂基板001的收縮而產(chǎn)生的力。由此，施加至微通道002的因樹脂基板001的 收縮而產(chǎn)生的力被分散。從而，能夠抑制微通道002的脫模變形。而且，當(dāng)抑制收縮用凹部 200從抑制收縮用突起005脫離時，由于因樹脂基板001的收縮而產(chǎn)生的力僅施加至抑制 收縮用突起005，因此抑制收縮用突起005的變形較大。但是，由于抑制收縮用凹部200被 設(shè)置在接合面以外的部分，因此即使發(fā)生較大變形，也不會對接合面的平面度或微通道002 的成型造成影響。因而，能夠使具有高精度的微通道002并且平面度高而能夠與其他樹脂 基板高精度接合的樹脂基板001成型。在本第一變形例中，為了提高接合面的平面度而將抑制收縮用凹部200配置在接 合面以外的部分，但在接合面的平面度不成為問題的情況下也可以將抑制收縮用凹部200設(shè)置在接合面內(nèi)。并且，在本實(shí)施方式中，僅將抑制收縮用凹部200配置在接合面以外的部 分，但為了進(jìn)一步減輕樹脂基板001的收縮的影響，優(yōu)選將抑制收縮用凸部200配置在離澆 注部105最遠(yuǎn)的成型轉(zhuǎn)印面101的外緣附近。這樣，通過在微通道芯片成型模具100上設(shè)置凹部，能夠?qū)⑽⑼ǖ?02的脫模變形 抑制在微通道002的5%以下，從而能夠得到與在微通道芯片成型模具100上設(shè)置凸部大致 相同的結(jié)果。如此，通過在微通道芯片成型模具100上設(shè)置凹部，也能夠提高微通道002的 精度以及接合面的平面度。(第二變形例)下面，參考圖8及圖9對上述微通道芯片制造方法及其使用的微通道芯片成型模 具的第二變形例進(jìn)行說明。圖8是將樹脂注入第二變形例的微通道芯片成型模具狀態(tài)的剖 視示意圖。圖9是使第二變形例的微通道芯片成型模具從成型的樹脂基板上脫模時的剖視 示意圖。在該變形例中，對具有吸收抑制收縮用凹部的脫模變形的結(jié)構(gòu)的微通道芯片成型 模具進(jìn)行說明。如圖8所示，本變形例的微通道芯片成型模具100在抑制收縮用凸部103與成型 轉(zhuǎn)印面101的邊界部分具有抑制變形用凸部300。在本變形例中，抑制收縮用凸部103是 深60 μ m、成型轉(zhuǎn)印面方向的尺寸為60 μ m的圓。抑制變形用凸部300的深度為10 μ m，成 型轉(zhuǎn)印面方向的寬度為10ym。這里，在本實(shí)施方式中，由于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，要求深度為ΙΟμπκ 成型轉(zhuǎn)印面方向的寬度為60 μ m的抑制收縮用凸部103的脫模變形的隆起量在5 μ m以下， 因此為了吸收該變形而使抑制變形用凸部300為以上尺寸，但是，抑制變形用凸部300只要 具有與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而求出的基于抑制收縮用凸部103的尺寸的脫模變形的隆起部分大致相 同的容量即可。另外，抑制收縮用凸部103的腔體方向的高度減去抑制變形用凸部300的 腔體方向的高度的值大于微結(jié)構(gòu)102中腔體方向上的最高部分的高度值。如圖8所示，如果將熔融的樹脂注入微通道芯片成型模具100并填充至腔體104， 則在樹脂基板001上形成對應(yīng)各微結(jié)構(gòu)102的凹部(微通道)。而且，如圖8所示，抑制收 縮用凸部103的內(nèi)部也被樹脂填充，從而在對應(yīng)抑制變形用凸部300的部分凹陷的狀態(tài)下 在樹脂基板001上形成突起。此外，在樹脂經(jīng)冷卻過程而固化后，通過將微通道芯片成型模 具100開口、分離，從而進(jìn)行脫模成型。在該脫模成型中，與抑制變形用凸部300對應(yīng)的抑 制變形用凹部006構(gòu)成抑制收縮用孔004的開口部。在分離微通道芯片成型模具100的過程中，當(dāng)成型轉(zhuǎn)印面101上的微結(jié)構(gòu)102全 部從微通道002脫離時，形成于樹脂基板001上的抑制收縮用孔004尚未從抑制收縮用凸 部103脫離。因此，不管哪個微結(jié)構(gòu)102從微通道002脫離時，都至少與抑制收縮用孔004 —同 承受因樹脂基板001的收縮而產(chǎn)生的力。由此，施加至微通道002的因樹脂基板001的收縮 而產(chǎn)生的力被分散。從而，能夠抑制微通道002的脫模變形。而且，當(dāng)抑制收縮用凸部103 從抑制收縮用孔004脫離時，由于因樹脂基板001的收縮而產(chǎn)生的力僅施加至抑制收縮用 孔004，因此抑制收縮用孔004中發(fā)生因變形而產(chǎn)生的隆起。如圖9所示，樹脂因抑制收縮用孔004的變形而隆起，發(fā)生變形003。該變形003 被收容在形成于抑制收縮用孔004的開口部的抑制變形用凹部006中。由此因抑制收縮用 孔004的脫模變形而產(chǎn)生的變形003的隆起被抑制變形用凹部006所吸收，不會對成型轉(zhuǎn)印面101造成影響。