(57)【要約】  実施形態の態様は、マイクロ流体チップ、およびマイクロ流体チップの製造方法に関する。マイクロ流体チップは、マイクロ流体チップ上に存在するセンサデバイスを含み得て、センサ面は、化学センサを有するとともに裏面は裏面電極を含み、化学センサは、ビアにより裏面電極へ電気的に連結される、センサデバイスと、マイクロ流体チップ内のマイクロ流体チャネルであって、センサデバイスのセンサ面はマイクロ流体チャネルに面している、マイクロ流体チャネルと、裏面電極へ電気的に接続される金属コンタクトと、を備える。
2021501305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップ上に存在するセンサデバイスであって、前記センサデバイスは、センサ面および裏面を有する含むシリコン基板を有し、前記センサ面は化学センサを有するとともに前記裏面は裏面電極を有し、前記化学センサはシリコン貫通ビアにより前記裏面電極へ電気的に連結され、前記シリコン貫通ビアは前記化学センサへ物理的および電気的に接続され、前記シリコン貫通ビアは前記化学センサから前記シリコン基板を通って前記裏面へ向かって延び、前記シリコン貫通ビアは前記化学センサを前記裏面電極へと電気的に接続する、センサデバイスと、
前記マイクロ流体チップ内のマイクロ流体チャネルであって、前記センサデバイスの前記センサ面は前記マイクロ流体チャネルに面している、マイクロ流体チャネルと、
前記マイクロ流体チップ上に存在するプリント回路基板であって、前記プリント回路基板は、上面と底面を有し、前記底面は前記マイクロ流体チップと接触しており、前記上面は電気コンタクトを有する、前記マイクロ流体チップ上に存在するプリント回路基板とを備え、
前記電気コンタクトは、前記裏面電極へ電気的に接続される、
システム。
【請求項２】
前記センサデバイスは、イオン選択センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサのうちの１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサデバイスの裏面および前記電気コンタクトを被覆する封入材をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記マイクロ流体チップは、流体入口と、前記流体入口の下流の流体出口を有し、前記システムは、前記センサデバイスから下流の参照電極をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
センサダイを備え、前記センサデバイスは複数のセンサデバイスを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記マイクロ流体チップは、切り欠き部を備え、前記切り欠き部は、棚状部を有し、前記センサデバイスは、前記切り欠き部の棚状部へしっかりと固着される、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記電気コンタクトへ電気的に接続されるとともに、前記電気コンタクトを前記裏面電極へ電気的に接続するワイヤをさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記電気コンタクトは、ポゴピン電気的インターフェイスを備える、請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記電気コンタクトは、金バンプ、圧力コンタクト、またはワイヤボンドのうちの１つを備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記マイクロ流体チップは、流体入口と、前記流体入口の下流の流体出口とを有し、前記センサデバイスが第１センサデバイスであって、前記マイクロ流体チップが前記第１センサデバイスの下流に第２センサデバイスをさらに有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１センサデバイスは、電位差測定センサまたは電流測定センサのうちの１つを有し、かつ、前記第２センサデバイスが電流測定センサまたは電位差測定センサのうちの１つをそれぞれ有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記マイクロ流体チップはクランピング構造を有し、前記クランピング構造は、前記センサデバイスのメンブレンと係合するように少なくとも１つの立ち上がり部を有して前記センサデバイスを前記マイクロ流体チップへ固定する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記マイクロ流体チャネルは前記センサデバイスの下に配置される蛇行形状のチャネルを有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
センサデバイスを備える、マイクロ流体システムを形成する方法であって、前記方法は、
マイクロ流体チップを設ける段階であって、前記マイクロ流体チップはセンサデバイス取付面を有し、前記センサデバイス取付面は、マイクロ流体チャネルを示すネガティブな空間と、前記マイクロ流体チャネルの上方に存在する棚状部とを含む、マイクロ流体チップを設ける段階と、
接着剤を前記棚状部に設ける段階と、
センサデバイスを前記棚状部上に設けるとともに前記センサデバイスを前記接着剤により前記棚状部に固定する段階であって、前記センサデバイスはセンサ面および裏面を有し、前記センサデバイスは、前記センサ面が前記マイクロ流体チャネルに面して前記棚状部上に配置される、前記センサデバイスを前記棚状部上に設けるとともに前記センサデバイスを前記接着剤により前記棚状部に固定する段階と、
前記マイクロ流体チップ上にプリント回路基板を設ける段階であって、前記プリント回路基板は電気コンタクトパッドを有する、前記マイクロ流体チップ上にプリント回路基板を設ける段階と、
前記センサデバイス上の裏面電極をワイヤボンド付きの前記電気コンタクトパッドに電気的に接続する段階と、
前記センサデバイス、前記電気コンタクトパッド、およびワイヤボンドの上に、封入材を設ける段階と、を備える、
マイクロ流体システムを形成する方法。
【請求項１５】
前記裏面電極は、前記センサデバイスの前記センサ面上のセンサに電気的に連結される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記センサ面は、化学センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサのうちの１つを備える、請求項１４または１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロ流体チップ、とりわけ、センサへの電気コンタクトを製造するための、裏面コンタクトを有する化学センサダイ付きのマイクロ流体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学センサは半導体技術を用いて製造することができる。半導体製造の使用により、化学センサのサイズの縮小および化学センサの大量製造が可能となり、各センサの単価の低減が可能となる。より一般的には、半導体製造を使用してセンサを製造することで、電気回路におけるものと同じまたは類似の利点、つまり、１センサあたりの低コスト、小サイズ、および高い再現可能挙動を生み出す。
【０００３】
