(57)【要約】マイクロ流体システムを集積するために埋め込まれたチェックバルブ集合体(100,600)。その集合体は、チェックバルブチャンバ(104,604)、流入ポート(106,606)、及び流出ポート(108,608)を有して良い。これらは、基板(102,602)を形成する少なくとも1層の液晶ポリマー(LCP)から形成される。プラグ(114,614)がチェックバルブチャンバ内部に設けられている。
2008517218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ポリマー(LCP)ベースのマイクロ流体システムにチェックバルブを組み込む方法であって：
チェックバルブチャンバ、該チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする流入ポート及び該チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする少なくとも1つの流出ポートを画定する、複数のLCP層を有する積層体を形成する工程；
前記チェックバルブ内部に栓を設ける工程；及び
前記複数のLCP層を一緒になるように接合することで、前記チェックバルブチャンバ内に前記栓を設けた積層体を形成する工程；
を有する方法。
【請求項２】
前記積層体が形成される前に、前記LCP層の少なくとも1層をミリングすることによって、前記チェックバルブチャンバ、前記流入ポート及び前記流入ポートのうちの少なくとも1つを形成する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記チェックバルブチャンバから前記流入ポートへ流体が逆流するときに、前記流入ポートを前記栓が自動的に密閉するように、前記チェックバルブの形状及び前記流入ポートの位置を選択する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記流入ポートから前記チェックバルブチャンバへ流体が流れるときに、前記流入ポートを前記栓が自動的に密閉しないように、前記チェックバルブの形状及び前記流入ポートの位置を選択する工程をさらに有する、請求項2に記載の方法。
【請求項５】
先細りする外形を有するように前記チェックバルブチャンバを形成する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
基板内部に集積されたチェックバルブであって：
積層して備えられた複数の液晶ポリマー(LCP)層であって、該層のうちの少なくとも1層は、チェックバルブチャンバの少なくとも一部を画定するために形成される1つ以上の貫通穴を有する層；及び、
該チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする流入ポート及び該チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする流出ポートを有する前記チェックバルブチャンバ内部に設けられている栓；
を有するチェックバルブ。
【請求項７】
前記チェックバルブチャンバが先細りする外形を有する、請求項6に記載のチェックバルブ。
【請求項８】
前記先細りする外形が、内部において前記流入ポートへ向かう方向に先細りしている、請求項7に記載のチェックバルブ。
【請求項９】
前記チェックバルブチャンバが複数の前記流出ポートを有する、請求項6に記載のチェックバルブ。
【請求項１０】
前記チェックバルブチャンバが前記LCP層のうちの少なくとも1層から少なくとも部分的に形成された案内面を少なくとも1つ有し、前記案内面は前記栓の動きを前記チェックバルブチャンバ内に制限する、請求項6に記載のチェックバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ポリマー(LCP)ベース基板にチェックバルブを埋め込む方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体システムは、発展中の様々な技術分野において、ますます重要な役割を担う可能性を有している。一例として、RFシステムを利用する際に流体絶縁物を利用することへの関心が近年増大している。同様に、導電性流体をRFシステムに利用することも可能である。
【０００３】
マイクロ流体システムが、ますます重要な役割を担うと思われる他の技術分野は、燃料電池である。燃料電池は、イオン伝導性の電解質を介して、燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させることによって、電気及び熱を発生させる。燃料電池の中には反応の副生成物として汚水を生成するものがある。この汚水は、流体管理サブシステムによって、システムから排出されるように、反応から除去されなければならない。