因而，由于抑制收縮用凸部103的脫模變形被吸收，所以對成型轉(zhuǎn)印面 101的平面度的影響減小。從而，即使在將成型轉(zhuǎn)印面101配置在接合面內(nèi)的情況下，也能 夠使具有高精度的微通道002并且平面度高而能夠高精度地與其他樹脂基板接合的樹脂 基板001成型。[第一實(shí)施例]下面，對具體的第一實(shí)施例進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例中，利用上述實(shí)施方式的方法來制造微通道芯片。首先，制造用于制 作樹脂基板001的微通道芯片成型模具100。具體而言，樹脂原料PMMA熔融溫度tl = 250°C脫模溫度t2 = 93 °C微結(jié)構(gòu)102中的腔體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抑制收縮用凸部103的高度d2 = 60 μ m抑制收縮用凸部103的尺寸=0. 003mm2抑制收縮用凸部103的位置=圖3中的103。而且，由于通過使用該微通道芯片成型模具100的注塑成型機(jī)將透明樹脂原料 PMMA成型，因此在厚度為1. 5mm、邊長為30mm的方形板狀部件的表面上制造形成有微通道 002與抑制收縮用孔004的樹脂基板001。(評價)微通道002的變形相對于微通道002的深度是4. 5%，不足5%，良好。另外，抑制 收縮用孔004的變形為8. 3%，在5%以上，不合格。[第二實(shí)施例]下面，對具體的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。在第二實(shí)施例中，利用第一變形例的方法來制造微通道芯片。首先，制造用于制作 樹脂基板001的微通道芯片成型模具100。具體而言，樹脂原料PMMA熔融溫度tl = 250°C脫模溫度t2 = 93°C微結(jié)構(gòu)102中的腔體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抑制收縮用凹部200的長度d3 = 60 μ m抑制收縮用凹部200的尺寸=0. 003mm2抑制收縮用凹部200的位置=圖6中的200。而且，由于通過使用該微通道芯片成型模具100的注塑成型機(jī)將透明樹脂原料 PMMA成型，因此在厚度為1. 5mm、邊長為30mm的方形板狀部件的表面上制造形成有微通道 002與抑制收縮用孔004的樹脂基板001。(評價)微通道002的變形相對于微通道002的深度是4. 7%，不足5%，良好。另外，抑制收縮用孔004的變形為8. 3%，在5%以上，不合格。[比較例]下面，對具體的比較例進(jìn)行說明。在比較例中，利用現(xiàn)有技術(shù)的方法(即，未使用抑制收縮用凸部103的脫模成型方 法)來制造微通道芯片。首先，制造用于制作樹脂基板001的微通道芯片成型模具100。具 體而言，樹脂原料PMMA熔融溫度tl = 250°C脫模溫度t2 = 93°C微結(jié)構(gòu)102中的腔體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(評價)微通道002的變形相對于微通道002的深度是8.3%，在5%以上，不合格。(比較結(jié)果)如上所述，比較例不能滿足必要的精度，接合面的平面度低。與此相對，在第一與 第二實(shí)施例中，能夠滿足必要的精度，保證良好的接合面的平面度。因此，通過實(shí)施例的方 法來制造微通道芯片，而且能夠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。
權(quán)利要求
1.一種微通道芯片的制造方法，其特征在于，將熔融樹脂注入模具，所述模具具有能 夠收容熔融樹脂的腔體、在形成該腔體的一個面上以從該面向所述腔體側(cè)突出的方式設(shè)置 的微結(jié)構(gòu)、比所述微結(jié)構(gòu)更高地從所述面向所述腔體側(cè)突出的凸部，從由注入的樹脂固化而形成的樹脂基板按照所述微結(jié)構(gòu)、所述凸部的順序使所述模具 的所述面相對脫離，利用所述樹脂基板來制造微通道芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，將其他樹脂基板接合在 所述樹脂基板上，該其他樹脂基板覆蓋所述樹脂基板的轉(zhuǎn)印有所述微結(jié)構(gòu)的部分并位于遠(yuǎn) 離由所述凸部形成的孔的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，所述凸部被配置在離 注入口最遠(yuǎn)的所述面的外緣附近，所述注入口將熔融樹脂注入設(shè)于所述模具的所述腔體。
