Brevet FR3092103A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication de dispositifs micro- fluidiques 3D [0001] La présente invention concerne le domaine des dispositifs microfluidiques et en par- ticulier un procédé de fabrication de tels dispositifs. [0002] Les dispositifs microlluidiques servent à reproduire des systèmes qui manipulent de petits volumes de fluides, en utilisant des canaux de la dimension de quelques micromètres. Pour les applications en biologie, il est connu d'utiliser le moulage du polydiméthylsiloxane (PDMS) sur des substrats sur lesquels on a fait l'empreinte des microcanaux en photolithographie pour faire des dispositifs en deux dimensions. L'impression 3D pourrait permettre de réaliser des dispositifs plus complexes en trois dimensions, mais la résolution de l'impression 3D n'est pas suffisante pour produire les dispositifs microfluidiques recherchés, et les matériaux utilisés en impression 3D ne sont pas compatibles avec les conditions d'emploi de ces dispositifs pour des essais en biologie. D'autre part, les procédés existants de fabrication de ces dispositifs sont peu efficaces en temps, et ne peuvent être adaptés à une production en grande quantité. [0003] L'invention a donc pour but de proposer une solution à tout ou partie de ces problèmes. [0004] A cet effet, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif microfluidique, le procédé comprenant und étape de production d'un moule maître, le moule-maître comprenant un premier support et un deuxième support, le deuxième support comprenant un substrat et des microstructures, le substrat ayant une première face et une deuxième face opposée à la première, l'étape de production du moule maître comprenant les sous-étapes suivantes : - réalisation du deuxième support en formant les microstructures sur la première face du substrat; - impression en trois dimensions du premier support sur une imprimante 3D, avec une résine d'impression, les dimensions du premier support étant ajustées aux dimensions du substrat pour contenir le substrat; - insertion du substrat du deuxième support dans le premier support. [0005] Selon un mode de mise en oeuvre, l'invention comprend une ou plusieurs des caracté- ristiques suivantes, seules ou en combinaison. [0006] Selon un mode de mise en oeuvre, les microstructures ont au moins une dimension in- férieure à 30 microns. [0007] Selon un mode de mise en oeuvre, le substrat est en silicium. [0008] Selon ces dispositions un moule maitre est produit en combinant un procédé 2 d'impression 3D pour la réalisation des motifs dont les dimensions sont submillimétriques ou millimétriques et la micro structuration, de préférence par photolithographie ou micro gravure sur un substrat en silicium, ou par tout autre procédé équivalent, pour la formation de motifs micrométriques ou submicrométriques. [0009] Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape d'impression en trois dimensions du premier support, comprend : - une sous-étape d'arrêt de l'impression du premier support en fonction d'une hauteur du premier support imprimé, avant l'étape d'insertion du substrat du deuxième support dans le premier support, et - une sous-étape de poursuite de l'impression du premier support à partir de la hauteur du premier support, les microstructures étant alignées avec des motifs imprimés du premier support, la sous-étape de poursuite étant réalisée après l'étape d'insertion. [0010] Selon ces dispositions, le substrat de silicium est englobé. Le substrat de silicium est protégé et risque moins d'être brisé lors de l'insertion dans le premier support. Les différentes parties sont alignées entre elles par construction, et il n'y a aucun problème d'interconnexion entre les différentes parties. [0011] Selon un mode de mise en oeuvre alternatif, le premier support comprend une première partie et une deuxième partie, les dimensions respectives de la première partie et de la deuxième partie étant ajustées aux dimensions du substrat du deuxième support pour que le substrat du deuxième support s'insère dans un encastrement du premier support, l'encastrement étant formé entre la première partie et la deuxième partie du premier support, l'étape d'impression en trois dimensions du premier support comprend : une sous-étape d'impression de la première partie du premier support, et une sous-étape d'impression de la deuxième partie du premier support. [0012] Ce mode de mise en oeuvre alternatif présente l'avantage de remédier à certaines res- trictions de zone d'exposition des imprimantes 3D. [0013] Selon les dispositions de ce mode de mise en oeuvre alternatif, il est possible de créer des cadres plus grands, dans la limite des dimensions imposées par l'imprimante 3D. Il est également possible de réutiliser le premier support pour plusieurs substrats de silicium. Aucune étape d'arrêt n'est nécessaire durant l'impression 3D puisque tout est assemblé manuellement. [0014] Selon un mode de mise en oeuvre : - la première face et la deuxième face du substrat sont distantes d'une épaisseur du substrat - l'impression du premier support est arrêté dès qu'une hauteur totale, égale à une somme d'une épaisseur d'un fond du premier support imprimé, ajoutée à l'épaisseur du 3 substrat du deuxième support, est supérieure à la hauteur du premier support imprimé, d'une valeur égale ou inférieure à un seuil prédéterminé ; - l'insertion du substrat du deuxième support dans le premier support fait reposer la deuxième face du substrat sur le fond du premier support; - le procédé comprenant en outre la sous-étape suivante : - après la réalisation du deuxième support, découpe du substrat du deuxième support autour des microstructures, les dimensions du premier support étant ajustées aux dimensions du substrat découpé, pour contenir le substrat découpé. [0015] Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de production du moule maître comprend en outre les sous-étapes suivantes : - positionnement d'un porte-outil de l'imprimante 3D à une position déterminée, avant l'étape d'impression; - extraction du porte-outil de l'imprimante 3D, après l'étape d'arrêt de l'impression, et avant l'étape d'insertion ; - ajout de résine sur la première face du substrat du deuxième support, après l'étape d'insertion ; - positionnement du porte-outil à la position