【０００４】
現在マイクロセルと呼ばれる、非常に小さな燃料電池を作製する取り組みがなされている。そのようなマイクロセルは究極的には、様々な携帯型電子機器の用途に用いることができることが期待されている。たとえば、そのような装置はラップトップコンピュータ及び携帯電話への電力供給に用いることができるだろう。しかし依然として、マイクロセルは、多数の設計上の課題を抱えている。これらの課題は、マイクロセルが実際に装備可能となる前に克服されなければならない。たとえば、燃料電池反応を制御し、燃料を反応成分へ供給し、かつその反応で生成された水を排気するための小型化された電子機械システムが開発されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池及び他の種類のマイクロ流体システムの用途の多くでは、流体の逆流を防ぐ能力を有する流体制御システムが必要となるだろう。たとえばそのようなシステムでは、流体が一方向にしか流れないようにするチェックバルブが、大抵の場合必要となる。そのようなチェックバルブに対する従来の方法は、基板ベースシステムに付加される別個の部品として実装可能である。しかし、別個の部品は一般的には、装置表面上に設けられ、外形が高くなってしまう恐れがある。その装置はまた、強度不足になりがちである。この点では、燃料電池設計における技術革新は、シリコンプロセス、並びにマイクロエレクトロニクス及びマイクロシステムエンジニアリングの分野の他の技術を模索し始めている。半導体分野では、チェックバルブを有するマイクロ電子機械システム(MEMS)が開発されている。しかし、これらの装置は、開発に長い時間がかかる傾向にあり、マクロの世界と結びつくのが難しく、より機械的な、これらの装置とマクロな世界とを結びつけるものが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本方法は、少なくとも1層の液晶ポリマー(LCP)膜をミリングすることで、その層の少なくとも一部を除去する工程によって開始されて良い。ミリングされたLCP膜は続いて、ミリングされた後に残ったLCP膜の一部が、チェックバルブチャンバ、流入ポート又は流出ポートの少なくとも一部を画定するように、少なくとも1層の他のLCP膜と積層させるように備えられて良い。さらに、流体が流入ポートから流出ポートへ向かう方向に流れているとき、栓は、チェックバルブチャンバの流入ポートを密閉するため、チェックバルブチャンバ内部に設けられて良い。最終的には、本方法は、LCP膜の積層構造を接合して一緒にする工程を有して良い。
【０００７】
一の態様に従うと、本方法は、2層以上のLCP膜から、チェックバルブチャンバ、該チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする流入ポート、又は前記チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする流出ポートを形成する工程を有して良い。LCP膜は結合されて一緒になることで、チェックバルブチャンバ内に栓が設けられる積層構造を形成して良い。チェックバルブチャンバ、流入ポート及び流出ポートの形成工程は、積層構造を形成する前に少なくとも1層のLCP膜をミリングすることによって実行されて良い。
【０００８】
チェックバルブチャンバの形状及び流入ポートの位置は、流体がチェックバルブチャンバから流入ポートへ逆流するときに、栓で流入ポートを自動的に密閉するように選択されて良い。さらに、チェックバルブチャンバの形状は、流体が流入ポートからチェックバルブチャンバへ流れるときに、栓が流入ポートからの密閉状態を自動的に解除するように選択されて良い。たとえば、前述のことは、先細りする外形を有するようにチェックバルブチャンバを形成することによって実現可能である。より詳細には、その先細りした外形は内部において、流入ポートへ向かう方向に先細るように構成されて良い。
【０００９】
別な態様に従うと、本方法は、複数の流出ポートを有するチェックバルブチャンバを形成する工程を有して良い。さらに本方法は、球形状を有する栓を選択する工程を有して良い。バルブシートは、流入ポート上に形成されることで、栓の少なくとも一部に一致する密閉表面を画定して良い。さらに別な態様に従うと、本方法は、チェックバルブチャンバの互いに直交する表面上に、流入ポート及び流出ポートを形成する工程を有して良い。さらに別な態様に従うと、流入ポート及び流出ポートは、チェックバルブチャンバの互いに直交する表面上に設けられて良い。
【００１０】
