(57)【要約】【課題】導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供すること及びこの配線構造体を簡便に製造する方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る配線構造体は、管構造と、前記管構造につながる開口部と、前記管構造の内面と前記開口部の底面及び側面に配置される導電性材料を含む層とを有する。配線構造体は、第１基材と、第２基材と、をさらに含み、前記第２基材は、第１の面に溝部を有し、前記溝部につながる開口部を前記第１の面と反対側の第２の面に有し、前記管構造は、前記第１基材と、第２基材の前記第１の面に配置された前記溝部とにより構成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管構造と、前記管構造につながる開口部と、前記管構造の内面と前記開口部の底面及び側面に配置される導電性材料を含む層とを含むことを特徴とする配線構造体。
【請求項２】
第１基材と、第２基材と、をさらに含み、
前記第２基材は、第１の面に溝部を有し、前記溝部につながる開口部を前記第１の面と反対側の第２の面に有し、
前記管構造は、前記第１基材と、第２基材の前記第１の面に配置された前記溝部とにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の配線構造体。
【請求項３】
前記管構造と、前記開口部と、を１つの基材に備えることを特徴とする請求項１に記載の配線構造体。
【請求項４】
第１基材と、第２基材と、第３基材と、を含み、
前記第２基材は、第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面とに開口した前記管構造のパターンを有し、
前記第３基材は、貫通孔を有し、
前記第２基材の前記第１の面は、前記第１基材の上に配置され、前記第３基材は、前記第２基材の前記第２の面に配置され、
前記第２基材の前記管構造のパターンは、前記第１基材と前記第３基材とにより前記管構造を形成し、
前記貫通孔は、前記第２基材の前記管構造の一部とつながり、前記開口部を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造体。
【請求項５】
前記管構造の内面に配置された導電性材料を含む層は、中空構造を有することを特徴とする請求項１に記載の配線構造体。
【請求項６】
前記第１基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項２又は４に記載の配線構造体。
【請求項７】
前記第２基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項２又は４に記載の配線構造体。
【請求項８】
前記１つの基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項３に記載の配線構造体。
【請求項９】
前記第３基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項４に記載の配線構造体。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一つに記載の配線構造体と、
流路と、を含むことを特徴とする流路デバイス。
【請求項１１】
第１基材と、第１の面に溝部を有し、前記第１の面と反対側の第２の面に開口部を有する第２基材と、を準備し、
前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、
前記開口部から導電性材料を含む材料を導入することを特徴とする配線構造体の製造方法。
【請求項１２】
内部に管状の流路を有し、一方の面に開口部を有し、前記流路と前記開口部がつながる１つの基材を準備し、
前記開口部から導電性材料を含む材料を導入することを特徴とする配線構造体の製造方法。
【請求項１３】
第１基材と、第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面とに開口した管流路のパターンを有する第２基材と、貫通孔を有する第３基材とを準備し、
前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、
前記第２基材の第２の面に、前記第３基材を配置し、
前記貫通孔により形成された開口部から導電性材料を含む材料を導入することを特徴とする配線構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記第１基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１１又は１３記載の配線構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記第２基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１１又は１３記載の配線構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記１つの基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１２に記載の配線構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記第３基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の配線構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記第１基材、前記第２基材の少なくとも一つがポリジメチルシロキサンで構成される場合、前記導電性材料を含む材料は、３００℃以下で焼成されることを特徴とする請求項１１記載の配線構造体の製造方法。