déterminée, avant de poursuivre l' impression. [0016] Selon ces dispositions, l'étape d'insertion du deuxième support dans le premier support est rendue plus facile, compte tenu du caractère ajusté des dimensions du deuxième support relativement à celles du premier support. [0017] Selon ces dispositions, l'étape d'ajout de résine sur la surface du substrat de silicium évite l'apparition de bulles durant l'impression. [0018] Selon un mode de mise en oeuvre, à l'étape de réalisation du deuxième support, la formation des microstructures comprend la mise en oeuvre de l'une des techniques parmi la photolithographie, la gravure humide ou sèche de wafer, la technologie 2 photons, l'impression 3D avec une résolution comparable à celle de la photolithographie. [0019] Selon un mode de mise en oeuvre, les dimensions du premier support sont ajustées aux dimensions du substrat découpé, une largeur et une longueur du premier support étant supérieures respectivement à une largeur et une longueur du substrat découpé du deuxième support, d'une valeur égale à une marge de tolérance déterminée. [0020] Selon un mode de mise en oeuvre, la marge de tolérance pour la largeur et la longueur du premier support est inférieure respectivement à 0,25 % de la largeur du premier support et à 0,25 % de la longueur du premier support. [0021] Selon un mode de mise en oeuvre, la marge de tolérance est déterminée en fonction d'une précision du dimensionnement des microstructures formées sur le deuxième support, soit par exemple une marge de tolérance déterminée 100 pm. [0022] Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend en outre une étape de ré- plication du moule maître pour produire un premier moule secondaire à partir du moule maître et pour produire un deuxième moule secondaire à partir du premier moule secondaire. [0023] Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de réplication comprend une sous-étape de production d'un premier moule secondaire et une sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire, la sous-étape de production d'un premier moule secondaire comprenant un sous-sous-étape de positionnement du moule maître à l' intérieur d'un récipient, et une sous-sous-étape de dépôt sur le moule maître, dans le récipient, d'un premier matériau secondaire en phase visqueuse. [0024] Selon un mode de réalisation, le premier matériau secondaire est réticulable, le premier matériau secondaire étant de préférence un caoutchouc silicone. [0025] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un premier moule secondaire comprend en outre une sous-sous-étape de mise sous vide d'un volume intérieur du récipient dans lequel le moule maître est positionné, et une sous-sous-étape de recuit du premier matériau secondaire à température ambiante par exemple, par exemple pendant 24 heures, avant une sous-sous-étape d'enlèvement du premier moule secondaire formé par le premier matériau secondaire déposé et réticulé. [0026] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire reste flexible en phase réticulée, afin de rendre plus aisée l'enlèvement, sans détruire le moule maître, du premier moule secondaire formé par réticulation du premier matériau secondaire. [0027] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire est un matériau compatible avec les matériaux utilisés pour produire le moule maître. [0028] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire comprend une sous-sous-étape de dépôt d'un deuxième matériau secondaire, par exemple en phase liquide, sur le premier moule secondaire, le deuxième matériau secondaire étant réticulable et rigide en phase réticulée solide. [0029] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire comprend une sous-sous-étape d'enlèvement du deuxième moule secondaire formé par le deuxième matériau secondaire réticulé. [0030] Selon un mode de mise en oeuvre le deuxième matériau secondaire est une résine po- lyuréthane. [0031] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire comprend en outre une sous-sous-étape d'enlèvement de bulles dans le deuxième matériau secondaire avec un cône de seringue, et une sous-sous-étape de recuit, par exemple à température ambiante, par exemple pendant 2 heures, avant la sous-sous-étape d'enlèvement du deuxième moule secondaire [0032] Selon un mode de mise en oeuvre, le dispositif microfluidique comprend au moins une couche, et le procédé comprend : - une étape de production d'un moule d'encapsulation configuré pour coopérer avec le deuxième moule secondaire dans une étape de production de l'au moins une couche, et - une étape de production de l'au moins une couche, l'étape de production d'un moule d'encapsulation comprenant : - une sous-étape d'impression 3D d'un moule maître d'encapsulation, - une sous-étape de nouvelle réplication du moule maître d'encapsulation pour produire un moule secondaire d'encapsulation et le moule d'encapsulation à partir du moule secondaire d'encapsulation. [0033] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de nouvelle réplication reprend les caractéristiques indiquées ci-dessus pour l'étape de réplication, en partant du moule maître d'encapsulation pour arriver au moule d'encapsulation. [0034] Ainsi selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de réplication comprend la production d'un moule secondaire d'encapsulation et d'un moule d'encapsulation, la production d'un moule secondaire d'encapsulation comprenant un positionnement du moule maître d'encapsulation à l'intérieur d'un récipient, et le dépôt sur le moule maître d'encapsulation, dans le récipient, d'un premier matériau secondaire en phase visqueuse. [0035] Selon un mode de réalisation, le premier matériau secondaire est réticulable, le premier matériau secondaire étant de préférence un caoutchouc silicone. [0036] Selon un mode de mise en oeuvre, la production du moule secondaire d'encapsulation comprend en outre une mise sous vide d'un volume intérieur du récipient dans lequel le moule maître d'encapsulation est positionné, et un recuit du premier matériau secondaire, à température ambiante par exemple, par exemple pendant 24 heures, avant l'enlèvement du moule secondaire d'encapsulation formé par le premier matériau secondaire déposé et réticulé. [0037] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire reste flexible en phase