チェックバルブチャンバは、栓が動く範囲をチェックバルブチャンバ内部に制限する構造物がなくても形成可能である。あるいはその代わりに、本方法は、少なくとも1つの流出ポートが密閉されるのを防ぐため、栓が動く範囲をチェックバルブチャンバ内部に制限する工程を有して良い。これはたとえば、LCP層のうちの少なくとも1層から、栓をチェックバルブチャンバ内部に制限する案内部を形成することで実現可能である。その案内部はさらに、チャンバ内部での栓の動きをさらに制限することが可能である。
【００１１】
あるいはその代わりに、本発明は、基板内部に集積されたチェックバルブを有して良い。基板は、積層された2層以上の液晶ポリマー(LCP)膜から形成されて良い。そのLCP層のうちの1層以上は、チェックバルブチャンバの少なくとも一部を画定する貫通穴を有して良い。チェックバルブチャンバは、該チェックバルブチャンバと流体のやり取りをする流入ポート及び流出ポートを有して良い。
【００１２】
栓は、チェックバルブチャンバ内部に都合良く設けられている。一の態様に従うと、栓は球形状を有して良い。さらにバルブシートが流入ポート上又はその付近に含まれて良い。そのバルブシートは、栓の形状の少なくとも一部と一致する密閉表面を供して良い。
【００１３】
別な態様に従うと、チェックバルブチャンバは内部において、流入ポートへ向かう方向に先細る外形を有して良い。さらに、たとえ流出ポートのうちの1つが遮断されるとしても、順方向に流れる流体が邪魔されないように、2つ以上の流出ポートが供されて良い。たとえば、流出ポートのうちの1つが栓によって遮断される場合、流体は依然として、もう一方の流出ポートを介してチェックバルブチャンバを流出できる。
【００１４】
チェックバルブチャンバは、栓が動く範囲をチェックバルブチャンバ内部に制限しないように構成して良い。あるいはその代わりに、少なくとも1つの案内面が、1層以上のLCP膜によって少なくとも部分的に形成されるチェックバルブチャンバ内に供されて良い。案内面は、栓の動きをチェックバルブチャンバ内部に制限するのに用いられて良い。
【実施例１】
【００１５】
図1は、基板102内に実装されているチェックバルブ集合体100の第1実施例を図示している。チェックバルブ集合体100はスタンドアローンの装置であっても良いし、又は基板上でより大きなシステムに統合されても良い。そのような大きなシステムの例には、燃料電池、マイクロモータ及び他のMEMS型装置が含まれて良い。他の例には、たとえばアンテナ素子、整合部、遅延ライン、ビーム操作部、調節可能な伝送線、スタブ及びフィルタ、可変減衰器、及び共振器構造のようなRF分野における、流体誘電物質に基づく装置が含まれて良い。しかし依然として、本発明は如何なる特別な型の装置に限定されない。
【００１６】
基板102は、1層以上の液晶ポリマー(LCP)材料で形成されて良い。液晶ポリマーは、MEMS構造及びマイクロエレクトロニクス基板に使用されるときに、多数の利点を供する。たとえば、その材料は、薄い部分において優れた成形性及び高い熱抵抗を与え、ほぼすべての化学物質、放射線及び燃焼による損傷を受けにくい。
【００１７】
LCPベースのシステム開発に要する時間はまた、半導体ベースのシステムと比較して、顕著に短くできる。
【００１８】
商業上入手可能なLCP材料は、薄いシート又は膜で一般に提供される。その薄いシート又は膜を複数積層させることで、完全な構造を作製することができる。たとえば、基板を構成する1層以上の層に利用できる可能性を有するLCP基板は、ロジャースコーポレーション(Rogers  Corporation)から販売されているR/flex（登録商標）3000シリーズLCP回路材料である。R/flex（登録商標）3000シリーズLCPは、低損失正接で、かつ低吸湿であり、安定した電気特性、機械特性及び寸法特性を維持している。R/flex（登録商標）3000LCPは、50μmの標準厚さで販売されているが、他の厚さで提供されることも同様に可能である。しかし依然として、本発明はこの点で限定されず、広範囲にわたるLCP材料のうちの如何なるものを、この目的のために利用しても良い。
【００１９】
場合によっては、基板102の少なくとも1面に導電性接地面110を有することが望ましいかもしれない。たとえば接地面110は、RF回路が基板102の表面上に形成されるような場合に用いることができる。導電性接地面110はまた、部品をRFの曝露から遮断するため、及び広範囲にわたる他の目的のために利用することが可能である。導電性金属接地面は、基板102との相性の良い導電性金属で形成されて良い。R/flex（登録商標）3000LCP材料は、LCP層上に先に設けられた導電性金属接地面を有した状態で販売されている。しかし依然として、当業者には、接地面が本発明の目的にとって必要ないことが分かる。さらに、以降の説明からより明らかになるように、接地面は膜の一部で有利に省略される。