【請求項１９】
前記１つの基材がポリジメチルシロキサンで構成される場合、前記導電性材料を含む材料は、３００℃以下で焼成されることを特徴とする請求項１２記載の配線構造体の製造方法。
【請求項２０】
前記第１基材、前記第２基材、前記第３基材の少なくとも一つがポリジメチルシロキサンで構成される場合、前記導電性材料を含む材料は、３００℃以下で焼成されることを特徴とする請求項１３記載の配線構造体の製造方法。
【請求項２１】
第１基材と、第１の面に２つ以上の溝部を有し、前記第１の面と反対側の第２の面に４つ以上の開口部を有する第２基材と、を準備し、
前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、
前記４つ以上の開口部のうち、１つ以上の開口部から１つ以上の前記溝部に導電性材料を含む材料を導入し、
前記４つ以上の開口部のうち、２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しないことを特徴とする流路デバイスの製造方法。
【請求項２２】
内部に２つ以上の管状の流路を有し、一方の面に４つ以上の開口部を有し、前記流路と前記開口部がつながる１つの基材を準備し、
前記４つ以上の開口部のうち、１つ以上の開口部から１つ以上の前記管状の流路に導電性材料を含む材料を導入し、
前記４つ以上の開口部のうち、２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しないことを特徴とする流路デバイスの製造方法。
【請求項２３】
第１基材と、第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面とに開口した２つ以上の管流路のパターンを有する第２基材と、４つ以上の貫通孔を有する第３基材とを準備し、
前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、
前記第２基材の第２の面に、前記第３基材を配置し、
前記４つ以上の貫通孔のうち、１つ以上の貫通孔により形成された１つ以上の開口部から導電性材料を含む材料を導入し、
前記４つ以上の貫通孔のうち、２つ以上の貫通孔により形成された２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しないことを特徴とする流路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線構造体、流路デバイス、配線構造体の製造方法及び流路デバイスの製造方法に関する。特に、本発明は、内部に導電層を有する配線構造体、流路デバイス、配線構造体の製造方法及び流路デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用して様々な流路デバイスが作製されている。そして、デバイスの高性能化に伴い、例えば、流路内部に電極や配線を設けた流路デバイスの製造方法についても研究が進められている。ここで、流路デバイスの製造方法としては、例えば流路となる凹み状の溝が形成された凹部を有する基板と、平板状の基板とを接合して流路デバイスを製造する方法が知られている。そして、流路内部に電極や配線を設けるには、電極や配線を平板状の基板に形成後、流路となる凹み状の溝が形成された基板を接合する方法が知られており、流路内部に電極を設けたものについては、特許文献１に記載されている。
【０００３】
電極や配線を形成する方法としては、スパッタ法がある。しかし、この方法では、電極部や配線の厚みを十分に確保するには長時間かかり、電極部のみが凹部を有する基板と接合されないこと、また、十分な膜厚で形成できない場合には十分に導通することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、スパッタ法に加えて、めっきを併用する方法もある。この方法によれば、電極部や配線の厚みが確保され、導通が得られる。しかし、この方法では、平板状の基板に形成した電極と凹部のパターンが形成された基板の流路とを合わせることになるが、二つの基板は別々に作り込んでいるため、アライメントマーク形成や高精度の位置合わせ作業が必要となる。ところが、アライメントマークの形成は手間がかかるといった問題や高精度の位置合わせ作業は技術的に難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４９３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体、配線構造体を有する流路デバイスを提供すること、この配線構造体を簡便に製造する方法及び配線構造体を有する流路デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、管構造と、前記管構造につながる開口部と、前記管構造の内面と前記開口部の底面及び側面に配置される導電性材料を含む層とを含むことを特徴とする配線構造体が提供される。
【０００８】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。
【０００９】
配線構造体は、第１基材と、第２基材と、をさらに含み、前記第２基材は、第１の面に溝部を有し、前記溝部につながる開口部を前記第１の面と反対側の第２の面に有し、前記管構造は、前記第１基材と、第２基材の前記第１の面に配置された前記溝部とにより構成されてもよい。
【００１０】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、本実施形態によると、簡便に配線構造体を作成することができる。
【００１１】
配線構造体は、前記管構造と、前記開口部と、を１つの基材に備えてもよい。