半導体製造技術は、センサが小型化され得て良好に制御された特性を有するものとなるよう、層厚と横寸法の精密な制御を提供する。センサを小さくすることにより、サンプルの量を小さくすることができる（これは水の試験においては必ずしも重要ではないが、他の溶液、たとえば新生児の血液サンプルの試験においては重要となる場合がある）。しかし、センサの操作には、複数のサンプル間でのすすぎ、制御された溶液内での保管、および参照溶液とのカリブレーションも必要である。これらすべての溶液の量は、これらがシリコン基板上にあるため、センサが小型化されれば少なくすることができる。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態の態様は、マイクロ流体チップ上に存在するセンサデバイスを含み、センサデバイスは、センサ面および裏面を有する基板を含み、センサ面は化学センサを有するとともに裏面は裏面電極を含み、化学センサはビアにより裏面電極へ電気的に連結される、センサデバイスと、マイクロ流体チップ内のマイクロ流体チャネルであって、センサデバイスのセンサ面はマイクロ流体チャネルに面している、マイクロ流体チャネルと、裏面電極へ電気的に接続される金属コンタクトと、を備える、マイクロ流体チップに関する。
【０００５】
実施形態の態様は、センサデバイスを含む、マイクロ流体システムを形成する方法であって、方法は、マイクロ流体チップを設ける段階であって、マイクロ流体チップはセンサデバイス取付面を含み、センサデバイス取付面は、マイクロ流体チャネルを示すネガティブな空間と、マイクロ流体チャネル上に存在する棚状部とを含む、マイクロ流体チップを設ける段階と、接着剤を棚状部に設ける段階と、センサデバイスを棚状部に設け、センサデバイスを棚状部に接着剤により固定する段階であって、センサデバイスはセンサ面および裏面を備え、センサデバイスは、センサ面がマイクロ流体チャネルに面して棚状部上に配置される、固定する段階と、センサデバイスの裏面電極を二次電極に電気的に接続する段階と、センサデバイス、プリント回路基板上の電気コンタクト、およびワイヤボンドの上に封入材を設ける段階と、を含む方法に関する。
【０００６】
いくつかの実施形態においては、センサデバイスは、イオン選択センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサのうちの１つを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態においては、センサデバイスは、裏面電極をセンサ面上のセンサ面電極へ電気的に接続するシリコン貫通ビアを含んでよい。
【０００８】
実施形態は、センサデバイスの裏面および金属コンタクトを被覆する封入材をも含んでよい。
【０００９】
実施形態は、マイクロ流体チャネルにおける、センサダイから下流の参照電極をも含んでよい。
【００１０】
実施形態は、センサダイをも含んでよく、センサダイは複数のセンサデバイスを含む。
【００１１】
いくつかの実施形態においては、マイクロ流体チップは切り欠き部を含み、切り欠き部は棚状部を含み、センサデバイスは切り欠き部の棚状部へしっかりと固着される。
【００１２】
実施形態は、プリント回路基板（ＰＣＢ）をも含んでよく、ＰＣＢは電気コンタクトを含み、金属コンタクトは、ＰＣＢの電気コンタクトへ電気的に接続されるとともにＰＣＢの電気コンタクトを裏面電極へ電気的に接続するワイヤを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態においては、金属コンタクトは、ポゴピン電気的インターフェイス、金バンプ、圧力コンタクト、またはワイヤボンドの１または複数を含む。
【００１４】
いくつかの実施形態においては、センサデバイスは第１センサデバイスであり、マイクロ流体チップが、第１センサデバイスの下流に第２センサデバイスをさらに含む。
【００１５】
いくつかの実施形態においては、第１センサデバイスが電位差測定センサまたは電流測定センサのうちの１つを含み、かつ、第２センサデバイスが電流測定センサまたは電位差測定センサのうちの１つをそれぞれ含む。
【００１６】
いくつかの実施形態においては、マイクロ流体チップはクランピング構造を含み、クランピング構造は、センサデバイスのメンブレンと係合するように少なくとも１つの立ち上がり部を含んでセンサデバイスをマイクロ流体チップへ固定する。
【００１７】
いくつかの実施形態においては、マイクロ流体チャネルは、センサデバイスよりの下に配置される蛇行形状のチャネルを含む。
【００１８】
実施形態は、マイクロ流体チップ上にプリント回路基板を設ける段階を含んでよく、プリント回路基板は電気コンタクトパッドをも含み、センサデバイス上の裏面電極を二次電極に電気的に接続する段階は、裏面電極を電気コンタクトパッドにワイヤボンディングする段階をさらに含む。
【００１９】
いくつかの実施形態においては、裏面電極は、センサデバイスのセンサ面上のセンサに電気的に連結される。
【００２０】
いくつかの実施形態においては、センサ面は、化学センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサのうちの１つを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示の実施形態によるセンサデバイスの概略図である。
【００２２】
【図２Ａ】本開示の実施形態による、重合体メンブレンを含むセンサデバイスの概略図である。
【００２３】
【図２Ｂ】本開示の実施形態による、複数のセンサデバイスを含むセンサダイの概略図である。
【００２４】
【図３】本開示の実施形態による、センサデバイスの上面図の概略図である。
【００２５】
【図４】本開示の実施形態による、複数の流体チャネルアクセス領域を含むマイクロ流体チップの一部分の上面図の概略図である。
【００２６】
【図５】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの一部分の断面図の概略図である。
【００２７】
【図６Ａ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの側断面図の概略図である。
【００２８】
【図６Ｂ】本開示の実施形態による、図６Ａのマイクロ流体チップの拡大図の概略図である。
【００２９】
【図６Ｃ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップへクランプされたセンサダイの側断面図の概略図である。
【００３０】
【図６Ｄ】本開示の実施形態による、図６Ｃのマイクロ流体チップへクランプされたセンサダイの拡大図の概略図である。
【００３１】
【図７Ａ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの側断面図の概略図である。
【００３２】
【図７Ｂ】本開示の実施形態による、図７Ａのマイクロ流体チップの拡大図の概略図である。
【００３３】
【図７Ｃ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップへクランプされたセンサダイの側断面図の概略図である。
【００３４】
【図７Ｄ】本開示の実施形態による、図７Ｃのマイクロ流体チップへクランプされたセンサダイの拡大図の概略図である。
【００３５】
【図８Ａ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの側断面図の概略図である。
【００３６】
【図８Ｂ】本開示の実施形態による、図８Ａのマイクロ流体チップの拡大図の概略図である。
【００３７】