【００２０】
チェックバルブ集合体100の断面像が図2及び図3に図示されている。図2及び図3に図示されているように、チェックバルブチャンバ104は、複数のLCP膜である、101-1、101-2、101-3及び101-4で形成される。図3では、LCP膜が3層しか図示されていない。しかし、本発明はこの点では限定されず、如何なる層数のLCPが使用されて良いことを理解すべきである。さらに図3では、最底部層101-3は、導電性接地面を含んで良いことを明記できる。しかし当業者は、本発明がこの点で限定されないということをすぐに理解する。その代わりに、数層のLCP膜が、導電性接地面と共に供されても良い。
【００２１】
図示されているように、チェックバルブチャンバは、該チェックバルブチャンバ104と流体のやり取りをする流入ポート106を有して良い。流入ポート106はまた、栓によって良好に密閉するため、バルブシート120をも有して良い。バルブシートは、栓114が良好な密閉状態を形成するために、栓114の形状の少なくとも一部に一致する外形又は表面を画定して良い。
【００２２】
チェックバルブチャンバ104と流体のやり取りをする、少なくとも1層の流出ポート108もまた供される。2つ以上の流出ポート108が供される場合、マニホールド109は、複数の流路107を供して良い。複数の流路107は、両方の流出ポート108に共通の出力導管112を供することを可能にする。その結果、1つの出力ポートが何らかの理由で遮断される場合、流体は、もう一方の流出ポートを介して、流出ポート導管112へ向かって流れ続けることができる。
【００２３】
栓114は、LCP膜101-1、LCP膜101-2及びLCP膜101-3を組み合わせる過程の間で、チェックバルブチャンバ104内部に設けられて良い。栓114は、流入ポート106を画定する開口部よりも少なくともある程度大きくなるように形成されるのが好ましい。栓114は、該栓114が流入ポート106の反対に向かうときに、近接して適合した密閉状態を形成できるような如何なる形状を有することができるように有利に形成されて良い。たとえば、この目的のために球形状が利用されて良い。球形状にすることで、栓が流入ポート106に向かって流されるときに、その向きに関係なく、当該栓は流入ポート106を遮断することが可能となる。栓がその向きに関係なく適切な密閉状態を形成するため、球形状の栓114は有利になりうる。しかし依然として、栓は他の形状を有することが可能で、かつ適切な密閉状態を形成できる。
【００２４】
栓114は、LCP膜101-1、LCP膜101-2、LCP膜101-3、LCP膜101-4、及び、装置で使用することが意図される流体とも相性の良い材料で形成されて良い。たとえば栓114は、金属、ガラス又はポリマーで形成されて良い。栓はLCPで形成されることが望ましい場合があるだろうし、セラミックス材料又は低温同時焼成セラミックス(LTCC)で形成されるのが望ましい場合があるかもしれない。その場合、栓がチェックバルブチャンバ104内部に設けられる前に、栓を焼成して、必要な形状にして良い。
【００２５】
ここで図2及び図4を参照すると、栓114の動きを制限するために、案内構造116が任意で、チェックバルブチャンバ内に供されて良い。案内構造116は、複数の機能を実行して良い。たとえば、非球形状の栓が使用される場合では、案内構造116は、栓114を所望の向きに維持することで、流入ポート106に密閉状態を形成して良い。案内構造はまた、流体が順方向、つまり、流入ポートから流出ポートへ流れるときに、栓が流出ポート108を密閉できないことを保証するように、栓114が動く範囲を制限するのに用いられても良い。案内構造が用いられる場合、流体が順方向を流れるときに、流出ポートが栓によって遮断される恐れがないのであれば、2つ以上の流出ポートの必要がなくなるだろう。
【００２６】
再度図1-図5を参照すると、チェックバルブチャンバ104が流入ポート106へ向かう方向に内部で先細るように、チェックバルブチャンバ104は先細りする外形を有して良い。先細りする外形は、流体が流出ポート108から流入ポート106へ逆流するときに、栓114が、流入ポート106へ向かうことを保証するのに有用である。しかし依然として、当業者には、チェックバルブチャンバが他の形状も同様にとることが可能であることが分かる。如何なる場合であれ、一旦、チェックバルブチャンバを形成する栓114、LCP膜101-1、LCP膜101-2及びLCP膜101-3が図示されているように集合すると、これらはすぐに積層されて1つになり、完全なチェックバルブ集合体が形成される。