réticulée, afin de rendre plus aisée l'enlèvement, sans détruire le moule maître d'encapsulation, du moule secondaire d'encapsulation formé par réticulation du premier matériau secondaire. [0038] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire est un matériau compatible avec les matériaux utilisés pour produire le moule maître d'encapsulation. [0039] Selon un mode de mise en oeuvre, la production d'un moule d'encapsulation comprend le dépôt d'un deuxième matériau secondaire, par exemple en phase liquide, sur le moule secondaire d'encapsulation, le deuxième matériau secondaire étant réticulable et rigide en phase réticulée solide. [0040] Selon un mode de mise en oeuvre, la production du moule d'encapsulation comprend l'enlèvement du moule d'encapsulation formé par le deuxième matériau secondaire 6 réticulé. [0041] Selon un mode de mise en oeuvre le deuxième matériau secondaire est une résine po- lyuréthane. [0042] Selon un mode de mise en oeuvre, la production du moule d'encapsulation comprend en outre l'enlèvement de bulles dans le deuxième matériau secondaire avec un cône de seringue, et un recuit, par exemple à température ambiante, par exemple pendant 2 heures, avant l'enlèvement du moule d'encapsulation. [0043] Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de production de l'au moins une couche comprend : - une sous-étape de moulage de l'au moins une couche en déposant un matériau de moulage, entre le deuxième moule secondaire et le moule d'encapsulation, le moule d'encapsulation et le deuxième moule secondaire étant pressé l'un contre l'autre de manière à assurer un contact surfacique entre des éléments hauts du deuxième moule secondaire et une surface du moule d'encapsulation, - une sous-étape de recuit du matériau entre le deuxième moule secondaire et le moule d'encapsulation, à une température et pendant une durée déterminée. [0044] Selon un mode de mise en oeuvre, le matériau moulage est un PDMS. [0045] Selon un mode de mise en oeuvre, la température de recuit est d'environ 80°C et la durée de recuit d'environ 1 heure [0046] Selon un mode de mise en oeuvre, l'au moins une couche comprend au moins deux couches, les couches de l'au moins deux couches étant superposées et fixées l'une sur l'autre après avoir été alignées l'une par rapport à l'autre de manière à former un dispositif microfluidique en trois dimensions. [0047] Selon une mode de mise en oeuvre, des motifs de l'une des au moins deux couches étant alignés avec des motifs d'une autre des au moins deux couches pour former des noeuds répartis selon 3 dimensions et des microcanaux, les microcanaux les microcanaux mettant les noeuds en communication fluidique. [0048] Selon un mode de mise en oeuvre, les couches sont fixées l'une sur l'autre en étant mise au contact d'un plasma d'oxygène, pendant par exemple une minute. [0049] Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend une première étape de conception assistée par ordinateur de l'au moins une couche en fonction d'une architecture tridimensionnelle du dispositif microfluidique, et une deuxième étape de conception assistée par ordinateur du moule maître et du moule maître d'encapsulation en fonction de la définition de l'au moins une couche. [0050] Selon un aspect de l'invention, l'invention concerne également un moule-maître pour la fabrication d'un dispositif microfluidique, le moule maître comprenant : - un premier support, produit par impression 3D, et - un deuxième support, le deuxième support comprenant un substrat et des micro- 7 structures, le substrat ayant une première face et une deuxième face opposée à la première, les microstructures étant formées sur la première face du substrat, les dimensions du premier support étant ajustées aux dimensions du substrat pour contenir le substrat, les microstructures étant alignées avec des motifs imprimés du premier support. [0051] Selon un mode de réalisation, le moule maître comprend une ou plusieurs des carac- téristiques suivantes, seules ou en combinaison. [0052] Selon un mode réalisation, les microstructures ont au moins une dimension inférieure à 30 microns. [0053] Selon un mode de réalisation, le substrat est en silicium. [0054] Selon un mode de réalisation, les microstructures sont formées par photolithographie, ou par un procédé ayant une résolution équivalente. [0055] Selon un mode de réalisation, le moule-maître est obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0056] Selon un aspect de l'invention, l'invention concerne également un moule secondaire flexible pour la fabrication d'un dispositif microfluidique, le moule secondaire flexible étant une réplication du moule-maître selon un aspect de l'invention dans un premier matériau réticulable qui est flexible après avoir réticulé. [0057] Selon un mode de réalisation, le premier matériau est compatible avec le matériau du moule-maître, etest déposé en phase liquide ou gel sur le moule-maître, et est flexible après avoir réticulé en phase solide. [0058] Selon un mode de réalisation, le premier matériau est l'un parmi un caoutchouc silicone, un polyuréthane, un polydiméthylsolixane (PDMS), une colle, un élastomère, une mousse flexible, une plastiline. [0059] Selon un aspect de l'invention, l'invention concerne également un moule secondaire rigide pour la fabrication d'un dispositif microfluidique, le moule secondaire rigide étant une réplication du moule secondaire flexible selon un aspect de l'invention, dans un deuxième matériau réticulable,qui est rigide après avoir réticulé. [0060] Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau est compatible avec le matériau du moule secondaire flexible et est déposé en phase liquide ou gel sur le moule secondaire flexible, etest rigide après avoir réticulé en phase solide. [0061] Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau est l'un parmi une résine poly- uréthane, une résine réticulable, un gel durcissant, une mousse durcissante, un plastique, une colle. [0062] Selon un aspect de l'invention, l'invention concerne également une couche pour la fabrication d'un dispositif microfluidique, couche étant une réplication du moule secondaire rigide selon un aspect de l'invention, dans un troisième matériau réticulable. [0063] Selon un mode de réalisation, le troisième matériau est compatible avec le matériau 8 du moule