【図９Ａ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップへクランプされるとともにプリント回路基板に電気的に連結されたセンサダイの側断面図の概略図である。
【００３８】
【図９Ｂ】本開示の実施形態による、図９Ａの、マイクロ流体チップへクランプされるとともにプリント回路基板に電気的に連結されたセンサダイの上面図の概略図である。
【００３９】
【図１０Ａ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップへクランプされるとともにネジによりマイクロ流体チップに固定されたセンサダイの側断面図の概略図である。
【００４０】
【図１０Ｂ】本開示の実施形態による、図１０Ａのマイクロ流体チップへクランプされたセンサダイの上面図の概略図である。
【００４１】
【図１１Ａ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの概略図である。
【００４２】
【図１１Ｂ】本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの概略図の上面図である。
【００４３】
【図１２】本開示の実施形態による、プリント回路基板を含むマイクロ流体チップの概略図である。
【００４４】
【図１３Ａ】本開示の実施形態による、組み立てられたマイクロ流体チップの概略図の上面図である。
【００４５】
【図１３Ｂ】本開示の実施形態による、組み立てられたマイクロ流体チップの概略図の破断側面図である。
【００４６】
【図１４】本開示の実施形態による、完全に露出しているセンサ領域を有するセンサダイを示す、組み立てられたマイクロ流体チップの破断側面図の拡大図である。
【００４７】
【図１５】本開示の実施形態による、クランプされたメンブレンを有するセンサダイを示す、組み立てられたマイクロ流体チップの破断側面図の拡大図である。
【００４８】
【図１６】本開示の実施形態による、参照電極を示す、組み立てられたマイクロ流体チップの破断側面図の拡大図である。
【００４９】
各図は縮尺通りに描かれているものではない。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本開示は、１または複数のセンサ収容領域を横切るマイクロ流体チャネルを含むマイクロ流体チップを説明するものである。１または複数のセンサ収容領域は、イオン選択センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサ、または他のセンサを含むことができる。
【００５１】
本開示のマイクロ流体チップは、チップのおもて面上の電気的接続を使用するのとは対照的に、センサの裏面に電気的接続が作られやすくするものである。おもて面接続は、ワイヤボンド、Ｃ４バンプ、ゼブラストリップの導電ポリマ、ポゴピン等により容易化することができる。これらのタイプの接続はセンサの上に突出し得るため、これらの技術のいずれも、マイクロ流体チャネルの上方にセンサを取り付けることが非現実的となる。接続がチャネルで行われる場合、接続も溶液から分離される必要があり、これによりチャネルのサイズが大きくなるとともにチャネルをすすぐことを困難にしている。
【００５２】
上述のように、マイクロ流体化学分析には、イオン選択センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサ、または他のセンサなどの、異なるタイプのセンサが含まれ得る。上記のそれぞれの化学センサは、センサの裏面上に電気コンタクトの配置をしやすくするシリコン貫通ビアを含み得る。
【００５３】
例としての化学センサが２０１６年７月７日出願の米国特許出願番号第１５／２０４，３７１号に記載されており、そのすべての内容は参照により本明細書に組み入れられる。ウェハ貫通ビアは、溶液から分離されるとともにさまざまな技術のいずれかを用いて電気的接続が実現しやすい、ダイの裏面への電気的アクセスを与える。ウェハ貫通ビアは、センサダイがチャネルの上に取り付けられるように、センサダイのおもて面を平坦にする。平坦なセンサダイは、そのすべての内容が参照により本明細書に組み入れられる、２０１７年４月７日出願の、米国特許出願番号第１５／４８２２７７号に記載されるような手法で、クランプされるかまたは他の方法でマイクロ流体チップへ固定され得る。
【００５４】
図１は、本開示の実施形態によるセンサデバイス１００の概略図である。図１に示される概略図は、縮尺に応じて描かれたものではない。センサデバイス１００は基板１０２を含む。基板１０２は、たとえばシリコン＜１００＞などのシリコン１０４を含み得る。基板１０２は、「センサ面」１０１および「裏面」１０３を含む。センサ面１０１は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層１０６であり得るセンサ面第１パッシベーション層１０６を含み得る。基板の裏面１０３もまた、二酸化ケイ素１０８であり得る裏面パッシベーション層１０８を含み得る。「層」という語が本開示を通じて使用され、これは材料の１または複数の層を含むことを意味するものであって、材料の単層または単一の原子層意味するものに限られない。
【００５５】
シリコン基板１０２は導電性とすべくドープされてもよく、電気的に分離されたドープ領域１１０を含んでもよい。電気的に分離されたドープ領域１１０は、ボロンｐ型ドーパントなどのｐ型ドーパントを含んでもよい。センサデバイス１００は、センサ面電極１１６および裏面電極１１２を含む。電気的に分離されたドープ領域１１０は、センサ面電極１１６を裏面電極１１２と電気的に接続し得るとともに、パッシベーション層（たとえばＳｉＯ２層１０９）により基板の残りの部分から電気的に分離され得る。電気的に分離されたドープ領域１１０はビア１１０（シリコン貫通ビア１１０であり得る）と呼ばれてもよい。
【００５６】
裏面電極１１２は、金属などの導電材料を含み得る。いくつかの実施形態においては、裏面電極１１２は金（Ａｕ）を含んでよい。裏面電極１１２はボンディングパッド１１４によりアクセスされ得る。いくつかの実施形態においては、別の裏面パッシベーション層１１３を裏面電極上に堆積されて裏面１０３を損傷から保護してもよい。裏面パッシベーション層１１３は窒化ケイ素または二酸化ケイ素を含み得る。
【００５７】
センサ面１０１はセンサ面電極１１６を含み得る。ビア１１０はセンサ面電極１１６に物理的および電気的に接続される。センサ面電極は銀（Ａｇ）および塩化銀を含み得る。塩化銀は、内部充填溶液に対して安定した界面電位を有するとともに、望ましいオーミック特性を有する。
【００５８】
いくつかの実施形態においては、ビア１１０は薄い白金ディスク１１８へ電気的および物理的に接続される。白金ディスク１１８は銀により完全に被覆され得る。銀は塩化された表面を有し、それにより銀／塩化銀の電極となる。
【００５９】
センサ面第１パッシベーション層１０６上には、センサ面第２パッシベーション層１２０がある。センサ面第２パッシベーション層１２０は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み得る。例として、センサ面第２パッシベーション層１２０は窒化ケイ素を含み得るか、または窒化ケイ素の上に二酸化ケイ素の層を含み得る。
【００６０】
いくつかの実施形態においては、センサ面第２パッシベーション層１２０上に存在するポリイミドリング構造１２６ａがセンサ面電極１１６に隣接する。ポリイミドリング１２６ａは環状またはほぼ環状であり得て、センサ面電極１１６を取り囲む。
