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日立化成在幕张MESSE举行的“2007分析展”(2007年8月29~31日)上,展出了内置有流动液体的流体电路的电路片“μARTs”的试制品。试制品由塑料薄膜等基材夹着中空电子管制造而成(加工成片状)。预计用于处理微量液体的分析装置等。在此类设备中,目前大多将多个电子管成束收纳于设备内部。如采用此次的流体电路片,便可进行高密度配置,并使流体电路的更换变得更轻松。
在电子设备业界,曾有公司提出过在印刷布线底板内部嵌入水冷用流路的设计思路,此次的电路片也可应用于该领域(参阅本站报道)。日立化成表示,该电路片从2004年前后开始开发,并于2007年8月27日取得了基本专利。
此次的流体电路片采用了使用铜线的布线底板制造技术。该公司原来一直在面向服务器及宇航领域使用的高速信号电路,通过用NC设备在基材上进行铜线布线,来制造层积电路底板。此次将该电路底板上的铜线换成了中空电子管来制造流体电路。
流路的三个优点
流体电路片有三个主要优点。第一是可以使各流路的长度相等。在排列多个电子管形成曲线电路时,内周的电子管和外周的电子管在长度上通常不同。而此次的流体电路片则不同,事先通过CAD设计统一了流路长度,然后再根据这一设计通过NC设备来制造。第二是可进行交差布线。而且,如果一边微妙地移动交差点一边进行布线,还可抑制片产生凹凸。比如,像微流体芯片那样通过形成沟槽来构筑流路时,为了使流路实现交差,需要2层以上的用于形成沟槽的层。第三是可加长流路。在用于冷却热源、调节液体温度时,能够以旋涡形配备电子管。
不过,在流体电路片内部不能进行分流及合流。因此,在需要进行分流及合流时,建议使用暂时通过接头将流路引到电路片外部,然后在电路片外部进行分流及合流的方法。
能够置于内部的电子管,其外径为0.15~2.0mm(内径约为0.05~1mm),材质使用氟类树脂、聚丙烯、聚乙烯、玻璃及工程塑料等。虽然材质并没有特殊限制,不过流路曲线部分的曲率会随材质及电子管的壁厚等发生变化。材除塑料薄膜外,还可使用铜等金属箔以及玻璃等。电路片的厚度取决于内置电子管,比如电子管的外径为0.25mm时,电路片最薄为0.5mm。制造时使用的NC设备的精度为±10μm,不过受电子管刚性不同的影响,位置会发生少许偏移,因此流体电路的精度最大为±100μm。流体电路片的面积最大为500mm×600mm。
用于连接外部电子管的接头委托NITTA MOORE开发而成。比如,此次试制了将内置于液体电路片中的4根电子管与外部的4根电子管连接,或合流后与1根电子管连接的接头,可一起嵌入多个电子管。而原来的分析装置采用一根根逐一拧上电子管的方法,连接起来很麻烦。而此次的试制品则不同,可将外径约为1.5mm(准确地说,是分析装置普遍使用的外径为1/16英寸的电子管)的电子管作为外部电子管进行连接。
  
图1:流体电路片“μARTs”的各种试制品
图2:流体电路片的展板
图3:依据所使用的材质及厚度,还可获得柔韧性。照片上的是位于图1左上部的名片大小的试制品,利用厚0.03mm的PET薄膜和厚0.05mm的聚酰亚胺薄膜夹着电子管(内径0.05mm,外径 0.25mm)制成。旋涡状的部分长为1m
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