secondaire rigide, et est déposé en phase liquide ou gel sur le moule secondaire rigide. [0064] Selon un mode de réalisation, le troisième matériau est l'un parmi un polyuréthane, un polydiméthylsolixane (PDMS), un caoutchouc silicone, une colle, un élastomère, une mousse flexible, une plastilinc. [0065] Selon un aspect de l'invention, l'invention concerne également un dispositif micro- fluidique comprenant au moins deux couches selon un aspect de l'invention, les au moins deux couches étant posées et fixées l'une sur l'autre, des motifs de l'une des au moins deux couches étant alignés avec des motifs d'une autre des au moins deux couches pour former des noeuds répartis selon 3 dimensions et des microcanaux, les microcanaux mettant les noeuds en communication fluidique. [0066] Selon ces dispositions, les moules maîtres qui ne nécessitent pas la formation de mi- crostructures, c'est-à-dire de structures dont la plus petite dimension est inférieure à la résolution de l'imprimante 3D, par exemple inférieure à 30 jun, sont réalisés par impression 3D, tandis que ceux qui nécessitent la formation de microstructures sont réalisées par le procédé selon l'invention, qui combine l'impression 3D avec la photolithographie ou un procédé de précision et de résolution équivalente. [0067] Selon ces dispositions le deuxième moule secondaire et le moule d'encapsulation correspondant, rigides de préférence, peuvent être rapidement reproduits, en grande quantité et avec le même niveau de détail que le moule maître et le moule maitre d'encapsulation, à partir respectivement du premier moule secondaire et du moule secondaire d'encapsulation, flexibles de préférences. [0068] Ainsi, l'invention permet de faire du prototypage rapide car elle utilise les avantages de conception et de fabrication de l'impression 3D. Le temps le plus long est la fabrication du moule maitre et du deuxième support avec ses microstructures, soit environ 24 hem-es, et de l'empreinte sous la forme du premier moule secondaire flexible, environ 24 heures également. La reproduction des moules, sous la forme des deuxièmes moules secondaires, rigides, prend seulement environ 1 heure, et le moulage des couches du dispositif microfluidique prend seulement environ 2 heures. Ces dernières opérations, moins coûteuses en temps, peuvent être réalisées en parallèle. [0069] Ces dispositions permettent de réaliser plus efficacement des dispositifs micro- fluidiques 3D, donc beaucoup plus complexe que les dispositifs 2D conventionnels. [0070] La combinaison de deux technologies conventionnelles, impression 3D et photoli- thographie ou procédé de résolution équivalente, permet d'obtenir à la fois la très haute résolution, inférieure au micron, de la deuxième méthode et les facilités d'emploi de l'impression 3D pour la production d'objets centimétriques. [0071] Les équipements initiaux pour la fabrication des dispositifs sont standards et donc peu onéreux, environ 50kE, comparé à des équipements d'impression 3D très haute ré- 9 solution, environ 200kE. De plus, la reproduction de moules et la fabrication des dispositifs se font avec des quantités contrôlées qui permettent de ne pas avoir de perte de matière contrairement aux méthodes classiques de fabrication de tels dispositifs. Le procédé selon l'invention est donc plus économique. [0072] La structure même des différentes parties des moules maîtres, ainsi que la méthode de fabrication, peuvent être standardisés pour que les modifications entre chaque type de dispositif aient un impact mineur en temps de conception et fabrication. [0073] La compatibilité entre le PDMS et les matériaux d'impression 3D n'est pas bonne, à cause du problème du PMDS non réticulé. Cependant, en passant par des étapes intermédiaires avec différents matériaux, on peut utiliser le meilleur matériau adapté à notre application, dans notre cas le PMDS pour la biologie, mais on peut envisager d'autres matériaux (silicones) pour d'autres applications. [0074] Contrairement aux dispositifs microfluidiques commerciaux 2D actuellement vendus, les dispositifs réalisés ne peuvent être reproduits par empreinte et remoulage car une empreinte 3D nécessiterait forcement la destruction du moulage lors de l'extraction de l'empreinte. [0075] Pour sa bonne compréhension, un mode de réalisation de l'invention est décrit en référence aux dessins ci-annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Les mêmes références sur les dessins désignent des éléments similaires ou des éléments dont les fonctions sont similaires. [0076] [fig.1] est une illustration des sous-étapes de l'étape de production d'un moule maitre par impression 3D (Fla, Flb, Flc, Fld, Fle, Flf, Flg), [0077] [fig.2] est une représentation des dimensions respectives du premier support et du substrat du deuxième support (F2a, F2b), [0078] [fig.3] est une représentation d'une première partie et d'une deuxième partie du premier support, selon une variante de de l'étape de production d'un moule maître par impression 3D, [0079] [fig.4] est une illustration des sous-étapes d'une variante de l'étape de production d'un moule maître par impression 3D (F4a, F4b, F4c, F4d, F4e, F4f), [0080] [fig.5] est une représentation des dimensions respectives du premier support et du substrat du deuxième support selon la variante de de l'étape de production d'un moule maître par impression 3D, [0081] [fig.6] est une illustration des sous-étapes de l'étape de réplication d'un moule-maitre (F6a, F6b, F6c, F6d, F6e). [0082] [fig.7] est une illustration de l'étape de production d'une couche d'un dispositif mi- crofluidique (F7a, F7b), et de l'étape de superposition de deux couches pour former le dispositif microfluidique 3D (F7c, F7d). [0083] [fig.8] est une représentation schématique du procédé selon l'invention. [0084] Le procédé selon l'invention consiste à coupler des substrats microstructures avec des motifs submillimétriques ou millimétriques directement imprimés et alignés par impression 3D afin de faire un moule maitre, qui pourra être répliqué ensuite pour créer des moules « secondaires » qui serviront à mouler les différentes couches d'un dispositif microfluidique final. L'utilisation de deux moules successifs permet une compatibilité de moulage de l'élastomère polydiméthylsiloxane (PDMS), qui ne réticule pas sur le moule maitre, mais