4.一種微通道芯片的制造方法，其特征在于，將熔融樹脂注入模具，所述模具具有能 夠收容熔融樹脂的腔體、在形成該腔體的一個面上以從該面向所述腔體側(cè)突出的方式設(shè)置 的微結(jié)構(gòu)、深度比所述微結(jié)構(gòu)的高度更大地向與所述微結(jié)構(gòu)的突出方向相反的方向凹陷的 凹部；從由注入的樹脂固化而形成的樹脂基板按照所述微結(jié)構(gòu)、所述凹部的順序使所述模具 的所述面相對脫離，利用所述樹脂基板來制造微通道芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，將其他的樹脂基板接合 在所述樹脂基板上，該其他樹脂基板覆蓋所述樹脂基板的轉(zhuǎn)印有所述微結(jié)構(gòu)的部分并位于 遠(yuǎn)離由所述凹部形成的突出部的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微通道芯片制造方法，其特征在于，所述凹部被配置在離 注入口最遠(yuǎn)的所述面的外緣附近，所述注入口將熔融樹脂注入設(shè)于所述模具的所述腔體。
7.—種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樹脂基板成 型，所述微通道芯片是將至少兩個樹脂基板中的一個樹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內(nèi)側(cè)的方式將兩個所述樹脂基板接合而成，所述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔體，其能夠收容用于形成樹脂基板的熔融樹脂，在所述樹脂基板上形成有所述微通 道用槽；微結(jié)構(gòu)，其在形成有該腔體的一個面上以從該面向所述腔體側(cè)突出的方式而設(shè)置；凸部，其比所述微結(jié)構(gòu)更高地從所述面向所述腔體側(cè)突出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微通道芯片成型模具，其特征在于，所述凸部被設(shè)置在所述 兩個樹脂基板的接合面以外的部分。
9.一種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樹脂基板成 型，所述微通道芯片是將至少兩個樹脂基板中的一個樹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內(nèi)側(cè)的方式將兩個所述樹脂基板接合而成，所述微通道芯片成型模具的特征在于，具有腔體，其能夠收容用于形成樹脂基板的熔融樹脂，在所述樹脂基板上形成有所述微通 道用槽；微結(jié)構(gòu)，其在形成有該腔體的一個面上以從該面向所述腔體側(cè)突出的方式而設(shè)置；凹部，其比所述微結(jié)構(gòu)的高度更大地向與所述微結(jié)構(gòu)的突出方向相反的方向凹陷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微通道芯片成型模具，其特征在于，所述凹部被設(shè)置在所述 兩個樹脂基板的接合面以外的部分。
11.一種微通道芯片，在兩個樹脂基板中的至少一個樹脂基板的表面形成有導(dǎo)入液體 的微通道，該微通道通過注射熔融樹脂的注塑成型而形成，以使形成有所述微通道用槽的 面在內(nèi)側(cè)的方式接合該兩個樹脂基板而構(gòu)成該微通道芯片，所述微通道芯片的特征在于，在形成有所述微通道的所述樹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長度長的凹部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微通道芯片，其特征在于，所述兩個樹脂基板在覆蓋轉(zhuǎn)印 有所述微結(jié)構(gòu)的部分且遠(yuǎn)離所述凹部的部分接合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種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。該模具(100)具有能夠收容熔融樹脂的腔體、在形成有該腔體的成型轉(zhuǎn)印面(101)上以從成型轉(zhuǎn)印面(101)向腔體側(cè)突出的方式設(shè)置的微結(jié)構(gòu)(102)、比所述微結(jié)構(gòu)(102)更高地向成型轉(zhuǎn)印面的所述腔體側(cè)突出的抑制收縮用凸部(103)。將熔融樹脂注入模具(100)，從由樹脂固化而形成的樹脂基板(001)按照微結(jié)構(gòu)(102)、抑制收縮用凸部(103)的順序使模具(100)的成型轉(zhuǎn)印面相對脫離。
文檔編號B29C45/37GK102123838SQ20098013156
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者五島毅彥, 關(guān)原干司 申請人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會社