【００６１】
グリッピングトレンチ１２２ａは、ポリイミドリング構造１２６ａに隣接するセンサ面第２パッシベーション層１２０内へとエッチングされ得る。グリッピングトレンチ１２２ａは、第１グリッピングトレンチ１２２ａ、複数のグリッピングトレンチであり得て、たとえば第２グリッピングトレンチ１２２ｂは、第１グリッピングトレンチ１２２ａに隣接して形成され得る。第１グリッピングトレンチ１２２ａおよび第２グリッピングトレンチ１２２ｂは環状またはほぼ環状であり得て、センサ面電極１１６を取り囲むことができる（およびいくつかの実施形態においてはポリイミドリング１２６ａを取り囲むことができる）。
【００６２】
グリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂは、下にあるセンサ面第１パッシベーション層１０６（つまり二酸化ケイ素１０６）上で止まるようにエッチングされ得る。グリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂの形状により、メンブレンが水和するときにメンブレンがセンサの中心へ向かって引かれるのを防ぎ、内部充填溶液において浸透圧を作り出す。
【００６３】
いくつかの実施形態においては、第２ポリイミドリング１２６ｂはセンサ面の第２パッシベーション層１２０上に存在してもよい。第２ポリイミドリング１２６ｂは環状またはほぼ環状であり得て、センサ面電極１１６およびグリッピングトレンチ１２２ａ（および、ある場合は、１２２ｂまたはその他）を取り囲んでもよい。
【００６４】
シリコン基板として説明したが、いくつかの実施形態においては、基板１０２はガラスまたはセラミックまたはその他の適した材料で構成されてもよい。
【００６５】
図２Ａは、本開示の実施形態による、重合体メンブレン２０２を含むセンサデバイス１００の概略図２００である。図２Ａの図２００は、図１のセンサデバイス１００に、重合体メンブレン２０２ならびにヒドロゲル緩衝溶液２０４を追加したものを示している。図２Ａでは、ヒドロゲル緩衝溶液２０４のサイズを定義するために第１ポリイミドリング１２６ａが示され得る。外側のポリイミドリング１２６ｂは、センサデバイス１００のトランスデューサとして機能する重合体メンブレン２０２のサイズを定義する。
【００６６】
図２Ａには、重合体メンブレン２０２がグリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂを充填していることもまた示されている。重合体メンブレン２０２は、ポリイミドリングの形状に基づくとともに、堆積したメンブレン成分および有機溶媒から成る重合メンブレンのカクテル溶液の表面張力に基づいて、第２のポリイミドリング１２６ｂにより、「閉じ込め」られ得る。
【００６７】
重合体メンブレン２０２は、ヒドロゲル緩衝溶液２０４と接触するように示されている。ヒドロゲル緩衝溶液２０４は、第１ポリイミドリング１２６ａ内に存在して電極１１６と接触し得る。重合体メンブレン２０２に良好で安定した電気コンタクトを設けるには、ヒドロゲル緩衝溶液２０４が銀／塩化銀電極１１６と重合体メンブレン２０２との間に使用されてもよい。このヒドロゲルベースの充填溶液２０４は、高濃度の塩で緩衝されている。重合体メンブレン２０２は、水性溶液にさらされたときに水和するとともに、ヒドロゲル緩衝溶液２０４の塩含有量が高いことで、水がメンブレンを通してヒドロゲル内へと移動するときに重合体メンブレン２０２でかなりの浸透圧を発生させ得る。
【００６８】
ダイのセンサ面上にボンディングワイヤを配置する必要性を避けることで、ビア１１０は、センサデバイス上に重合体メンブレンをしっかりと保持するのに機械的クランプが使用できるようにする。機械的クランプおよびグリッピングトレンチ１２２ａ（および１２２ｂ）は、ヒドロゲル緩衝溶液２０４により生じる浸透圧により、ヒドロゲル緩衝溶液が重合体メンブレン２０２の下から漏れ出して、メンブレンの周りに電気的短絡経路を形成するのを防ぐ。
【００６９】
図２Ｂは、本開示の実施形態による、複数のセンサデバイスを含むセンサダイ２５０の概略図である。センサダイ２５０は、上述のように、基板１０２を含み得る。基板１０２は複数のセンサ１００を含み得る。各センサ１００は、リング１２６ａおよび１２６ｂにより閉じ込められたメンブレン２０２を含み得る。メンブレンは、グリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂを被覆し得る。シリコン貫通ビア１１０が、センサ１００を、基板１０２上の金属電極に電気的に接続し得る。基板１０２はまた、リング２５２を含み得る。リング２５２は、リング１２６ａおよび１２６ｂと同じまたは同様の高さに形成され得る。リング２５２は、リング１２６ａおよび１２６ｂと同じまたは同様の方法で形成されるポリイミドリングであり得る。リング２５２は、以下に記載するように、接着剤止めとして使用されてもよい。センサダイ２５０は、複数のセンサ１００を含むことができ、例として図２Ｂには２つが示されている。
【００７０】
図３は、本開示の実施形態による、センサデバイス１００の上面図の概略図３００である。中央にはビア１１０がある。ビア１１０の上には、白金ディスク１１８がある。白金ディスク１１８の上には、銀／塩化銀電極１１６がある。電極１１６の周りには、第１ポリイミドリング１２６ａがある。グリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂは、第１ポリイミドリング１２６ａを取り囲んでいる。第２ポリイミドリング１２６ｂは、グリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂを取り囲んでいる。
【００７１】
図４は、本開示の実施形態による、複数の流体チャネルアクセス領域を含むマイクロ流体チップの一部分の上面図の概略図である。マイクロ流体チップセンサ収容部４００は、上面４０２と、第１中間面４０４と、第２中間面４０８とを含む。第１中間面４０４は上面４０２よりも高さが低く、第１中間面４０４から上面４０２へと階段状の遷移を画定する。第２中間面４０８は第１中間面４０４よりも高さが低い。第２中間面４０８は接着剤止め４０６を含み得る。接着剤止め４０６は、第２中間面４０８から延びる立ち上がり部であり得る。接着剤止め４０６は、ほぼ矩形であり得る。接着剤止め４０６は、２０ミクロンまたは同程度の高さであり得る。
【００７２】
第２中間面４０８は、１または複数のセンサ位置４１０を含み得る。各センサ位置４１０は、センサデバイス１００などの化学センサデバイスを収容する開口部を含み得る。第２中間面４０８は、開口部に近接して開口部を取り囲むクランプバンプ４１２を含み得る。クランプバンプ４１２は、約１００ミクロンの幅および約１０〜１５ミクロンの高さを有し得る。いくつかの実施形態においては、接着剤止め４０６はクランプバンプより高さが高くてもよい。いくつかの実施形態においては、接着剤止め４０６およびクランプバンプ４１０は、ほぼ同じまたは同様の高さ寸法を有し得る。
【００７３】
マイクロ流体チップセンサ収容部４００は、３６６０ｍｍ（またはほぼその寸法）のｘ軸方向寸法および６８２０ｍｍ（またはほぼその寸法）のｙ軸方向寸法を有し得る。１０か所の化学センサ位置が示されており、これらはマイクロ流体チップセンサ収容部４００のさまざまな位置に配置され得る。どのような化学センサ位置の組み合わせでも使用が可能である（たとえば、単一のセンサが使われてもよいし、位置の任意の組み合わせにおいて複数使われてもよい。