seulement sur un moule secondaire. [0085] Par convention, un matériau est dit réticulable s'il est capable de réticuler, i.c. s'il est capable de passer d'un état pâteux et visqueux du matériau, à un état solide du matériau, par polymérisation du matériau. Par phase réticulée, nous désignerons l'état solide du matériau obtenu après polymérisation. [0086] Par convention, la compatibilité de moulage se définit ici comme la propriété d'un matériau, par exemple le PDMS, qui permet au matériau de réticuler au contact d'un autre matériau, celui d'un moule par exemple, sans que le contact entre le matériau et l'autre matériau ne provoque une réaction ou une interférence chimique entre les deux matériaux. En ce sens, il est important que le matériau du moule secondaire soit compatible du PDMS. [0087] Le dispositif microfluidique est scindé en plusieurs couches dont chacune sera moulée par le dit procédé. Ces couches de PDMS seront ensuite assemblées par auto-alignement pour former un dispositif microfluidiques 3D. [0088] Une description détaillée d'un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention va maintenant être faite, en commençant par les étapes de réalisation d'un moule-maître, en référence à la figure 1, qui comprend différentes sous-figures Fia, Fil), Fic, Fid, Fle,Flf, et Flg et à la figure 2, qui comprend également différentes sous-figures F2a et F2b, ainsi qu'à la figure 8. [0089] Le moule-maître 1, représenté sur Fig, comprend un premier support 2 et un deuxième support 8, le deuxième support 8 comprenant un substrat 3 et des microstructures 4 formées sur une face du substrat 3. [0090] Le substrat 3 du deuxième support 8 est, par exemple, réalisé en silicium. [0091] Au cours d'une première étape 1011, les microstructures 4 sont formées à la surface d'une face du substrat 3 en utilisant par exemple des techniques conventionnelles, par exemple la photolithographie sur silicium. On entend par microstructures des formes structurées qui ont au moins une dimension inférieure à 30 [0092] La réalisation du moule-maître comprend ensuite les étapes suivantes : [0093] - impression 1012 en trois dimensions du premier support 2 sur une imprimante 3D 7, représentée sur la figure 1 (Fia, et Flb à f) ; l'impression 3D se fait par exemple avec une résine d'impression, les dimensions du premier support 2 étant ajustées aux 11 dimensions du substrat 3 du deuxième support 8, pour permettre de contenir le substrat 3; [0094] - insertion 1014 du substrat du deuxième support 8 dans le premier support. [0095] Selon un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'étape d'impression 1012 en trois dimensions (3D) du premier support 2, comprend : [0096] - une sous-étape d'arrêt 1013 de l'impression 3D du premier support 2, en fonction d'une hauteur du premier support 2 imprimé, avant l'étape d'insertion 1014 du substrat du deuxième support 8 dans le premier support 2, et [0097] - une sous-étape de poursuite 1015 de l'impression du premier support à partir de la hauteur du premier support 2, les microstructures 4 étant alignées avec des motifs imprimés du premier support 2, la sous-étape de poursuite de l'impression 3D étant réalisée après l'étape d'insertion 1014. [0098] Ainsi, l'impression 3D du premier support est arrêté 1013, comme cela est illustré à la figure 1-F1c, pour permettre l'insertion 1014 du deuxième support 8 dans le premier support 2. Selon ce mode de réalisation l'arrêt de l'impression 3D est déterminé en fonction d'une hauteur FLO, des bords du premier support. Par exemple, lorsque cette hauteur Hm, est supérieure à la somme d'une épaisseur Ef du fond du premier support 2 et d'une épaisseur du substrat du deuxième support 8, alors l'impression 3D du premier support est interrompue, et le deuxième support 8 est inséré à l'intérieur du premier support 2 avant de poursuivre l'impression 3D du premier support 2. [0099] Avantageusement la hauteur Hm, des bords à l'arrêt de l'impression 3D sera suffisante pour permettre d'encapsuler le substrat 3 Ainsi, on pourra envisager d'arrêter 1013 l'impression 3D lorsque la hauteur EL est égale à 3 mm, soit plus de 99 niveaux d'impression 3D pour une couche d'impression de 30 pm par niveau ; ceci permettra d'avoir une rigidité suffisante des bords afin d'éviter l'apparition de contraintes sur le substrat. [0100] Selon un mode de mise en oeuvre, avant l'insertion 1014 du deuxième support 8 dans le premier support 2, le deuxième support 8 est découpé 1011bis du autour des microstructures 4, les dimensions du premier support 2 étant ajustées aux dimensions du substrat 3 découpé, pour contenir le substrat 3 découpé. [0101] Selon un mode de mise en oeuvre, avant l'étape d'impression 1012, un porte-outil 5 de l'imprimante 3D 7 est positionné 1011ter à une position déterminée, reproductible après une extraction du porte-outil 5 de l'imprimante 3D 7; [0102] Après l'étape d'arrêt de l'impression 1013, le porte-outil 5 est extrait 1013bis de l'imprimante 3D, comme cela est illustré sur la figure 1-Fld, de manière à faciliter l'insertion 1014 du deuxième support 8 dans le premier support 2; [0103] De la résine peut alors être ajoutée 1014bis sur la première face du substrat du deuxième support 8, après l'étape d'insertion 1014; 12 [0104] Le porte-outil 5 peut ensuite être repositionné à la position déterminée sur l'imprimante 3D 7, comme illustré sur la figure 1-Flc, avant de poursuivre l'impression 3D 1015, comme illustré sur la figure 1-Pif; [0105] Selon un mode de mise en oeuvre, les dimensions du premier support 2 sont ajustées aux dimensions du substrat découpé 3; une largeur 12 et une longueur L2 du premier support sont supérieures respectivement à une largeur et une longueur du substrat découpé du deuxième support 8, d'une valeur égale à une marge de tolérance déterminée. La marge de tolérance pour la largeur 12 et la longueur L2 du premier support est typiquement inférieure respectivement à 0,25 % de la largeur 12 du premier support et à 0,25 % de la longueur L2 du premier support. [0106] Selon un mode de mise en oeuvre, la marge de tolérance est déterminée en fonction d'une précision du dimensionnemcnt des microstructures formées sur le deuxième support 8. La marge de tolérance pourra être par exemple de 100 p.m. [0107] Selon un mode de mise en oeuvre alternatif, ou