【００２７】
ここで図5A及び図5Bを参照すると、流体が順方向に流れることで、栓114がバルブシート120から離れるのに気づくことができるだろう。案内構造116が、図2に図示されているように供されている場合、栓は、流出ポート108が見えなくなるように、案内構造へ入り込んで良い。あるいはその代わりに、案内構造116が供されない場合、栓114は図5A及び図5Aに図示されているように、チャンバ内を自由に動き、流出ポ―トの1つに留まることができる。しかし依然として、2つの流出ポート108が供され、かつマニホールド109は、流れをいずれかの流出ポート108から流出導管112へ導くので、流体は順方向では自由に流れて良い。
【００２８】
チェックバルブは図5Bに図示されているように、流体の逆流を防止することが可能である。チェックバルブが設置されている流体系での条件により、流体が図5Bに図示されている方向を流れる場合、栓114は流入ポートへ向かい、最終的にはバルブシート120に留まる。その後、流体の逆流が防止され、流体の流れが、図5Aに図示された方向に戻るまで、栓114は本来の位置に収まらない。
【実施例２】
【００２９】
図6-図8は、LCP基板602に集積されたチェックバルブ集合体600の代替構成を図示している。図1-図5の実施例と同様に、チェックバルブ集合体600は、複数のLCP膜である601-1、601-2、601-3、601-4、601-5、601-6、及び光学伝導性の接地面610を有して良い。図1-図5の実施例と同様に、数層のLCP層を用いて良く、本発明は特定の層数に限定されない。
【００３０】
LCP層601-1、LCP層601-2、LCP層601-3、LCP層601-4、LCP層601-5及びLCP層601-6は、少なくとも1つの流入ポート606及び少なくとも1つの流出ポート608を有するチェックバルブチャンバ604を画定することが可能である。入力ポートと流体のやり取りをするのに入力導管603が、及び出力ポートと流体のやり取りをするのに出力導管605がそれぞれ供されて良い。流入ポート606はまた、バルブシート620をも有して良い。バルブシートは、栓614が良好な密閉状態を形成するために、栓614の形状の少なくとも一部に一致する外形又は表面を画定して良い。
【００３１】
栓614は、LCP膜を組み合わせる間、チェックバルブチャンバ604内部に設けられて良い。栓614は、チャンバを形成するLCP層が積層された後、流入ポート606を画定する開口部よりも少なくともある程度大きくなるように形成されるのが好ましい。栓114は、該栓614が流入ポート606の反対に向かって流されるときに、近接して適合した密閉状態を形成できるような如何なる形状を有することができるように有利に形成されて良い。たとえば、この目的のために球又は平行四辺形の形状が利用されて良い。球形状にすることで、栓が流入ポート606に向かうときに、その向きに関係なく、当該栓は流入ポート606を遮断することが可能となる。平行四辺形の形状、それが栓を形成するのに用いられる場合、は、こぶ(nub)616を有して良い。こぶ616は栓を流入ポートの中心にするのを補助し、良好な密閉状態を供することができる。しかし依然として当業者には、栓616は他の形状を有することが可能で、かつ適切な密閉状態を形成できることがすぐ分かる。
【００３２】
ここで図7及び図8を参照すると、栓614の動きを制限するために、案内構造612が任意で、チェックバルブチャンバ内に供されて良い。案内構造612は、複数の機能を実行して良い。たとえば、非球形状の栓が使用される場合では、案内構造612は、栓614を所望の向きに維持することで、流入ポート606に密閉状態を形成して良い。案内構造はまた、流体が順方向、つまり、流入ポートから流出ポートへ流れるときに、栓が流出ポート608を密閉できないことを保証するように、栓614が動く範囲を制限するのに用いられても良い。
【００３３】
図7A-図7B及び図8では、案内構造612は、チェックバルブチャンバ604の内部表面に沿って画定される一連の隆線構造(ridge)として形成される。その隆線は、栓を正しい位置に保持しながら、流体が、チェックバルブチャンバの壁と栓の外表面との間を流れることができることを保証する。しかし依然として当業者には、本発明がその点では限定されないということがすぐに分かる。その代わりに、流体が、図7Aに図示された順方向に流れることができるように、栓614が適切に留まるのであれば、栓614が動く範囲を制限するのに適切な構造がチェックバルブチャンバ内部に画定されて良い。
【００３４】
