(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノポアを用いた遺伝子解析方法に用いられる遺伝子解析用配線基板であって、第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の上面にマトリックス状に配設された銅から成る複数の検出用電極と、前記第１の絶縁層上に積層されており、前記検出用電極を底面とする検出用凹部が形成されているとともに、ナノポアを有する膜が前記凹部を覆うようにして被着される第２の絶縁層と、前記検出用凹部内に露出する前記検出用電極の全面および該検出用電極上から前記検出用凹部の側壁の途中の高さまでの領域を被覆するめっき金属層とを具備して成ることを特徴とする遺伝子解析用配線基板。
【請求項２】
前記めっき金属層は、厚みが２〜１０μｍのニッケルめっき層と厚みが０．０２〜０．１μｍの金めっき層とを順次被着させものから成ることを特徴とする請求項１記載の遺伝子解析用配線基板。
【請求項３】
前記めっき金属層が前記検出用電極上から前記検出用凹部側壁の途中まで覆う高さが２μｍ以上であることを特徴とする請求項１のまたは２に記載の遺伝子解析用配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子を解析するために用いれらる遺伝子解析用配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子を解析する技術は、急速な進歩を遂げている。このような遺伝子を解析する技術の中で、ナノポアを用いた遺伝子の解析方法が注目されている。このナノポアを用いた遺伝子の解析方法は、遺伝子の分子よりも僅かに大きなサイズの細孔であるナノポアを遺伝子が通過する際の電流の変化を検出して塩基配列を読み取るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４２１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ナノポアを用いた遺伝子の解析方法に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の遺伝子解析用配線基板は、ナノポアを用いた遺伝子解析方法に用いられる遺伝子解析用配線基板であって、第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の上面にマトリックス状に配設された銅から成る複数の検出用電極と、前記第１の絶縁層上に積層されており、前記検出用電極を底面とする検出用凹部が形成されているとともに、ナノポアを有する膜が前記凹部を覆うようにして被着される第２の絶縁層と、前記検出用凹部内に露出する前記検出用電極の全面および該検出用電極上から前記検出用凹部の側壁の途中の高さまでの領域を被覆するめっき金属層とを具備して成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の遺伝子解析用配線基板によれば、検出用凹部内に露出する検出用電極の全面およびその検出用電極上から検出用凹部の側壁の途中の高さまでの領域を被覆するめっき金属層を具備していることから、検出用電極から検出用凹部内への不要な銅イオンの溶出を防止することができ、それによりナノポアを用いた遺伝子の解析方法に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の遺伝子解析用配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す遺伝子解析用配線基板の上面図である。
【図３】図３は、図１に示す遺伝子解析用配線基板の要部拡大断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明の遺伝子解析用配線基板の実施形態の一例を図１、図２を基にして説明する。図１に示すように、本例の遺伝子解析用配線基板は、コア基板１の上下面に絶縁層２および絶縁層３を積層して成る。
【０００９】
コア基板１は、例えばガラス繊維束を縦横に織ったガラスクロスにビスマレイミドトリアジン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。コア基板１の厚みは１００〜１０００μｍ程度であり、コア基板１の上面から下面にかけては直径が１００〜３００μｍ程度のスルーホール４が形成されている。
【００１０】
コア基板１の上下面およびスルーホール４の内壁にはコア導体層５が被着されている。コア導体層５は、例えば厚みが５〜２５μｍ程度の銅箔や銅めっき層等の良導電性の金属材料から成る。さらに、コア導体層５が被着されたスルーホール４の内部はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る孔埋め樹脂６が充填されている。
【００１１】
このようなコア基板１は、以下のようにして形成される。先ず、ガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁板の上下両面に厚みが５〜３５μｍ程度の銅箔が被着された両面銅張板を準備する。次に、両面銅張板にドリル加工やレーザ加工によりスルーホール４を穿孔する。次に、スルーホール４内をデスミア処理した後、スルーホール４内および上下の銅箔表面に無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着させる。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度、電解銅めっき層の厚みは５〜２５μｍ程度とする。次に、電解銅めっき層が施されたスルーホール４の内部に孔埋め樹脂６を充填する。孔埋め樹脂６の充填は、ペースト状の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法によりスルーホール４内に充填した後、それを熱硬化させることにより行なう。充填された孔埋め樹脂６は、その上下端を上下面の銅めっき層とともに研磨することにより平坦化する。次に、平坦化された孔埋め樹脂６の上下端面および上下面の銅めっき層上に無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着する。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度、電解銅めっき層の厚みは５〜２５μｍ程度とする。最後に、銅箔およびその上の銅めっき層を周知のサブトラクティブ法によりパターン加工してコア導体層５を形成することによりコア基板１を得る。