variante, qui va maintenant être décrit en référence aux figures 3, 4 et 5, le premier support comprend une première partie A et une deuxième partie B, les dimensions respectives de la première partie A et de la deuxième partie B étant ajustées aux dimensions du substrat du deuxième support pour que le substrat du deuxième support s'insère dans un encastrement E du premier support, l'encastrement étant formé entre la première partie et la deuxième partie du premier support. [0108] L'étape d'impression en trois dimensions du premier support comprend : une sous-étape d'impression 3D de la première partie A du premier support, et une sous-étape d'impression 3D de la deuxième partie B du premier support. [0109] Cette variante présente l'avantage de palier à la restriction de zone d'exposition des imprimantes 3D. [0110] Selon un mode de réalisation de cette variante, le dimensionnement de la première partie A du premier support 2 est conditionné par les dimensions du deuxième support à insérer. Ainsi, : [0111] - les bords de la première partie A sont de dimensions Lard variables, avanta- geusement identiques, suffisamment larges pour que le deuximème support soit rigoureusement positionné au centre du carré incluant des marges de tolérances ; ces marges de tolérance permettent l'insertion ajustée du substrat du deuxième support pour aligner les motifs à imprimer en trois dimension, avec les motifs lithographiés ; ces marges de tolérance permettent en outre de prendre en compte les contraintes liées à la précision des dimensions du substrat. Par exemple, dans la configuration représentée sur la figure 5, les longueurs L. du substrat sont choisies identiques pour avoir un dispositif carré, et toujours à titre d'exemple, on a choisi Lehip=35 mm L,'hsma=40 mm, L,h=50 mm et Lsh=40mm. La marge de tolérance d'insertion est donc, dans ce cas, 13 contrainte par la précision de la découpe du support silicium dont la précision est de 50 !lm. Cette tolérance est à prendre en compte à la conception sur le di mensionnement des motifs photolithographies, comme illustré sur a figure 5 : [0112] - l'encastrement E du substrat du deuxième support dans la deuxième partie B du premier support se fait à une profondeur équivalente à l'épaisseur du substrat avec une tolérance hs,,b'',, et un recouvrement 'bord du substrat du deuxième support. Dans le cas présenté ici à titre d'exemple, l'épaisseur du substrat du deuxième support est =550 "im et la largeur de recouvrement de ses bords est 1'=2,5 mm. [0113] - des fiches femelle FF sont disposées sur la périphérie de la première partie A du premier support et sont configurécs pour recevoir des fiches males FM disposées sur la deuxième partie B du premier support; chaque fiche femelle FF possède un diamètre d pir,=2 mm et une hauteur hpin=2,1 mm prenant en compte une tolérance vis-à-vis de la fiche male FM correspondante. [0114] Le substrat du deuxième support est découpé aux dimensions visées, par exemple avec une scie à disque. [0115] Le positionnement et la fixation du substrat du deuxième support dans un évidement dimensionné et réalisé sur le porte-outil de l'imprimante 3D, comme illustré sur la figure 4-F4a. Les dimensions de l'évidement permettent par exemple de recevoir le substrat du deuxième support avec une précision de 50 µm au moins dans le plan du porte-outil, et avec une précision de 5 prn au moins dans un plan perpendiculaire au plan du porte-outil.Si l'imprimante dispose d'un mode de détection de surface, il n'y a pas besoin d'avoir un poile-outil adpaté car la surface du support de silicium servira de référence. [0116] Le porte-outil est positionné dans une configuration qui permet au porte-outil d'être aligné avec le motif à imprimer. Il peut par exemple être poussé en buté, comme indiqué sur la figure 4-F4b. [0117] L'impression en 3D des motifs 9 du premier support sont imprimés avec l'imprimante 3D, comme illustré sur la figure 4-F4c. [0118] Après avoir détaché le porte-outil de l'imprimante 3D, et après avoir détaché le deuxième support du porte-outil, avec les motifs 9 imprimés en 3D, le deuxième support, avec les motifs 9 imprimés 3D, est positionné dans l'ancastrement de la première partie A du premier support, entre la première partie A et la deuxième partie B du premier support, comme cela est illustré sur les figures 4-F4d, 4-F4e et 4-F4f. [0119] Les fiches males FM de la deuxième partie B du premier support sont configurées pour pénétrer dans les fiches femelles FF de la première partie A du premier support, pour encapsuler le substrat du deuxième support, comme illustré sur les figures 4-F4d, 4-F4e et 4-F4f. [0120] Ainsi, selon le mode de mise en oeuvre qui vient d'être décrit, le substrat du 14 deuxième support, avec les motifs imprimés en 3D, s'ancre dans la première partie A du premier support, tandis que la deuxième partie B du premier support sert d'encapsuleur. Cependant, selon une autre variante, la deuxième partie B, au lieu de la première partie A, du premier support, peut servir d'encapsuleur, tandis la première partie A du premier support est configurée pour y encastrer le substrat du deuxième support. [0121] Après les étapes de réalisation d'un moule-maître, qui viennent d'être décrites, selon plusieurs modes de mise en oeuvre et en référence aux figures 1, 2, 3, 4, 5 et 8, le procédé selon l'invention comprend en outre, selon un mode de mise en oeuvre complémentaire, une étape 102 de réplication du moule maître 1 pour produire un premier moule secondaire 11 à partir du moule maître 1 et pour produire un deuxième moule secondaire 12 à partir du premier moule secondaire 11. Cette étape 102 de réplication du moule maître sera maintenant décrite en détail, en référence aux figures F6a, F6h, F6c, F6d, F6c la figure 6. [0122] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un premier moule secondaire comprend une sous-sous-étape, illustrée à la figure 6-F6a, de positionnement du moule maître à l'intérieur d'un récipient 13, et une sous-sous-étape, illustrée à la figure 6-F6b, de dépôt sur le moule maître, dans le récipient 13, d'un premier matériau secondaire 14 en phase visqueuse. [0123] Le premier matériau secondaire 14 est un matériau réticulable, de préférence un ca- outchouc silicone. [0124] La sous-étape de production d'un premier moule secondaire 11 