さらに、反転した向きでのチェックバルブの動作を補助するため、栓614と層601-1との間にスペーサ613を有するのは好都合と思われる。図7A及び図7Bに図示されているように、スペーサ613は、層601-1及び層601-2の一部として、又は栓614の一部として形成されて良い。スペーサは、背圧がかかるときに、栓に流体圧力をかけることを可能にする。
【００３５】
栓614は、LCP膜601-1、LCP膜601-2、LCP膜601-3、LCP膜601-4、及び、装置で使用することが意図される流体とも相性の良い材料で形成されて良い。たとえば栓614は、金属、ガラス又はポリマーで形成されて良い。栓はLCPで形成されることが望ましい場合があるだろうし、セラミックス材料又は低温同時焼成セラミックス(LTCC)で形成されるのが望ましい場合があるかもしれない。その場合、栓がチェックバルブチャンバ104内部に設けられる前に、栓を焼成して、必要な形状にして良い。如何なる場合であれ、一旦、栓614、及びチェックバルブチャンバを形成するLCP膜の層が図示されているように集合すると、これらはすぐに積層されて1つになり、完全なチェックバルブ集合体が形成される。
【００３６】
ここで図7A及び図7Bを参照すると、流体が順方向に流れることで、栓614がバルブシート620から離れるのに気づくことができるだろう。案内構造612は、図7Aに図示されているように流出ポート608を塞ぐように、栓614を案内できることを保証する。しかし依然として、案内構造によって形成される隆線構造が、栓614の外部周囲の周りの流路を画定するため、流体は順方向に自由に動くことができる。
【００３７】
チェックバルブ600は、図7Bに図示されているように、流体が逆流するのを防ぐことができる。チェックバルブが設置されている流体系での条件により、流体が図7Bに図示されている方向を流れる場合、栓614は流入ポート606へ向かい、最終的にはバルブシート620に留まる。その後、流体の逆流が防止され、流体の流れが、図7Aに図示された方向に戻るまで、栓614は本来の位置に収まらない。明らかに、図7A-図7B及び図8のチェックバルブの構成が図示したように配向している場合、流体が図7Aに図示されているような順方向に流れない場合には、引力によって栓614は流入ポート606へ向かう。従って、流体が順方向に流れないときには、チェックバルブは通常、閉じられた位置である。このことは、一部の用途については利点となりうる。
【実施例３】
【００３８】
ここで図9を参照すると、本明細書で述べてきたチェックバルブ集合体の製造方法が詳細に説明されている。本製造法は、工程902において、少なくとも1層のLCP層からLCP材料の選択部分を除去することによって開始して良い。LCP層のその選択部分は、その部分を除去するのに適切な方法によってミリングされて良い。本明細書で用いられているように、ミリングするとは、切断、ドリルで穴を開けること、パンチ穴を開けること、エッチング、研磨(grinding)、又は、LCP層を形成する材料の一部の除去、を意味する。さらに、そのようなミリングは、LCP膜の特定領域内部でのLCP膜厚の全部又は一部を除去する工程を含んで良い。材料をすべて除去することで、LCP膜中に貫通穴を形成することができる。その一方、材料の一部を除去することで、膜を完全に貫通しないチャネルすなわち穴を画定できる。
【００３９】
層101-1、層101-2、層101-3、層601-1、層601-2、層601-3、層601-4、層601-5及び層601-6のうちの1層以上が、説明したようにミリングされることで、各導管の一部、流入ポート、流出ポート又はチェックバルブチャンバが画定されて良い。LCPが、水酸化カリウム(KOH)以外の物質による、化学ミリングすなわちエッチングに対して強い耐性を有するので、ミリング工程を実行するのに、他の方法が都合良く用いられて良い。一の実施例に従うと、1層以上のLCP層をミリングする工程は、レーザーマイクロマシニング技術によって実行されて良い。たとえば、エキシマ、CO2及びYAGレーザーがこの目的のために使用されて良い。たとえ質の高い切断、狭い切り口及び速いLCPの切断速度のため、モードロックレーザーが現在では好適であっても、レーザーは、Qスイッチレーザー又はモードロックレーザーであって良い。しかし依然として、本発明はその点では限定されず、LCP層に穴を開け、かつミリングするのに他の適切なレーザーが使用されて良い。
【００４０】
機械的に穴を開ける方法、及び機械的に切断する方法が、本明細書で述べられているような各LCP層を形成するのに用いられても良い。しかし、LCP材料は熱可塑性であるため、当業者は、側面を過熱させないようにマシニングパラメータを選択しなければならないことを分かっている。
【００４１】