【００７４】
マイクロ流体チップセンサ収容部４００は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、またはその他の熱可塑性ポリマから成り得る。
【００７５】
図５は、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップの一部分の断面図Ａ−Ａ  ５００の概略図である。マイクロ流体チップセンサ収容部４００は、上面４０２を含む。第１中間面４０４は、上面４０２から一段下に示されている。実施形態においては、第１中間面４０４は、センサダイ２５０がマイクロ流体チップ上へクランプされるようにするための接着剤止めおよび接着剤塗布点を形成する。第２中間面４０８は、第１中間面４０４から一段下に示されている。第２中間面４０４は、マイクロ流体チャネル４２０への開口部のセット（たとえば開口部４１０ａおよび４１０ｂ）を取り囲む接着剤止め４０６を含む。第２中間面４０４もまた、各開口部４１０を取り囲むクランプバンプ４１２を含む。実施形態においては、第２中間面４０８は、追加の接着剤止めとして機能するトレンチ４１８を含み得る。トレンチ４１８は、接着剤止め４０６と、開口部のセットとの間に位置し得る。
【００７６】
図６Ａは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップセンサ収容部４００の側断面図Ｂ−Ｂ  ６００の概略図である。側断面図６００は、マイクロ流体チャネル４２０を露出させる開口部４１０を図示している。側断面図６００は、上面４０２、上面４０２から下に段差のある第１中間面４０４、および、第１中間面４０４から下に段差のある第２中間面４０８を図示するものである。接着剤止め４０６は、第２中間面４０８から延びるとともに開口部４１０ａおよび４１０ｂを取り囲んで示されている。第２中間面４０８もまた、各開口部（たとえば開口部４１０ａ）を取り囲むクランプバンプ４１２を含む。トレンチ４１８は、クランプバンプ４１２と接着剤止め４０６との間にあり得る。トレンチ４１８は、センサダイ２５０をマイクロ流体チップセンサ収容部４００上へクランプするための追加の接着剤止めとして機能し得る。
【００７７】
図６Ｂは、本開示の実施形態による、図６Ａのマイクロ流体チップの拡大図の概略図である。図６Ｂに示されるように、クランプバンプ４１２は接着剤止め４０６と同じまたは類似の高さであり得る。
【００７８】
図６Ｃは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップセンサ収容部４００へクランプされたセンサダイ２５０の側断面図６６０の概略図である。センサダイ２５０は、適用圧力下でマイクロ流体チップセンサ収容部４００上に配置される。圧力下では、第１中間面４０４と第２中間面４０８との間の間隙に接着剤６６２が付される。接着剤６６２は圧力を受けると硬化する。接着剤の例としては、ＵＶ硬化アクリル化ウレタンが挙げられるが、他の接着剤も使用できる。センサは開口部４１０ａおよび４１０ｂの上に配列される。クランプバンプ４１２は、リング１２６ａと１２６ｂとの間の位置にあるメンブレン２０２に接触する。適用圧力により、メンブレン２０２がグリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂ内へと圧縮され得る。
【００７９】
図６Ｄは、本開示の実施形態による、図６Ｃのマイクロ流体チップセンサ収容部４００へクランプされたセンサダイ２５０の拡大図６７０の概略図である。拡大図６７０は、リング１２６ａと１２６ｂとの間の位置にあるメンブレン２０２と接触するクランプバンプ４１２を図示している。クランプバンプ４１２上へのセンサダイ２５０の適用圧力はメンブレン２０２を押し、メンブレンがトレンチ１２２ａおよび１２２ｂ内へと圧入する。拡大図６７０は接着剤止めトレンチ４１８をも図示している。
【００８０】
図７Ａは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップ７００の側断面図の概略図である。側断面図７００は、マイクロ流体チャネル７２０を露出させる開口部７１０を図示している。側断面図７００は、上面７０２、上面７０２から下に段差のある第１中間面７０４、および第１中間面７０４から下に段差のある第２中間面７０８を図示するものである。接着剤止め７０６は、第２中間面７０８から延びて開口部７１０ａおよび７１０ｂを取り囲むように示されている。第２中間面７０８はまた、それぞれの開口部（たとえば開口部７１０ａ）を取り囲むクランプバンプ７１２も含む。トレンチ７１８（図７Ｂに示されている）は、クランプバンプ７１２と接着剤止め７０６との間にあり得る。トレンチ７１８は、センサダイ２５０をマイクロ流体チップ７００上へとクランプするための追加の接着剤止めとして機能し得る。
【００８１】
図７Ｂは、本開示の実施形態による、図７Ａのマイクロ流体チップの拡大図７５０の概略図である。図７Ｂに示されるように、クランプバンプ７１２は接着剤止め７０６よりも高い位置にあり得る。
【００８２】
図７Ｃは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップ７００へクランプされたセンサダイ２５０の側断面図７６０の概略図である。センサダイ２５０は、適用圧力下でマイクロ流体チップ７００上に配置される。圧力下では、第１中間面７０４と第２中間面７０８との間の間隙に接着剤７６２が付される。接着剤７６２は、マイクロ流体チップと接触しているダイを保持するために圧力が加えられると硬化する。センサは開口部７１０ａおよび７１０ｂの上に配列される。クランプバンプ７１２は、リング１２６ａと１２６ｂとの間の位置にあるメンブレン２０２に接触する。適用圧力により、メンブレン２０２がグリッピングトレンチ１２２ａおよび１２２ｂ内へと圧入し得る。接着剤止め７０６は、クランプバンプ７１２よりも高さが高い接着剤止め７０６により、センサダイ２５０と接触し得る。接着剤止め７０６とセンサダイ２５０との接触はさらに、接着剤７６２がメンブレン２０２またはセンサの他のパーツと接触のを防止することを補助し得る。接着剤止め７０６は、センサダイ２５０のスペーサとしてまたはハードストップとして機能し得る。
【００８３】
図７Ｄは、本開示の実施形態による、図７Ｃのマイクロ流体チップ７００へクランプされたセンサダイ２５０の拡大図７７０の概略図である。拡大図７７０は、リング１２６ａと１２６ｂとの間の位置にあるメンブレン２０２と接触するクランプバンプ７１２を図示している。クランプバンプ７１２上へのセンサダイ２５０の適用圧力は、メンブレン２０２を押してメンブレンがトレンチ１２２ａおよび１２２ｂ内へと圧入する。拡大図７７０は接着剤止め７１８をも図示している。
【００８４】
図８Ａは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップ８００の側断面図の概略図である。マイクロ流体チップ８００は、マイクロ流体チャネル８２０を露出させる開口部８１０を含む。側断面図８００は、上面８０２を図示するものであり、第１中間面８０４が上面８０２から下に段差があり、第２中間面８０８が第１中間面８０４から下に段差がある。接着剤止め８０６は第２中間面８０８から延びるとともに開口部８１０ａおよび８１０ｂを取り囲む。第２中間面８０８もまた、それぞれの開口部（たとえば開口部８１０ａ）を取り囲むクランプバンプ８１２を含む。マイクロ流体チップ８００は、接着剤止め８０６とクランプバンプ８１２との間のトレンチを含まない。