comprend en outre une sous-sous-étape de mise sous vide d'un volume intérieur du récipient 13 dans lequel le moule maître est positionné, et une sous-sous-étape de recuit du premier matériau secondaire 14, à température ambiante par exemple, par exemple pendant 24 heures, avant une sous-sous-étape, illustrée à la figure 6-F6c, d'enlèvement du premier moule secondaire 11 formé par le premier matériau secondaire 14 déposé et réticulé. [0125] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire 14 reste flexible en phase réticulée ; ceci permet de rendre plus aisée l'enlèvement, sans détruire le moule maître, du premier moule secondaire 11 formé par réticulation du premier matériau secondaire 14. [0126] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire 14 est un matériau compatible avec le matériau utilisé pour produire le moule maître. [0127] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire 12 comprend une sous-sous-étape, illustrée à la figure 6-F6d, de dépôt d'un deuxième matériau secondaire 15, par exemple en phase liquide, sur le premier moule secondaire 11, le deuxième matériau secondaire 15 étant réticulable, et rigide en phase réticulée solide. [0128] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire 12 comprend une sous-sous-étape, illustrée à la figure 6-F6e, d'enlèvement du deuxième moule secondaire 12 formé par le deuxième matériau secondaire 15 réticulé. [0129] Selon un mode de mise en oeuvre le deuxième matériau secondaire 15 est une résine polyuréthane. [0130] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape de production d'un deuxième moule secondaire 12 comprend en outre une sous-sous-étape d'enlèvement de bulles dans le deuxième matériau secondaire 15 avec un cône de seringue, et une sous-sous-étape de recuit, par exemple à température ambiante, par exemple pendant 2 heures, avant la sous-sous-étape d'enlèvement du deuxième moule secondaire 12. [0131] Après l'étape 102 de réplication du moule maître 1 pour produire un premier 11 puis un deuxième 12 moule secondaire, à partir du moule maître 1, le procédé selon l'invention comprend en outre, selon un mode de mise en oeuvre complémentaire illustré par la figure 7, une étape 104 de production d'une ou plusieurs couches 17,18 ; les couches 17,18 sont destinées à être superposées pour former un circuit micro-fluidique 20. [0132] Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape 104 de production d'une ou plusieurs couches 17,18, est précédée d'une étape 103 de production d'un moule d'encapsulation 16, illustré à la figure 7-F7a. [0133] L'étape de production 103 d'un moule d'encapsulation 16 comprend : - une sous-étape 1031 d'impression 3D d'un moule maître d'encapsulation. - une sous-étape 1032 de nouvelle réplication du moule maître d'encapsulation pour produire un moule secondaire d'encapsulation et le moule d'encapsulation 16 à partir du moule secondaire d'encapsulation; [0134] Selon un mode de mise en oeuvre, la sous-étape 1032 de nouvelle réplication reprend les caractéristiques indiquées ci-dessus pour l'étape de réplication, en partant du moule maître d'encapsulation pour arriver au moule d'encapsulation 12, 16 [0135] Ainsi, selon un mode de mise en oeuvre déjà décrit et illustré sur la figure 6, l'étape de nouvelle réplication comprend la production d'un moule secondaire d'encapsulation 11 et d'un moule d'encapsulation 12, 16, la production d'un moule secondaire d'encapsulation 11 comprenant un positionnement du moule maître d'encapsulation 1 à l'intérieur d'un récipient 13, et le dépôt sur le moule maître d'encapsulation 1, dans le récipient 13, d'un premier matériau secondaire 14 en phase visqueuse. [0136] Selon un mode de réalisation, le premier matériau secondaire 14 est réticulable, le premier matériau secondaire 14 étant de préférence un caoutchouc silicone. [0137] Selon un mode de mise en oeuvre, la production du moule secondaire d'encapsulation 11 comprend en outre une mise sous vide d'un volume intérieur du récipient 13 dans 16 lequel le moule maître d'encapsulation 1 est positionné, et un recuit du premier matériau secondaire 14, à température ambiante par exemple, par exemple pendant 24 heures, avant l'enlèvement du moule secondaire d'encapsulation 11 formé par le premier matériau secondaire 14 déposé et réticulé. [0138] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire 14 reste flexible en phase réticulée, afin de rendre plus aisée l'enlèvement, sans détruire le moule maître d'encapsulation 1, du moule secondaire d'encapsulation 11 formé par réticulation du premier matériau secondaire 14. [0139] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau secondaire 14 est un matériau compatible avec les matériaux utilisés pour produire le moule maître d'encapsulation 1. [0140] Selon un mode de mise en oeuvre, la production d'un moule d'encapsulation 12, 16 comprend le dépôt d'un deuxième matériau secondaire 15, par exemple en phase liquide, sur le moule secondaire d'encapsulation 11, le deuxième matériau secondaire 15 étant réticulable et rigide en phase réticulée solide. [0141] Selon un mode de mise en oeuvre, la production du moule d'encapsulation 12, 16 comprend l'enlèvement du moule d'encapsulation 12, 16 formé par le deuxième matériau secondaire 15 réticulé. [0142] Selon un mode de mise en oeuvre le deuxième matériau secondaire 15 est une résine polyuréthane. [0143] Selon un mode de mise en oeuvre, la production du moule d'encapsulation 12, 16 comprend en outre l'enlèvement de bulles dans le deuxième matériau secondaire 15 avec un cône de seringue, et un recuit, par exemple à température ambiante, par exemple pendant 2 heures, avant l'enlèvement du moule d'encapsulation 12, 16. [0144] L'étape de production 103 du moule d'encapsulation 12, 16 est suivie d'une étape de production 104 d'une première couche 17 du dispositif microfluidique 20. Comme illustré sur la figure 7, l'étape 104 de production comprend : - une sous-étape de moulage 1041 de l'au moins une couche, réalisée en déposant un matériau de moulage, entre le deuxième moule secondaire 12 et le moule d'encapsulation 12,16, le moule d'encapsulation 12,16 et le deuxième moule secondaire 12,étant pressé l'un contre l'autre de manière à assurer un contact surfacique entre des éléments hauts du deuxième moule secondaire 12 et une surface basse