【００１２】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、本実施形態によると、基材の接合なしに配線構造体を提供することができる。
【００１３】
配線構造体は、第１基材と、第２基材と、第３基材と、を含み、前記第２基材は、第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面とに開口した前記管構造のパターンを有し、前記第３基材は、貫通孔を有し、前記第２基材の前記第１の面は、前記第１基材の上に配置され、前記第３基材は、前記第２基材の前記第２の面に配置され、前記第２基材の前記管構造のパターンは、前記第１基材と前記第３基材とにより前記管構造を形成し、前記貫通孔は、前記第２基材の前記管構造の一部とつながり、前記開口部を形成してもよい。
【００１４】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、本実施形態によると、３つの基材を組み合わせることにより、簡便に配線構造体を製造することができる。
【００１５】
配線構造体は、前記管構造の内面に配置された導電性材料を含む層は、中空構造を有してもよい。
【００１６】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有するため、中空構造の配線であっても十分な導電性を有する配線構造体を提供することができる。
【００１７】
前記第１基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されてもよい。
【００１８】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、第１基材に透明な材料を用いることにより、流路内を光学的に観察可能な流路デバイスに適用することができる。
【００１９】
前記第２基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されてもよい。
【００２０】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、第２基材にシリコン、ガラス又は樹脂材料を用いることにより、ＭＥＭＳの加工技術を用いて配線構造体を作製することできる。
【００２１】
前記１つの基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されてもよい。
【００２２】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、基材にシリコン、ガラス又は樹脂材料を用いることにより、１つの基材で配線構造体を構成することができる。
【００２３】
前記第３基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されてもよい。
【００２４】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。
【００２５】
本発明の一実施形態によると、前記何れかの配線構造体と、流路と、を含む流路デバイスが提供される。
【００２６】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体と、流路とを含む流路デバイスを提供することができる。
【００２７】
第１基材と、第１の面に溝部を有し、前記第１の面と反対側の第２の面に開口部を有する第２基材と、を準備し、前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、前記開口部から導電性材料を含む材料を導入して、配線構造体を製造してもよい。
【００２８】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。
【００２９】
内部に管状の流路を有し、一方の面に開口部を有し、前記流路と前記開口部がつながる１つの基材を準備し、前記開口部から導電性材料を含む材料を導入して、配線構造体を製造してもよい。
【００３０】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、基材の接合なしに配線構造体を提供することができる。
【００３１】
第１基材と、第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面とに開口した管流路のパターンを有する第２基材と、貫通孔を有する第３基材とを準備し、前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、前記第２基材の第２の面に、前記第３の基材を配置し、前記貫通孔により形成された開口部から導電性材料を含む材料を導入して、配線構造体を製造してもよい。
【００３２】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、３つの基材を組み合わせることにより、簡便に配線構造体を製造することができる
【００３３】
前記第１基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成して、配線構造体を製造してもよい。
【００３４】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、第１基材に透明な材料を用いることにより、流路内を光学的に観察可能な流路デバイスを作製することができる。
【００３５】
前記第２基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成して、配線構造体を製造してもよい。
【００３６】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、第２基材にシリコン、ガラス樹脂材料を用いることにより、ＭＥＭＳの加工技術を用いて配線構造体を作製することできる。
【００３７】