【００８５】
図８Ｂは、本開示の実施形態による、図８Ａのマイクロ流体チップの拡大図８５０の概略図である。図８Ｂに示されるように、クランプバンプ８１２は接着剤止め８０６より低い高さにあり得る。
【００８６】
図９Ａは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップセンサ収容部４００へクランプされるとともにプリント回路基板９０２に電気的に連結されたセンサダイ２５０の側断面図９００の概略図である。マイクロ流体チップ９００は、図４から図６Ｄに示されるマイクロ流体チップ９００に類似するものであるが、図７Ａから図７Ｄのマイクロ流体チップ７００または図８Ａから図８Ｂのマイクロ流体チップ８００に類似するものでもあり得る。センサダイ２５０は、センサダイ２５０がマイクロ流体チップセンサ収容部４００上へと押し下げされるときに、加えられる接着剤（接着性物質６６２または接着性物質７６２など）によりマイクロ流体チップセンサ収容部４００へクランプされる。プリント回路基板９０２は、接着剤９０４により、マイクロ流体チップセンサ収容部４００の上面４０２へ接着され得る。接着剤９０４は、接着テープ、両面テープ、接着剤、またはマイクロ流体チップセンサ収容部４００上へ硬質構造物を取り付ける既知の他の技術であってもよい。プリント回路基板９０２は、導電トレース（図示せず）を通して他の回路エレメント９５４（そのうちのいくつかが図９Ｂに提示されている）へ電気的に接続される１または複数の接触パッド９５２（図９Ｂに示されている）を含み得る。それぞれのセンサ１００は、ワイヤボンド９０６を介してプリント回路基板９０２へ電気的に接続され得る。ワイヤボンディングが完了した後、ワイヤボンド９０６を保護するためおよびコンタクトパッドを電気的に分離するために、封入材９０８がプリント回路基板９０２の少なくとも一部の上に適用され得る。封入材はＵＶ硬化変性ウレタンであってもよい。
【００８７】
プリント回路基板９０２は、センサ１００と外部電子機器との間の電気的接続性を提供するのに使用され得る硬質構造を含めるように汎用化されてもよい。硬質構造は、ＰＣＢ、金属面、ポリマ面等であってもよい。
【００８８】
図９Ｂは、本開示の実施形態による、図９Ａの、マイクロ流体チップへクランプされるとともにプリント回路基板に電気的に連結されたセンサダイの上面図９５０の概略図である。図９Ｂは、センサコンタクト１１４を含むセンサダイ２５０を図示している。センサコンタクト１１４は、ビア１１０（図９Ａに示されている）を通してセンサのＩＳＥへ電気的に接続される。センサコンタクト１１４は、ワイヤボンド９０６を介してＰＣＢ９０２上のコンタクトパッド９５２へ電気的に接続される。図示のとおり、ＰＣＢ９０２は、センサへのバイアス付加、センサからの電気信号検知、および他の機能を含む、さまざまな機能を実行できる電気コンポーネント９５４を含み得る。
【００８９】
図１０Ａは、本開示の実施形態による、マイクロ流体チップセンサ収容部４００へクランプされるとともにネジ１００４によりマイクロ流体チップに固定されるセンサダイ２５０の側断面図１０００の概略図である。硬質構造１００２は、センサ１００と外部電子機器との間の電気的接続性を提供するのに使用され得る。硬質構造１００２は、ＰＣＢ、金属面、ポリマ面等であってもよい。マイクロ流体チップセンサ収容部４００および硬質構造１００２は、この実施形態においてロッキングナットを使用して固定される受けネジ１００４用の貫通孔を含み得る。
【００９０】
図１０Ｂは、本開示の実施形態による、図１０Ａのマイクロ流体チップセンサ収容部４００へクランプされたセンサダイ２５０の上面図１０５０の概略図である。図１０Ａは、ワイヤボンド１００６を介してセンサ上のコンタクト１１４を外部電子機器（たとえば電子機器１０５４）へ電気的に接続できるコンタクトパッド１０５２を含むようにした硬質構造１００２を図示している。ネジ１００４は、硬質構造１００２を、図示しない下側のナットを使って、マイクロ流体チップセンサ収容部４００へ固定するものとして示されている。
【００９１】
図１１Ａは、本開示の実施形態によるマイクロ流体チップ１１００の概略図である。マイクロ流体チップ１１００は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、またはその他の熱可塑性ポリマから成り得る。マイクロ流体チップ１１００は、上述のように、マイクロ流体チップセンサ収容部４００を含み得る。マイクロ流体チップ１１１０は、流体入口１１１２を含み得る。流体入口１１１２は、マイクロ流体チップ１１００の下面に配置される。流体入口１１１２は、図１１Ｂに示されるように、流体を受け入れてマイクロ流体チャネル１１５２へと向かわせる。マイクロ流体チップ１１００はまた、流体入口１１１２の下流の混合チャンバ１１０６を含み得る。混合チャンバ１１０６は、流体が混合チャンバ１１０６を通って流れるときに、入口の流体が方向を複数回変えるようにすることができるよう、複数のフィンガーまたはバッフルを含み得る。
【００９２】
マイクロ流体チップ１１００は、マイクロ流体チップセンサ収容部４００を含み得る。マイクロ流体チップセンサ収容部４００は、センサダイ２５０などのマイクロ流体センサダイを収容し得る。図１１Ａのマイクロ流体チャネル１１１０は、マイクロ流体チップセンサ収容部４００のそれぞれのセンサ位置にわたり流体を向けさせる、蛇行形状のチャネルであり得る。図１１Ｂに示されるような実施形態においては、マイクロ流体チャネル１１５２はストレートなチャネルである。両方のチャネルの構造が本開示の範囲内である。マイクロ流体チップセンサ収容部４００は、センサ１００などの電位差測定センサを収容するものであってもよい。マイクロ流体チップセンサ収容部４００については、図１５を伴うテキストの中でより詳しく検討される。
【００９３】
マイクロ流体チップセンサ収容部４００の下流には、電流測定センサ収容領域１１０４がある。電流測定センサ収容領域１１０４については、図１４を伴うテキストの中でより詳しく検討される。
【００９４】
電流測定センサ収容領域１１０４の下流には、参照電極収容領域１１０８がある。参照電極収容領域１１０４については、図１６を伴うテキストの中でより詳しく検討される。
【００９５】
参照電極収容領域１１０４の下流には、濁度センサ領域１１１６がある。濁度センサ収容領域１１０４の下流には、流体出口１１２０がある。
【００９６】
マイクロ流体チップ１１００は、１または複数のＰＣＢアライメント構造１１２２を含む。ＰＣＢアライメント構造１１２２は、ＰＣＢをマイクロ流体チップ１１００とアライメントさせるためにＰＣＢ中の孔を通過できる突起であり得る。
【００９７】
図１１Ｂは、本開示の実施形態によるマイクロ流体チップ１１０１の概略図の上面図１１５０である。マイクロ流体チップ１１０１は、マイクロ流体チップ１１００に類似するものであるが、マイクロ流体チップセンサ収容部４００に対応する領域における非蛇行形状のマイクロ流体チャネル１１５２を含むものとして示される。マイクロ流体チップ１１０１の上面図１１５０は、マイクロ流体チップセンサ収容部４００、電流測定センサ領域１１０４、および参照電極エリア１１０８の位置例、ならびにそれぞれのセンサ領域のための対応するマイクロ流体チャネル１１５２を図示している。
【００９８】
