FR2929263A1 - Producing device e.g. sensor with cavities filled with a fluid and closed by a layer, comprises preparing a stack covered with a layer made of a first sealing material on a support, and preparing the patterns defining walls in the stack - Google Patents
Producing device e.g. sensor with cavities filled with a fluid and closed by a layer, comprises preparing a stack covered with a layer made of a first sealing material on a support, and preparing the patterns defining walls in the stack Download PDFInfo
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Abstract
Description
PROCEDE DE SCELLEMENT D'ENCEINTES REMPLIES DE LIQUIDE A L'AIDE D'UNE COUCHE DE FERMETURE METHOD FOR SEALING LIQUID-FILLED ENCLOSURES USING A CLOSURE LAYER
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à la réalisation de dispositifs comprenant une ou plusieurs cavités ou enceintes remplies d'un liquide et fermées à l'aide d'au moins une couche de fermeture qui peut être à base d'un matériau polymère. TECHNICAL FIELD The invention relates to the production of devices comprising one or more cavities or enclosures filled with a liquid and closed by means of at least one closure layer which may be based on a polymer material.
Elle s'applique notamment au domaine de l'optique pour la réalisation de lentilles optiques ou de verres optiques, ou de matrices de verres ou de lentilles, ainsi qu'à d'autres domaines tel que celui des MEMS (MEMS pour microsystèmes électromécaniques) pour réaliser des actionneurs, des capteurs, ou des interrupteurs, ainsi qu'à celui des dispositifs microfluidiques dans le domaine biomédical. L'invention concerne plus particulièrement le procédé de scellement de telles enceintes. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Pour certaines applications, notamment optiques, on peut chercher à encapsuler de façon étanche un liquide dans des cavités ou des enceintes de dimension critique de l'ordre de plusieurs micromètres à plusieurs centaines de micromètres. Ces cavités que l'on appelle micro-cavités peuvent être obtenues par diverses techniques, notamment par micro-usinage d'un substrat et par dépôt et structuration d'une ou plusieurs couches à l'aide de techniques de gravure et de photolithographie. Le liquide fonctionnel à encapsuler dépend de l'application et peut être comprendre une ou plusieurs substances choisies pour des propriétés spécifiques, par exemple pour des propriétés optiques particulières. Un scellement des cavités à l'aide d'une couche de fermeture à base de matériau polymère est ensuite réalisé. L'adhésion de cette couche de matériau polymère pose problème. Pour effectuer un tel scellement, un procédé qui consisterait par exemple à déposer un matériau de scellement au sommet de parois formant des cavités et dont les dimensions sont de l'ordre du micron poserait problème. Une technique de dispense de ce matériau de scellement, pourrait être effectuée par sérigraphie. La difficulté de cette technique serait alors de réussir à venir dispenser précisement le matériau de scellement au sommet des parois sans que celui-ci ne déborde et ne coule le long des parois. Un but de l'invention est de proposer un nouveau procédé de scellement de microcavités remplies d'un liquide de manière efficace et industrielle, et qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci- dessus. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif doté d'une ou plusieurs 30 cavités remplies d'au moins un liquide et fermées à l'aide d'au moins une couche de fermeture, comprenant les étapes de : a) réalisation sur un support, d'un empilement recouvert d'au moins une couche en un 5 premier matériau de scellement, b) réalisation dans l'empilement, de motifs définissant des parois des dites cavités, c) remplissage des cavités à l'aide d'au moins un liquide, d) fermeture des dites cavités à l'aide d'au moins une couche de fermeture, comprenant la mise en contact de la couche de fermeture sur les parois des cavités et un scellement de cette couche de fermeture avec le premier matériau de scellement. La couche de fermeture peut comporter au moins une sous-couche à base d'un deuxième matériau de scellement disposé sur les parois des cavités. Le deuxième matériau de scellement peut être choisi de manière à avoir une affinité chimique au 20 premier matériau de scellement ou peut être identique au premier matériau de scellement. Selon une possibilité de mise en oeuvre, le deuxième matériau de scellement est gravé selon les mêmes motifs que ceux des dites parois, la fermeture à 25 l'étape d) comportant une mise en contact des motifs gravés dudit deuxième matériau de scellement avec lesdites parois. Cette variante de réalisation peut être mise en oeuvre notamment lorsque le dispositif