前記１つの基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成して配線構造体を製造してもよい。
【００３８】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、基材にシリコン、ガラス又は樹脂材料を用いることにより、１つの基材で配線構造体を構成することができる。
【００３９】
前記第３基材は、シリコン、ガラス又は樹脂材料で構成されてもよい。
【００４０】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。
【００４１】
前記第１基材、前記第２基材の少なくとも一つがポリジメチルシロキサンで構成される場合、前記導電性材料を含む材料は、３００℃以下で焼成して、配線構造体を製造してもよい。
【００４２】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、低温で導電性材料を焼成することにより、基材の損傷や変形を抑制することができる。
【００４３】
前記１つの基材がポリジメチルシロキサンで構成される場合、前記導電性材料を含む材料は、３００℃以下で焼成して、配線構造体を製造してもよい。
【００４４】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、低温で導電性材料を焼成することにより、基材の損傷や変形を抑制することができる。
【００４５】
前記第１基材、前記第２基材、前記第３基材の少なくとも一つがポリジメチルシロキサンで構成される場合、前記導電性材料を含む材料は、３００℃以下で焼成して、配線構造体を製造してもよい。
【００４６】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を簡便に製造することができる。また、低温で導電性材料を焼成することにより、基材の損傷や変形を抑制することができる。
【００４７】
第１基材と、第１の面に２つ以上の溝部を有し、前記第１の面と反対側の第２の面に４つ以上の開口部を有する第２基材と、を準備し、前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、前記４つ以上の開口部のうち、１つ以上の開口部から１つ以上の前記溝部に導電性材料を含む材料を導入し、前記４つ以上の開口部のうち、２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しないことを特徴とする流路デバイスを製造してもよい。
【００４８】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体と導電層を有さない流路とを含む流路デバイスを簡便に製造することができる。
【００４９】
内部に２つ以上の管状の流路を有し、一方の面に４つ以上の開口部を有し、前記流路と前記開口部がつながる１つの基材を準備し、前記４つ以上の開口部のうち、１つ以上の開口部から１つ以上の前記管状の流路に導電性材料を含む材料を導入し、前記４つ以上の開口部のうち、２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しないことを特徴とする流路デバイスを製造してもよい。
【００５０】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体と導電層を有さない流路とを含む流路デバイスを簡便に製造することができる。
【００５１】
第１基材と、第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面とに開口した２つ以上の管流路のパターンを有する第２基材と、４つ以上の貫通孔を有する第３基材とを準備し、前記第１基材に、前記第２基材の前記第１の面を配置し、前記第２基材の第２の面に、前記第３基材を配置し、前記４つ以上の貫通孔のうち、１つ以上の貫通孔により形成された１つ以上の開口部から導電性材料を含む材料を導入し、前記４つ以上の貫通孔のうち、２つ以上の貫通孔により形成された２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しないことを特徴とする流路デバイスを製造してもよい。
【００５２】
本実施形態によると、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体と導電層を有さない流路とを含む流路デバイスを簡便に製造することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を提供することができる。また、管構造の内部に配線を有し、管配線層の端部に電極部を有する配線構造体を簡便に製造する方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、導通が十分にとれた導電層を有する配線構造体を含む流路デバイスを提供することができ、その製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る二つの基材を有する配線構造体の上面図である。
【図２】図１の各線での断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る二つの基材を有する配線構造体の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る一つの基材を有する配線構造体の上面図である。
【図５】図４の各線での断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る三つの基材を有する配線構造体の上面図である。
【図７】図６の各線での断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る二つの基材を有する流路デバイスである。