【００１２】
絶縁層２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料から成る。絶縁層２の厚みは３０〜５０μｍ程度であり、絶縁層２の上面から下面にかけては直径が５０〜１００μｍ程度のビアホール７が形成されている。このような絶縁層２は、例えば以下のようにして形成される。まず、コア基板１の上下面に熱硬化性の樹脂フィルムを積層する。積層には真空プレス機を用いる。樹脂フィルムは、未硬化の熱硬化性樹脂成分と無機絶縁フィラーとを含んでいる。最後に、樹脂フィルムを熱硬化させた後、その表面からレーザ加工を施してビアホール７を穿孔することにより絶縁層２が形成される。なお、ビアホール７を穿孔した後は、必要に応じてデスミア処理やソフトエッチング処理を施す。
【００１３】
絶縁層２の表面およびビアホール７内には導体層８が被着されている。導体層８は、厚みが５〜２５μｍ程度の銅めっき層から成る。導体層８の一部は、上面側の絶縁層２の表面において遺伝子の塩基配列に応じた電流を検出するための検出用電極９を形成している。検出用電極９は直径が５０〜１００μｍ程度の円形であり、図２に示すように、１００〜２００μｍ程度のピッチでマトリックス状に配設されている。また、導体層８の一部は、上下両方の絶縁層２の表面において外部の分析装置に接続される外部接続端子１０を形成している。これらの検出用電極９と外部接続端子１０とは、所定のもの同士が導体層８やコア導体層５を介して互いに電気的に接続されている。
【００１４】
このような導体層８は、以下のようにして形成される。まず、絶縁層２の表面およびビアホール７内に、無電解銅めっき層を被着させる。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度とする。次に、無電解銅めっき層の上に、導体層８のパターンに対応した開口部を有するめっきレジスト層を被着する。めっきレジスト層は感光性を有する熱硬化性の樹脂フィルムを無電解銅めっき層上に貼着するとともに周知のフォトリソグラフィ技術を採用して所定のパターンに露光および現像することにより形成する。次にめっきレジスト層の開口内に露出する無電解銅めっき層の上に電解銅めっき層を被着する。電解銅めっき層の厚みは、５〜２５μｍ程度とする。最後に、めっきレジスト層を剥離除去した後、電解銅めっき層から露出する無電解銅めっき層をエッチング除去することにより導体層８が形成される。
【００１５】
絶縁層３は、絶縁層２と同じ電気絶縁材料あるいは異なる絶縁材料から成る。絶縁層３の厚みは、２０〜３０μｍ程度であり、絶縁層２よりも５〜２５μｍ程度薄い。絶縁層３には、検出用電極９を底面とする検出用凹部１１がレーザ加工により形成されている。検出用凹部１１の開口径は３０〜５０μｍ程度である。さらに絶縁層３には、外部接続端子１０を露出させる窓部１２が形成されている。窓部１２は外部接続端子１０を露出させるのに十分な大きさに形成されている。
【００１６】
このような絶縁層３は、以下のようにして形成される。先ず、導体層８が被着された絶縁層２の表面に感光性を有する熱硬化性の樹脂層を積層する。積層には樹脂ペーストを塗布した後に乾燥させる方法と、樹脂フィルムを真空プレス機を用いて貼着する方法とがある。次に、積層された感光性の樹脂層にフォトリソグラフィ技術を採用して検出用凹部１１および窓部１２を有するように露光および現像処理を施し、最後に、樹脂層を熱硬化させることにより絶縁層３が形成される。あるいは、絶縁層２の表面に熱硬化性の樹脂フィルムを貼着して熱硬化させた後、その表面からレーザ加工を施して検出用凹部１１および窓部１２を形成することにより絶縁層３が形成される。
【００１７】
そして、本例の遺伝子解析用配線基板によれば、図３に要部拡大断面模式図で示すように、検出用凹部１１を覆うようにしてナノポアPを有する膜Ｍを被着するとともに遺伝子ＧがナノポアＰを通過する際にその塩基配列に応じて発生する電流を検出し、その電流を外部接続端子１０に接続された外部の解析装置で解析することによって遺伝子Ｇの塩基配列を特定することができる。外部接続端子１０と外部の解析装置との接続は、外部解析装置に外部接続端子１０に対応したソケットを設けておき、そのソケットに外部接続端子１０が形成された端部を挿入することによって行なわれる。
【００１８】
なお、本例の遺伝子解析用配線基板においては、検出用凹部１１内に露出する検出用電極９の全面および検出用電極９上から検出用凹部１１側壁の途中の高さまでの領域を被覆するめっき金属層１３が被着されている。このめっき金属層１３は、例えば厚みが２〜１０μｍのニッケルめっき層と厚みが０．０２〜０．１μｍの金めっき層とを順次被着させた複合めっき層から成り、無電解めっき法により形成されている。具体的には、無電解めっき用の触媒を検出用凹部１１内の検出用電極９の表面および検出用凹部１１側壁の下端部のみに多く付着させた後、触媒が多く付着した部分のみに無電解めっき法によりめっき金属層１３を被着させる方法が採用される。なお、活性の高い触媒液を用いて絶縁層３の表面および検出用凹部１１内に触媒を付着させた後、洗浄により絶縁層３表面の触媒を除去する工程を行なうと、検出用凹部１１の下端部では洗浄液の当たりが弱くなるので、検出用凹部１１内の検出用電極９の表面および検出用凹部１１側壁の下端部のみに触媒を多く付着させることができる。このようなめっき金属層１３を有することによって、検出用凹部１１内に検出用電極９から銅イオンが溶出することを有効に防止している。検出用凹部１１内に銅イオンが溶出すると、遺伝子ＧがナノポアＰを通過する際にその塩基配列に応じて発生する電流を正確に検出することが困難となる。