図１２は、本開示の実施形態による、プリント回路基板１２０２を含むマイクロ流体チップ１１０１の概略図１２００である。マイクロ流体チップ１１０１が図１２に示されているが、開示の範囲から逸脱することなくマイクロ流体チップ１１００も使用され得ることを理解されたい。プリント回路基板１２０２が、マイクロ流体チップ１１０１の上に配置されて示されている。「の上に」という語句は、マイクロ流体チップ１１０１の下面上の流体入口１１１２および流体出口１１２０がまだ露出し続けており、プリント回路基板１２０２が流体入口１１１２および流体出口１１２０よりもマイクロ流体チップ１１０１の反対面に配置されていることを意味する。プリント回路基板１２０２として参照されているが、センサエレメントと、その下に位置するマイクロ流体チップ１１０１との間の電気的および機械的インターフェイスとして機能するように、別のタイプの構造または材料が使用され得ることは理解されたい。プリント回路基板１２０２は、センサ１００と外部電子機器との間の電気的接続性を提供するのに使用され得る硬質構造を含めるように汎用化されるか、またマイクロ流体チップセンサ収容部４００へセンサダイ２５０を固定するための構造的安定性を提供するように汎用化されてもよい。硬質構造は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、金属面、ポリマ面等であってもよい。
【００９９】
ＰＣＢ１２０２は、ＰＣＢアライメント孔１２０４によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定され得る。ＰＣＢアライメント孔１２０４は、ＰＣＢアライメント構造１１２２と整列する孔であり得る。前述のように、ＰＣＢアライメント構造１１２２は、ＰＣＢアライメント孔１２０４を通過する突起であり得る。ＰＣＢ１２０２は、接着剤１３０２（図１３Ｂに示されている）によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定され得る。接着剤の例としては、ＵＶ硬化アクリル化ウレタンが挙げられるが、他の接着剤も使用できる。
【０１００】
ＰＣＢ１２０２は、複数のボンディングパッド１２０８を含み得る。ボンディングパッド１２０８は、センサダイ２５０上のコンタクト１１４などの、センサの裏面コンタクトへの電気的接続性を提供する。ボンディングパッド１２０８は、埋め込みトレース１２１４を通してコネクタ１２１０へと電気的に連結され得る。埋め込みトレース１２１４は、ＰＣＢ１２０２の上面、中間層、または下面にあってもよい。ボンディングパッド１２０８は、ボンディングパッド１２０８のうちいくつかをコネクタ１２１０と電気的に接続させるためにＰＣＢ１２０２の下面または中間層上のトレースへのビア１２０６を含み得る。コネクタ１２１０は、それぞれが電気的に分離され得る複数の金フィンガーを有し得る。それぞれの金フィンガーは、センサへまたはセンサからの電気信号を送信または受信するのに使用され得る。参照電極のボンディングパッド１２１２もまた、参照電極へ接合するためにＰＣＢ１２０２上に存在し得る。
【０１０１】
図１３Ａは、本開示の実施形態による、組み立てられたマイクロ流体チップ１３００の概略図の上面図である。組み立てられたマイクロ流体チップ１３００は、参照電極カプセル１３０２および１または複数の化学センサダイ２５０を含む。センサダイ２５０は、図１３Ｂから図１６においてさらに検討される。参照電極カプセル１３０２は、参照測定を行うための参照溶液を含み得る。参照電極カプセルは、メンブレンとして機能し得るセラミックフリット１３０４をも含み得る。セラミックフリット１３０４は多孔材料から成り得る。セラミックフリット１３０４は、参照電極カプセル１３０２に含まれる電解液を通して、そして銀／塩化銀電極へと流れる、抵抗経路を設ける。電極１３０６は、参照電極１３０２とＰＣＢ１２０２とを電気的に連結し得る。電極１３０６は、銀（Ａｇ）または塩化銀（ＡｇＣｌ）であり得る。電極１３０６は、参照電極ボンディングパッド１２１２へ電気的に連結され得る。
【０１０２】
センサダイ２５０は、接着剤１３０８によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定され得る。接着剤１３０８の例としては、ＵＶ硬化アクリル化ウレタンが挙げられるが、他の接着剤も使用できる。センサダイ２５０上のコンタクトパッドは、ワイヤボンド１３１０によりプリント回路基板１２０２へ電気的に連結され得る。
【０１０３】
図１３Ｂは、本開示の実施形態による、組み立てられたマイクロ流体チップ１３００の概略図の破断側面図１３５０である。破断側面図１３５０は、ＰＣＢアライメント孔１２０４内のＰＣＢアライメント構造１１２２を示している。破断側面図１３５０は、流体チャネル１１５２をも示している。ＰＣＢ１２０２は、接着剤１３５２によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定される。
【０１０４】
破断側面図１３５０は、図１４から図１６において説明される３つの対象領域、つまり、電流測定センサ領域１４００と、電位差測定センサ領域１５００と、参照電極領域１６００とを示している。
【０１０５】
図１４は、本開示の実施形態による、完全に露出させられているセンサ領域を有する電流測定センサ領域１４００を示す、組み立てられたマイクロ流体チップの破断側面図の拡大図である。上述のように、ＰＣＢ１２０２が、接着剤１３５２によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定されている。センサダイ２５０は、接着剤１４０２によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定されている。センサダイ２５０は、複数の化学センサ１００を含む。化学センサ１００は、ワイヤボンド１３１０により、ＰＣＢ１２０２へ裏面コンタクト１１４により電気的に接続されている。ワイヤボンドおよび露出している電気コンタクトは、封入材１４０４により保護されるとともに分離される。
【０１０６】
センサ１００（およびセンサダイ２５０のセンサ側表面全体）は、マイクロ流体チャネル１１５２へそれぞれ完全に露出している。
【０１０７】
図１５は、本開示の実施形態による、クランプされたメンブレンを有する電位差測定センサ領域１５００を示す、組み立てられたマイクロ流体チップの破断側面図の拡大図である。マイクロ流体チップ１１０１は、クランピング構造１５０６を含むように示されている。クランピング構造１５０６は、図５から図１０Ｂにおいて上記で検討されたものと同様であり得る。クランピング構造１５０６は、センサ１００およびセンサダイ２５０をマイクロ流体チップ１１０１へ固定するのを補助する。クランピング構造１５０６はまた、流体をセンサへ向けるように構成されてもよい。
【０１０８】
前述のように、ＰＣＢ１２０２は、接着剤１３５２によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定される。センサダイ２５０は、接着剤１５０２によりマイクロ流体チップ１１０１へ固定される。センサダイ２５０は、複数の化学センサ１００を含む。化学センサ１００は、ワイヤボンド１３１０により、ＰＣＢ１２０２へ裏面コンタクト１１４により電気的に接続される。ワイヤボンドおよび露出している電気コンタクトは、封入材１５０４により保護されるとともに分離される。
【０１０９】
図１６は、本開示の実施形態による、参照電極を示す、組み立てられたマイクロ流体チップの破断側面図の拡大図である。参照電極１３０２は参照流体を含むように示されている。流体は、ＰＣＢ１２０２上の電極へワイヤボンディングされた電極１３０６へと連結され得る。参照電極１６００は、マイクロ流体チャネル１１５２、およびカプセル１３０２内の参照流体にさらされる、セラミックフリットまたはセラミック芯を含む。セラミックフリット１３０４は、接着剤１６０２を使用して固定され得る。上述のように、ＰＣＢ１２０２は、接着剤１３５２によりマイクロ流体チップ１１０１上に固定されている。