【図９】図８の各線での断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る二つの基材を有する流路デバイスである。
【図１１】一実施例に係る電流と電圧の関係を示す図である。
【図１２】一実施例に係る電流と抵抗値の関係を示す図である。
【図１３】一実施例に係る配線構造体の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。但し、本発明は、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００５６】
＜第１実施形態＞
［配線構造体の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る二つの基材を有する配線構造体１００の上面図である。図２（ａ）は、図１のＡ―Ａ線での断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ―Ｂ線での断面図である。本実施形態に係る配線構造体１００は、第１基材１１、第２基材１２、管構造１３、管構造１３につながる開口部１４、導電層１５、電極パッド１６を備える。
【００５７】
本実施形態において、第１基材１１は、平板状の基材（基板）であって、材料は特には限定されないが、流路デバイスと組合せて用いる場合、透明な部材が好ましく、例えばシリコンやガラスを用いることができる。また、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等の樹脂材料で形成されてもよい。
【００５８】
本実施形態において、第２基材１２は、第１の面に溝部を有し、溝部につながる開口部を第１の面と反対側の第２の面に有する。第２基材１２を構成する材料は、溝部を形成可能な材料であればよく、例えば、ＭＥＭＳの分野において加工技術の確立されたシリコンを用いることができる。また、ＰＤＭＳ等の樹脂で形成されてもよい。
【００５９】
管構造１３は、第１基材１１と、第２基材１２の第１の面に配置された溝部とにより構成される。
【００６０】
管構造１３の幅は、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。しかし、管構造１３の幅は、これらに限定されることはない。また、管構造１３の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。しかし、管構造１３の高さは、これらに限定されることはない。図２において、一例として、管構造を長方形として示したが、これに限られず、円、楕円、正方形等であってもよい。
【００６１】
本実施形態において、配線構造体１００を構成する導電層１５及び電極パッド１６は、管構造１３の内面と開口部１４の底面及び側面に配置される導電性を有する材料により形成される。導電性を有する材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００６２】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る管構造１３の内面には、導電層１５が形成され、配線構造を形成する。管構造１３においては、配線構造の内部は中空となる。本発明においては、管構造１３において、配線構造の内部が中空であっても、導電層１５により十分な導電性を得ることができる。
【００６３】
本実施形態において、電極パッド１６は、開口部１４の底面及び側面に配置される導電性を有する材料により形成される。電極パッド１６は、導電層１５より管構造１３の内面に形成された配線構造と連続的に形成されており、配線構造体１００においては、電極パッド１６から管構造１３の内面の配線構造までの十分な導電性を得ることができる。
【００６４】
［配線構造体の製造方法］
本発明の一実施形態に係る二つの基材を含み、管構造の内部に配線を形成し、管構造と開口部との接続部の底面及び開口部の側面に導電性を有する電極部を形成する配線構造体の製造方法を、図３を用いて説明する。
【００６５】
まず、第１基材１１と、第１の面に溝部１７を有し、第１の面と反対側の第２の面に開口部１４を有する第２基材１２を準備する（ＳＴ１０１）。
【００６６】
次に、第１基材１１に、第２基材１２の第１の面を配置し、溝部１７と第１基材１１により管構造１３を形成する（ＳＴ１０２）。例えば、第１基材１１がガラスで第２基材１２がシリコンの場合は、陽極接合により第１基材１１と第２基材１２を接合することができる。また、第１基材１１又は第２基材１２が樹脂で構成されている場合、接着層を介して、第１基材１１と第２基材１２を接着することができる。本実施形態においては、第１基材１１に第２基材１２を配置する方法はこれらに限定されず、公知の方法を用いることができる。
【００６７】
次に、開口部１４の一方から導電性材料を含む材料を導入する（ＳＴ１０３）。本実施形態において、導電性材料を含む材料として、例えば、導電性材料を溶媒に溶解した溶液、導電性粒子を液体に分散させた分散液を用いることができる。導電性材料又は導電性粒子として、金、銀、銅、アルミニウム等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、導電性材料を溶解する溶液、又は導電性粒子を分散させる液体としては、焼成により除去される有機溶媒が好ましい。有機溶媒として、水とエタノール、直鎖アルカン等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００６８】
一実施形態において、第１基材１１又は第２基材１２に樹脂を用いる場合には、低温で焼成可能な導電性材料を含む材料が好ましい。例えば、第１基材１１又は第２基材１２がＰＤＭＳで構成される場合、２００℃以下の低温で焼成可能な導電性材料を含む材料を用いることが好ましい。
【００６９】