【００１９】
本発明においては、めっき金属層１３が検出用凹部１１内に露出する検出用電極９の全面および検出用電極９上から検出用凹部１１側壁の途中の高さまでの領域を被覆していることから、検出用凹部１１の底面外周縁における検出用電極９と絶縁層３との境界部をめっき金属層１３により広い幅で覆うことができる。したがって、検出用凹部１１の底面外周縁における検出用電極９と絶縁層３との境界部を通しての検出用電極９からの銅イオンの溶出を極めて効果的に防止することが可能である。
【００２０】
なお、めっき金属層１３をニッケルめっき層およびその上の金めっき層で形成する場合、ニッケルめっき層の厚みが２μｍ未満であると、その上に金めっき層を良好に被着することが困難となり、１０μｍを超えると、そのような厚いニッケルめっき層を形成するのに長時間を要するので基板の生産効率が悪いものとなる。また、金めっき層の厚みが０．０２μｍ未満であると、その下のニッケルめっき層を良好に被覆することができずにニッケルめっき層が酸化してしまう危険性が高くなり、０．１μｍを超えると、金めっき層が必要以上に厚いものとなり、基板の製造コストが高いものとなってしまう。したがって、めっき金属層１３をニッケルめっき層およびその上の金めっき層で形成する場合、ニッケルめっき層の厚みは２〜１０μｍの範囲であるのが好ましく、金めっき層の厚みは０．０２〜０．１μｍの範囲であることが好ましい。
【００２１】
また、めっき金属層１３が検出用電極９上から検出用凹部１１側壁の途中まで覆う高さが２μｍ未満であると、検出用凹部１１の底面外周縁における検出用電極９と絶縁層３との境界部をめっき金属層１３により十分に広い幅で覆うことができずに、検出用凹部１１の底面外周縁における検出用電極９と絶縁層３との境界からの銅イオンの溶出を有効に防止することから困難となる。したがって、めっき金属層１３が検出用電極９上から検出用凹部１１側壁の途中まで覆う高さは２μｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の遺伝子解析用配線基板によれば、めっき金属層１３は、検出用凹部１１内に露出する検出用電極９の全面および検出用電極９上から検出用凹部１１側壁の途中の高さまでの領域を被覆していることから、検出用電極９と絶縁層３とはめっき金属層１３を介さずに直接密着することとなる。したがって、互いに密着性に優れる検出用電極９の銅と絶縁層３の熱硬化性樹脂とが強固に密着する。
【００２３】
なお、検出用凹部１１は、レーザ加工により絶縁層３に形成されている場合、開口径が３０〜５０μｍの微細な検出用凹部１１における寸法精度が高いものとなり、それによりナノポアＰを通過する遺伝子Ｇの塩基配列に応じて発生する電流を正確に検出することができる。したがって検出用凹部１１はレーザ加工により形成されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、絶縁層２と絶縁層３とを同じ絶縁材料で形成すると、基板の反りを低減することができるとともに絶縁層２と絶縁層３との積層を強固なものとすることができる。したがって、絶縁層２と絶縁層３とは、同じ絶縁材料で形成することが好ましい。
【００２５】
また、絶縁層３の厚みを絶縁層２の厚みよりも薄くすると、絶縁層３にレーザ加工により微細で寸法制度に優れる検出用凹部を容易に形成することができる。したがって、絶縁層３の厚みを絶縁層２の厚みよりも薄くすることが好ましい。
【００２６】
またさらに、絶縁層２と絶縁層３との間に、少なくとも外部接続用端子１０を投影した部分を占有するダミーの電極１４を配設すると、外部接続用端子１０における平坦性を良好に保つことができ、それにより外部との接続をより確実なものとすることができる。したがって、絶縁層２と絶縁層３との間に、少なくとも外部接続用端子１０を投影した部分を占有するダミーの電極１４を配設することが好ましい。
【００２７】
かくして、本発明によれば、ナノポアを用いた遺伝子の解析方法に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板を提供することができる。なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能であり、例えば上述した一例では、めっき金属層１３をニッケルめっき層および金めっき層を順次被着させたもので形成したが、めっき金属層１３は、ニッケルめっき層およびパラジウムめっき層および金めっき層を順次被着させたものであっもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の遺伝子解析用配線基板は、遺伝子以外の物質の解析についても利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
２    第１の絶縁層
３    第２の絶縁層
９    検出用電極
１１  検出用凹部
１３  めっき金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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