du moule d'encapsulation 12.16 ; - une sous-étape de recuit 1042 du matériau de moulage entre le deuxième moule secondaire 12 et le moule d'encapsulation 12, 16, à une température et pendant une durée déterminées. [0145] Selon un mode de mise en oeuvre, le matériau moulage est un PDMS. [0146] Selon un mode de mise en oeuvre, la température de recuit est d'environ 80°C et la 17 durée de recuit d'environ 1 heure. [0147] Les étapes décrites précédemment du procédé selon l'invention, sont répétées autant de fois qu'il y a de couches 17, 18 à produire pour former le circuit microfluidique 20. [0148] Les couches 17,18 sont superposées et fixées l'une sur l'autre après avoir été alignées l'une par rapport à l'autre de manière à former le dispositif microfluidique en trois dimensions. [0149] Selon une mode de mise en oeuvre, des motifs de l'une des au moins deux couches étant alignés avec des motifs d'une autre des au moins deux couches pour former des noeuds répartis selon 3 dimensions et des microcanaux, les microcanaux les microcanaux mettant les noeuds en communication fluidique. [0150] Selon un mode de mise en oeuvre, les couches sont fixées l'une sur l'autre en étant mise au contact d'un plasma d'oxygène, pendant par exemple une minute. [0151] Selon un mode de mise en oeuvre, les couches 17, 18 du dispositif microfluidique 20 sont définies au cours d'une première étape 101bis de conception assistée par ordinateur, en fonction d'une architecture tridimensionnelle du dispositif microfluidique 20 ; le moule maître 1 et le moule maître d'encapsulation sont définis pour chaque couche 17, 18 au cours d'une deuxième étape 101ter de conception assistée par ordinateur. [0152] Selon un aspect, l'invention concerne un moule maître 1, obtenu par le procédé selon l'invention et comprenant : - un premier support 2, produit par impression 3D, et - un deuxième support 8, le deuxième support comprenant un substrat 3 et des microstructures 4, le substrat 3 ayant une première face et une deuxième face opposée à la première, les microstructures étant formées sur la première face du substrat 3, les dimensions du premier support2 étant ajustées aux dimensions du substrat 3 pour contenir le substrat 3, les microstructures 4 étant alignées avec des motifs imprimés du premier support 2. [0153] Selon un mode réalisation, les microstructures ont au moins une dimension inférieure à 30 microns. [0154] Selon un mode de réalisation, le substrat est en silicium. [0155] Selon un mode de réalisation, les microstructures sont formées par photolithographie, ou par un procédé ayant une résolution équivalente. [0156] Le moule-maître est obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0157] Selon un autre aspect, l'invention concerne également un moule secondaire flexible 11 pour la fabrication d'un dispositif microfluidique 20, le moule secondaire flexible 11 étant une réplication du moule-maître 1 dans un premier matériau réticulable qui est flexible après avoir réticulé. [0158] Selon un mode de mise en oeuvre, le premier matériau réticulable qui est flexible 18 après avoir réticulé est l'un parmi un caoutchouc silicone, un polyuréthane, élastomère, une mousse flexible, une plastilinc. [0159] Selon un autre aspect, l'invention concerne également un moule secondaire rigide 12 pour la fabrication d'un dispositif microfluidique 20, le moule secondaire rigide 12 étant une réplication du moule secondaire flexible 11 selon la un aspect de dans un deuxième matériau réticulable,qui est rigide après avoir réticulé. [0160] Selon un mode de mise en oeuvre, le deuxième matériau Calculable qui est rigide après avoir réticulé est l'un parmi une résine polyuréthane, une résine réticulable, un gel durcissant, une mousse durcissante, un plastique, une colle. [0161] Selon un autre aspect, l'invention concerne également une couche 17, 18 pour la fa- brication d'un dispositif microfluidique 20, ladite couche 17, 18 étant une réplication du moule secondaire rigide 11, dans un troisième matériau réticulable. [0162] Selon un mode de mise en oeuvre, le troisième matériau réticulable est l'un parmi un polydiméthylsolixane (PDMS), un silicone, une colle, un élastomère, une mousse flexible, une plastilinc. [0163] Selon un autre aspect, l'invention concerne également un dispositif microfluidique comprenant au moins deux couches 17, 18 selon un aspect de l'invention, les au moins deux couches 17,18 étant posées et fixées l'une sur l'autre, des motifs de l'une des au moins deux couches étant alignés avec des motifs d'une autre des au moins deux couches pour former des noeuds répartis selon 3 dimensions et des microcanaux, les microcanaux mettant les noeuds en communication fluidique. [0164] Selon ces dispositions, les moules maîtres, qui ne nécessitent pas la formation de mi- crostructures, c'est-à-dire de structures dont la plus petite dimension est inférieure à la résolution de l'imprimante 3D, par exemple inférieure à 30 pm, sont réalisés par impression 3D, tandis que ceux qui nécessitent la formation de microstructures sont réalisées par le procédé selon l'invention, qui combine l'impression 3D avec la photolithographie ou un procédé de précision et de résolution équivalente. [0165] Selon ces dispositions le deuxième moule secondaire et le moule d'encapsulation correspondant, rigides de préférence, peuvent être rapidement reproduits, en grande quantité et avec le même niveau de détail que le moule maître et le moule maitre d'encapsulation, à partir respectivement du premier moule secondaire et du moule secondaire d'encapsulation, flexibles de préférences. [0166] Ainsi, l'invention permet de faire du prototypage rapide, car elle utilise les avantages de conception et de fabrication de l'impression 3D. Le temps le plus long est la fabrication du moule maitre et du deuxième support avec ses microstructures, soit environ 24 hem-es, et de l'empreinte sous la forme du premier moule secondaire flexible, environ 24 heures également. La reproduction des moules, sous la forme des deuxièmes moules secondaires, rigides, prend seulement environ 1 heure, et le 19 moulage des couches du dispositif microfluidique prend seulement environ 2 heures. Ces dernières opérations, moins coûteuses en temps, peuvent être réalisées en parallèle. 20 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]