次に、大気雰囲気でのオーブンで、焼成して、溶媒又は液体を除去するとともに、導電性材料を焼結させ、導電層１５を形成する（ＳＴ１０４）。
【００７０】
開口部１４から導電性材料を含む材料を導入する方法としては、開口部の片方から入れる方法に限られない。別の方法として、まず、一方の開口部から導電性材料を含む材料を導入し、大気雰囲気でのオーブンで、導電層を形成した後、もう一方の開口部から導電性材料を含む材料を導入して、焼結して導電層を形成する方法もある。
【００７１】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の一実施形態に係る一つの基板に構成した配線構造体２００の上面図である。図５（ａ）は、図４のＡ―Ａ線での断面図であり、図５（ｂ）は、図４のＢ―Ｂ線での断面図であり、図５（ｃ）は、図４のＣ−Ｃ線での断面図である。本実施形態に係る配線構造体２００は、基材２１、管構造２３、管構造２３につながる開口部２４、導電層２５、電極パッド２６を備える。
【００７２】
本実施形態において、基材２１は、内部に管構造２３を有し、管構造２３につながる開口部２４を有する。基材２１を構成する材料は、溝部と開口部を形成可能な材料であれば特には限定されないが、流路デバイスと組み合わせて用いる場合、透明な部材が好ましく、例えばシリコンやガラスを用いることができる。また、ＰＤＭＳ等の樹脂であってもよい。基材２１にガラスを用いる場合、例えば、パルスレーザガラスを改質して管構造２３のパターンを形成し、エッチングにより管構造２３を形成することができる。
【００７３】
管構造２３の幅は、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。しかし、管構造１３の幅は、これらに限定されることはない。また、管構造２３の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。しかし、管構造１３の高さは、これに限定されることはない。図５において、一例として、管構造を長方形として示したが、これに限られず、円、楕円、正方形等であってもよい。
【００７４】
本実施形態において、配線構造体２００を構成する導電層２５及び電極パッド２６は、管構造２３の内面と開口部２４の底面及び側面に配置される導電性を有する材料により形成される。導電性を有する材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００７５】
図５（ｂ）に示すように、本実施形態に係る管構造２３の内面には、導電層２５が形成され、配線構造を形成する。管構造２３においては、配線構造の内部は中空となる。本発明においては、管構造２３において、配線構造の内部が中空であっても、導電層２５により十分な導電性を得ることができる。
【００７６】
本実施形態において、電極パッド２６は、開口部２４の底面及び側面に配置される導電性を有する材料により形成される。電極パッド２６は、導電層２５より管構造２３の内面に形成された配線構造と連続的に形成されており、配線構造体２００においては、電極パッド２６から管構造２３の内面の配線構造までの十分な導電性を得ることができる。
【００７７】
本実施形態においては基板が一つだけであるので、基板の繋ぎ目がなく、この繋ぎ目で破損しないメリットがある。
【００７８】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の一実施形態に係る三つの基板からなる配線構造体の上面図である。図７（ａ）は、図６のＡ―Ａ線での断面図であり、図７（ｂ）は、図６のＢ―Ｂ線での断面図であり、図７（ｃ）は、図６のＣ−Ｃ線での断面図である。本実施形態に係る配線構造体３００は、第１基材３１、第２基材３２、第３基材３７、管構造３３、管構造３３につながる開口部３４、導電層３５、電極パッド３６を備える。
【００７９】
本実施形態において、第１基材３１は、平板状の基材（基板）であって、材料に特には限定されないが、流路デバイスと組み合わせて用いる場合、透明な部材が好ましく、例えばシリコンやガラスを用いることができる。また、ＰＤＭＳ等の樹脂であってもよい。
【００８０】
本実施形態において、第２基材３２は、溝部を有する。第２基材３２を構成する材料は、溝部を形成可能な材料であればよく、例えば、ＭＥＭＳの分野において加工技術の確立されたシリコンやガラスを用いることができる。また、ＰＤＭＳ等の樹脂で形成されてもよい。
【００８１】
本実施形態において、第３基材３７は、開口部を有する。第３基材３７を構成する材料は、シリコン、ガラス又はポリジメチルシロキサン等の樹脂材料が考えられる。
【００８２】
管構造３３は、第１基材３１、第３基材３７と、第２基材３２の溝部とにより構成される。
【００８３】
管構造３３の幅は、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。しかし、管構造３３の幅は、これらに限定されることはない。また、管構造３３の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。しかし、管構造３３の高さは、これらに限定されることはない。図７において、一例として、管構造を長方形として示したが、これに限られず、円、楕円、正方形等であってもよい。
【００８４】
本実施形態において、配線構造体３００を構成する導電層３５及び電極パッド３６は、管構造３３の内面と開口部３４の底面及び側面に配置される導電性を有する材料により形成される。導電性を有する材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００８５】
図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係る管構造３３の内面には、導電層３５が形成され、配線構造を形成する。管構造３３においては、配線構造の内部は中空となる。本発明においては、管構造３３において、配線構造の内部が中空であっても、導電層３５により十分な導電性を得ることができる。