【０１１０】
本開示において説明される態様は、本開示において説明されるセンサデバイスおよび構造を作るため、および本開示において説明される利点を達成するための薄膜製造技術であって、当業者によりすでに明らかとなっている技術を採用することができる。
【０１１１】
本開示の利点はすでに明らかとなっている。マイクロイオン選択電極への接続にシリコン貫通ビアを使用する利点は、センサダイ上のセンサ面を平坦にしやすくすることである。センサ面が平坦であることにより、センサダイをマイクロ流体チャネルの上に取り付けることができ、電気コンタクトもマイクロ流体チャネルからの分離が保たれるようになる。プリント回路基板上のパッドへの簡便なワイヤボンディングのために、センサダイの裏面上で電気信号が利用可能である。センサダイの裏面上のボンディングワイヤは、それらがセンサダイ自体により溶液から分離されているので、センサと接触状態となるそれらの溶液から分離される必要はない。
【０１１２】
いくつかの実施形態について詳細に説明したが、本開示が関係する技術に精通する者であれば、以下の請求項により説明されるセンサデバイスを作製し使用するためのさまざまな追加のおよび／または代替の設計、実施形態、およびプロセスステップを認識するであろう。
［項目１］
マイクロ流体チップ上に存在するセンサデバイスであって、上記センサデバイスは、センサ面および裏面を含む基板を有し、上記センサ面は化学センサを有するとともに上記裏面は裏面電極を含み、上記化学センサはビアにより上記裏面電極へ電気的に連結される、センサデバイスと、
上記マイクロ流体チップ内のマイクロ流体チャネルであって、上記センサデバイスの上記センサ面は上記マイクロ流体チャネルに面している、マイクロ流体チャネルと、
上記裏面電極へ電気的に接続される金属コンタクトと、
を備える、マイクロ流体チップ。
［項目２］
上記センサデバイスは、イオン選択センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサのうちの１つを備える、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目３］
上記センサデバイスは、
上記裏面電極を上記センサ面上のセンサ面電極へ電気的に接続するシリコン貫通ビアを備える、
項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目４］
上記センサデバイスの裏面および上記金属コンタクトを被覆する封入材をさらに備える、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目５］
上記マイクロ流体チャネルにおける、上記センサダイから下流の参照電極をさらに備える、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目６］
センサダイを備え、上記センサダイは複数のセンサデバイスを有する、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目７］
上記マイクロ流体チップは、切り欠き部を備え、上記切り欠き部は、棚状部を有し、上記センサデバイスは上記切り欠きの上記棚状部へしっかりと固着される、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目８］
プリント回路基板（ＰＣＢ）をさらに備え、上記ＰＣＢは電気コンタクトを有し、上記金属コンタクトは、上記ＰＣＢの電気コンタクトへ電気的に接続されるとともに上記ＰＣＢの電気コンタクトを上記裏面電極へ電気的に接続するワイヤを有する、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目９］
上記金属コンタクトは、ポゴピン電気的インターフェイスを備える、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目１０］
上記金属コンタクトは、金バンプ、圧力コンタクト、またはワイヤボンドのうちの１つを備える、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目１１］
上記センサデバイスは、第１センサデバイスであり、上記マイクロ流体チップが、上記第１センサデバイスの下流に第２センサデバイスをさらに有する、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目１２］
上記第１センサデバイスは、電位差測定センサまたは電流測定センサのうちの１つを有し、かつ、上記第２センサデバイスが電流測定センサまたは電位差測定センサのうちの１つをそれぞれ有する、項目１１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目１３］
上記マイクロ流体チップはクランピング構造を有し、上記クランピング構造は、上記センサデバイスのメンブレンと係合するように少なくとも１つの立ち上がり部を有して上記センサデバイスを上記マイクロ流体チップへ固定する、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目１４］
上記マイクロ流体チャネルは上記センサデバイスより下に配置される蛇行形状のチャネルを有する、項目１に記載のマイクロ流体チップ。
［項目１５］
センサデバイスを備える、マイクロ流体システムを形成する方法であって、上記方法は、
マイクロ流体チップを設ける段階であって、上記マイクロ流体チップはセンサデバイス取付面を有し、上記センサデバイス取付面は、マイクロ流体チャネルを示すネガティブな空間と、上記マイクロ流体チャネル上に存在する棚状部とを含む、マイクロ流体チップを設ける段階と、
接着剤を上記棚状部に設ける段階と、
センサデバイスを上記棚状部上に設けるとともに上記センサデバイスを上記接着剤により上記棚状部に固定する段階であって、上記センサデバイスはセンサ面および裏面を有し、上記センサデバイスは、上記センサ面が上記マイクロ流体チャネルに面して上記棚状部上に配置される、固定する段階と、
上記センサデバイスの裏面電極を二次電極に電気的に接続する段階と、
上記センサデバイス上、上記プリント回路基板上の上記電気コンタクト、および上記ワイヤボンドの上に封入材を設ける段階と、を備える、
方法。
［項目１６］
上記マイクロ流体チップ上にプリント回路基板を設ける段階であって、上記プリント回路基板は電気コンタクトパッドを有する、プリント回路基板を設ける段階をさらに備え、
上記センサデバイス上の上記裏面電極を上記二次電極に電気的に接続する段階は、上記裏面電極を上記電気コンタクトパッドにワイヤボンディングする段階を有する、
項目１５に記載の方法。
［項目１７］
上記裏面電極は、上記センサデバイスの上記センサ面上のセンサに電気的に連結される、項目１５に記載の方法。
［項目１８］
上記センサ面は、化学センサ、電流測定センサ、熱センサ、導電率センサ、温度センサ、または酸化還元電位（ＯＲＰ）センサのうちの１つを備える、項目１５に記載の方法。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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