一旦、1層以上のLCP膜が説明されたようにミリングされると、それぞれの層は、工程904において他の層と結合し、積層構造を形成することができる。積層構造は、複数のLCP材料からなる層を有して良い。その複数のLCP材料は、本明細書で述べたように、チェックバルブチャンバ104及び604を少なくとも部分的に画定する。たとえば積層構造は、図1-図5又は図6-図8のところで述べた複数の層を有して良い。上述したように、設けられた栓が逆流する流体の流れを遮断するのであれば、チェックバルブチャンバの正確な形状、大きさ及び場所は、特定の大きさ、形状又は場所の構造に限定されない。
【００４２】
たとえば、図1-図5では、LCP層101-1及びLCP層101-3が集合することで、流入ポート106、流出ポート108及びチェックバルブチャンバ104を形成して良い。同様に、図6-図8では、LCP層601-3、LCP層601-4、LCP層601-5及びLCP層101-6が集合することで、流入ポート606、流出ポート608及びチェックバルブチャンバ604を部分的に形成して良い。
【００４３】
工程906において、一旦チャンバ104及び604が少なくとも部分的に画定されると、栓114及び614は、チェックバルブチャンバ内に設けられて良い。それに続いて工程908では、チェックバルブチャンバ及びポートを完成させ、かつ封じるのに必要なものとして、1層以上の付加的なLCP層が積層構造に付加されて良い。
【００４４】
前述の方法の利点の1つは、積層過程すなわち層を接合する過程中に、チェックバルブ集合体を残りの流体システムと一体化するように形成することが可能なことである。その結果としてのシステムは小型で、安価に製造可能で、かつ良好な信頼性を有する可能性を与える。
【００４５】
LCP積層構造の積層は、工程910において、従来技術を用いることによって実行されて良い。複数のLCP層は、商業的に入手可能な接合膜を用いて接合されて一緒になって良い。たとえば、複数のそのような接合膜は、ロジャースコーポレーションによって販売されている。開口空洞を維持するため、選択的積層法が使用されなければならない。たとえば、レーザー溶接システム又は選択的加熱プレスがこの目的のために使用されて良い。あるいはその代わりに、犠牲充填物(sacrificial  filler)が、チェックバルブ、チャネル又はポート内に設けられて良い。LCP積層構造を形成する層が積層された後、犠牲充填物は分解されて良い。LCP積層構造が集合した後、積層された層は、良好に温度制御されたプレスサイクルで処理されて良い。
【００４６】
たとえば、R/flex（登録商標）3000回路材料が使用される場合、集合したLCP積層構造は、150℃、20分間の熱油真空プレスでプレスされて良い。そこで温度は、290℃に到達するまで、毎分5℃の上昇速度で昇温されて良い。積層構造が30分間浸されていることで、290℃に到達することが可能となる。その後温度は、150℃以下に到達するまで、毎分5℃の下降速度で降温されて良い。処理中の圧力は、最初の工程である加熱サイクルの間では約0.689[MPa]に維持されて良く、冷却過程の間に温度が250℃に到達するときには、1.38[MPa]に昇圧させて良い。温度が150℃未満のときに、積層構造はプレスから除去されて良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を理解する上で有用な、マイクロ流体チェックバルブの斜視図である。
【図２】線2-2に沿った図1のチェックバルブの断面図である。
【図３】線3-3に沿った図1のチェックバルブの断面図である。
【図４】線4-4に沿った図1のチェックバルブの断面図である。
【図５Ａ】流体が第1方向に流れているときの、線2-2に沿った図1のチェックバルブの断面図である。
【図５Ｂ】流体が第2方向、すなわち逆流する方向に流れているときの、線2-2に沿った図1のチェックバルブの断面図である。
【図６】本発明を理解する上で有用な、マイクロ流体チェックバルブの代替実施例の斜視図である。
【図７Ａ】図6のマイクロ流体チェックバルブの動作を理解する上で有用な、一連の図である。
【図７Ｂ】図6のマイクロ流体チェックバルブの動作を理解する上で有用な、一連の図である。
【図８】線8-8に沿った、図6のマイクロ流体チェックバルブの断面図である。
【図９】マイクロ流体システムにチェックバルブを埋め込む処理を理解する上で有用な、マイクロ流体チェックバルブの代替実施例のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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