【００８６】
本実施形態において、電極パッド３６は、開口部３４の底面及び側面に配置される導電性を有する材料により形成される。電極パッド３６は、導電層３５より管構造３３の内面に形成された配線構造と連続的に形成されており、配線構造体３００においては、電極パッド３６から管構造３３の内面の配線構造までの十分な導電性を得ることができる。
【００８７】
本実施形態においては、基板が三つあることから、第２基材３２と第３基材３７のパターン形成が容易であるメリットがある。また、第１基材３１、第２基材３２及び第３基材３７の配置は、配線構造体１００と同様に、接合や接着により行うことができる。
【００８８】
＜第４実施形態＞
［流路デバイスの構成］
図８は、本発明の一実施形態に係る二つの基材からなる配線構造体と流路とを含む流路デバイスの上面図である。図９（ａ）は、図８のＡ−Ａ線での断面図であり、図９（ｂ）は、図８のＢ−Ｂ線での断面図であり、図９（ｃ）は、図８のＣ−Ｃ線での断面図である。本実施形態に係る流路デバイス４００は、第１基材４１、第２基材４２、管構造４３Ａ、管構造４３Ａにつながる開口部４４Ａ、導電層４５Ａ、電極パッド４６Ａ、管構造４３Ｂ、管構造４３Ｂにつながる開口部４４Ｂ、導電層４５Ｂ、電極パッド４６Ｂ、流路４７、流路４７につながる開口部４８、４９、５０を備える。
【００８９】
本実施形態における第１基材、第２基材の材料、管構造４３Ａ及び４３Ｂの大きさ、形状、管構造４３Ａ及び４３Ｂにつながる開口部４４Ａ及び４４Ｂの大きさ、形状、導電層４５Ａ及び４５Ｂを形成するのに用いられる材料については、第１実施形態と同じである。そのため、これらについての記載は省略する。
【００９０】
流路４７の高さは、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。しかし、流路４７の幅は、これらに限定されることはない。また、流路４７の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。しかし、流路４７の高さは、これらに限定されることはない。図９において、一例として、流路を長方形として示したが、これに限られず、円、楕円、正方形等であってもよい。流路４７の大きさ、形状は、流路を使用する目的に応じて決めてもよい。
【００９１】
図８を参照すると、流路４７は、配線構造体の左に隣接して配置されている。流路デバイス４００は、流路４７につながる開口部４８、４９、５０を有している。２つの配線構造体は、図８及び図９（ｂ）に示されるように、導電性を有する導電層４５Ａ及び４５Ｂを含む。ここで、導電層４５Ａを含みコの字形状になっている部位は、シグナル電極であり、導電層４５Ｂを含みコの字形状になっている部位は、グランド電極である。シグナル電極とグランド電極に外部から電圧を加えると、両電極間及び両電極の近傍において、電界が生じる。例えば、開口部４９及び５０から、極性の異なる２種類の液滴５１、５２を流した場合には、両電極の近傍に生じた電界の作用により、液滴５１と液滴５２を癒合させることができる。このような液滴の癒合は、例えば、液滴５１又は液滴５２を両電極の近傍に生じた電界によりトラップし、もう一方の液滴に接触させることにより行うことができる。なお、本実施形態では、癒合する対象について、極性の異なる液滴を用いて説明したが、これに限定されず、電解質の導電率が異なる液体や帯電量・極性の異なる粒子等が対象であってもよい。また、本実施形態では、シグナル電極とグランド電極を流路４７の右に隣接して配置しているが、シグナル電極とグランド電極を配置する位置はこれに限定されない。また、図８においては、シグナル電極とグランド電極をコの字形状としているが、この形状に限定されない。シグナル電極とグランド電極に外部から電圧を加えたときに、両電極間及び両者の近傍において電界が生じ、生じた電界の作用によって、２種類の液滴を癒合することができる位置や形状であればよい。
【００９２】
図１０は、本発明の一実施形態に係る配線構造体と流路とを含む流路デバイスの上面図である。本実施形態に係る流路デバイス６００は、第１基材６１、第２基材６２、管構造６３Ａ、管構造６３Ａにつながる開口部６４Ａ、導電層６５Ａ、電極パッド６６Ａ、管構造６３Ｂ、管構造６３Ｂにつながる開口部６４Ｂ、導電層６５Ｂ、電極パッド６６Ｂ、流路６７、流路６７につながる開口部６８、６９、７０を備える。図１０の実施形態は、開口部６８から開口部６９及び開口部７０の方向へ液体を流す例を示し、それ以外の構成は、図８の実施形態と同じである。本実施形態における第１基材、第２基材の材料、管構造６３Ａ及び６３Ｂの大きさ、形状、管構造６３Ａ及び６３Ｂにそれぞれつながる開口部６４Ａ及び６４Ｂの大きさ、形状、導電層６５Ａ及び６５Ｂを形成するのに用いられる材料、流路６７の大きさ、形状、開口部６８、６９、７０の大きさ、形状等については、図８の実施形態と同様の構成であってもよく、ここでは、詳細な記載は省略する。
【００９３】
本実施形態では、図８の実施形態と同様に、導電層６５Ａを含みコの字形状になっている部位は、シグナル電極であり、導電層６５Ｂを含みコの字形状になっている部位は、グランド電極である。シグナル電極とグランド電極に外部から電圧を加えると、両電極間及び両電極の近傍において、電界が生じる。両電極の近傍において電界が生じると、例えば、図１０に示されるように、開口部６８から、極性の異なる粒子７１、７２を流した場合、一方の粒子７２が、管構造６３Ｂ側に引き寄せられ、開口部７０につながる流路に流れ、もう一方の粒子７１は、管構造６３側Ｂから離れ、開口部６９につながる流路に流れる。そのため、複数の種類の粒子を分離することができる。なお、本実施形態では、分離される対象について、極性の異なる粒子を用いて説明したが、これに限定されず、電解質中のイオンや、帯電量の異なる粒子や液滴等が対象であってもよい。また、本実施形態では、シグナル電極とグランド電極を流路６７の右に隣接して配置しているが、シグナル電極とグランド電極を配置する位置はこれに限定されない。また、図１０においては、シグナル電極とグランド電極をコの字形状としているが、この形状に限定されない。シグナル電極とグランド電極に外部から電圧を加えたときに、両電極間及び両者の近傍において電界が生じ、生じた電界の作用によって、２種類の粒子を分離することができる位置や形状であればよい。
【００９４】
本実施形態では、２つの基材からなる配線構造体と流路とを含む流路デバイスについて説明をした。しかし、これに限定されず、第２実施形態及び第３実施形態の配線構造体に流路を加えてもよく、３つの基材や１つの基材からなる配線構造体と流路とを含む流路デバイスであってもよい。また、基材の数については、これらに限られない。
【００９５】
［流路デバイスの製造方法］
本実施形態に係る二つの基板からなる配線構造体と流路とを含む流路デバイス４００の製造方法は、第１実施形態に係る二つの基板からなる配線構造体の製造方法とほぼ同じである。すなわち、まず、第１基材と、第１の面に２つ以上の溝部を有し、第１の面と反対側の第２の面に４つ以上の開口部を有する第２基材とを準備する。次に、第１基材に、第２基材の第１の面を配置する。最後に、４つ以上の開口部のうち、１つ以上の開口部から１つ以上の溝部に導電性材料を含む材料を導入するというものである。ただし、４つ以上の開口部のうち、２つ以上の開口部には導電性材料を含む材料を導入しない。この結果、流路デバイス４００が完成する。以上のとおり、第１実施形態と異なるのは、準備する第２基材にある開口部の数と、開口部のうち、導電性材料を含む材料を導入しない開口部があるという点である。
【実施例】
【００９６】
本実施例では、二つの基板からなる配線構造体を作成した。基材１１としてガラスを、基材１２としてＰＤＭＳ樹脂を用いた。
【００９７】
基材１２の準備方法としては、まず、Ｓｉウェハを準備し、Ｓｉウェハ上にネガティブレジスト（ＳＵ−８）を配置して、型を形成する。その後、Ｓｉウェハ及びＳＵ−８の型にＰＤＭＳ樹脂を配置し、ＰＤＭＳで基材１２を形成する。その後、ＰＤＭＳを離型することによって、基材１２を準備することができる。基材１２が、ＰＤＭＳ樹脂でなく、シリコンである場合には、型を形成するのではなく、エッチングにより基材１２を準備することができる。
【００９８】
管構造と開口部との接続部の幅は、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ及び１００μｍとし、また、接続部の高さは、１０μｍ、３０μｍ、５０μｍとし、一方の開口部から他方の開口部までの長さを１ｃｍとして実施した。
【００９９】
ＰＤＭＳ吸着前に流体及び電極の入り口部となる穴を生検トレパンで開けた。ガラスにＰＤＭＳを接着する前に、両者の接着面の汚れ除去と表面活性化のため、エキシマレーザーで表面処理を施した。流路内部の濡れ性を向上するためＯ2プラズマ処理を施した。
【０１００】
導電性ペーストは、ハリマ化成製の低温焼成Ａｇナノペースト「ＮＰＳ−ＪＬ」を用いた。
【０１０１】
Ａｇナノペーストの充填は、マイクロピペットで一方の電極パッドに導入することによって行った。１回の導入によって、数〜数十μＬのＡｇナノペーストが導入された。
【０１０２】
一方の電極パッドからＡｇナノペーストを導入後、大気雰囲気でのオーブン中、１００℃で５分間、２００℃で１時間、ベイクして、Ａｇナノペーストを固めた。
【０１０３】
Ａｇナノペーストが固まった後、もう一方の電極パッドからＡｇナノペーストを導入した。
【０１０４】
図１１〜図１３は、実施例に係る配線構造体の電気特性を示す図である。
【０１０５】
図１１は、実施例に係る配線構造体の電流と電圧の関係を示す図である。図１１の結果から、管構造の幅に関わらず、電流と電圧とに正の相関が確認され、本実施例に係る配線構造体において、十分な導通がとれていることが明らかとなった。
【０１０６】
図１２は、実施例に係る配線構造体の電流と抵抗の関係を示す図である。図１２の結果から、実施例に係る配線構造体においては、配線抵抗が安定していることが明らかとなった。また、実施例に係る配線構造体においては、中空の配線構造となるため、配線抵抗は管構造の内面に形成された導電層の膜厚に依存し、配線の幅には依存しないことが明らかとなった。
【０１０７】
図１３は、実施例の配線構造体の管構造での断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。管構造の内面にＡｇナノペーストが付着し、中空の金属層が観察された。
【符号の説明】
【０１０８】
１１、３１、４１、６１：第１基材
１２、３２、４２、６２：第２基材
１３、２３、３３、４３Ａ、４３Ｂ、６３Ａ、６３Ｂ：管構造
１４、２４、３４、４４、４８、４９、５０、６４Ａ、６４Ｂ、６８、６９、７０：開口部
１５、２５、３５、４５Ａ、４５Ｂ、６５Ａ、６５Ｂ：導電層
１６、２６、３６、４６Ａ、４６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ：電極パッド
２１：基材
３７：第３基材  ４７、６７：流路  ５１、５２：液滴
７１、７２：粒子
１００：二つの基材を有する配線構造体
２００：一つの基材を有する配線構造体
３００：三つの基材を有する配線構造体
４００：二つの基材を有する配線構造体と流路とを含む流路デバイス
６００：二つの基材を有する配線構造体と流路とを含む流路デバイス
【図１】
2016203298.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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