est un 30 dispositif optique, et que l'on souhaite minimiser la surface du matériau de scellement, afin de ne pas 10 15 perturber le trajet de rayons lumineux traversant les cavités. A l'étape c) plusieurs cavités peuvent être remplies de liquides différents. Dans ce cas, le premier matériau de scellement et le deuxième matériau de scellement peuvent être prévus étanches vis-à-vis desdits liquides, afin que les liquides ne passent pas d'une cavité à l'autre. Selon une autre possibilité, à l'étape c), les cavités peuvent être remplies d'un même liquide, la couche de premier matériau de scellement et la couche du second matériau de scellement peuvent être perméables vis à vis du liquide de remplissage. Le support peut comporter une couche de PET, l'empilement étant formé sur ladite couche de PET. La couche de fermeture peut comporter une sous-couche à base de polymère, en particulier du PET. Le premier de scellement et/ou le second matériau de scellement peut être un matériau polymère, polymérisable par rayonnement UV tel qu'une colle photosensible, le scellement à l'étape d) comportant au moins une polymérisation par UV du premier matériau de scellement. Le premier matériau de scellement et/ou le deuxième matériau de scellement peuvent être photosensibles. Le premier matériau de scellement et/ou le deuxième matériau de scellement est un matériau polymère, polymérisable par traitement thermique telle qu'une colle thermofusible, le scellement à l'étape d) comportant un traitement thermique pour la polymérisation au moins du premier matériau de scellement. L'étape d) peut comporter en outre une étape de mise sous pression de la couche de fermeture avec les parois. Le liquide peut être par exemple choisi parmi l'un des liquides suivants : un liquide photochromique, cristal(aux) liquide(s), liquides d'indices d'indice. It applies in particular to the field of optics for the production of optical lenses or optical glasses, or matrices of lenses or lenses, as well as to other areas such as that of MEMS (MEMS for electromechanical microsystems) for producing actuators, sensors, or switches, as well as for microfluidic devices in the biomedical field. The invention relates more particularly to the method of sealing such enclosures. STATE OF THE PRIOR ART For certain applications, in particular optical applications, it is possible to seek to seal a liquid in cavities or enclosures of critical size of the order of several microns to several hundred microns. These cavities which are called micro-cavities can be obtained by various techniques, in particular by micromachining of a substrate and by deposition and structuring of one or more layers using etching and photolithography techniques. The functional liquid to be encapsulated depends on the application and may include one or more substances chosen for specific properties, for example for particular optical properties. Sealing of the cavities with a closure layer based on polymeric material is then performed. The adhesion of this layer of polymer material is problematic. To perform such a seal, a process which would consist for example of depositing a sealing material at the top of walls forming cavities and whose dimensions are of the order of one micron would be problematic. A dispensing technique for this sealing material could be performed by screen printing. The difficulty of this technique would be to succeed in dispensing precise sealing material at the top of the walls without it overflows and flows along the walls. An object of the invention is to provide a new process for sealing microcavities filled with a liquid in an efficient and industrial manner, and which does not have the disadvantages mentioned above. PRESENTATION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of producing a device having one or more cavities filled with at least one liquid and closed with at least one closure layer, comprising the steps of: a) production on a support, of a stack covered with at least one layer of a first sealing material, b) realization in the stack, of patterns defining the walls of said cavities, c) filling of the cavities using at least one liquid, d) closing said cavities with at least one closure layer, comprising contacting the closure layer on the walls of the cavities and sealing of this closing layer with the first sealing material. The closure layer may comprise at least one underlayer based on a second sealing material disposed on the walls of the cavities. The second sealing material may be selected to have a chemical affinity to the first sealing material or may be identical to the first sealing material. According to one possible embodiment, the second sealing material is etched in the same patterns as those of said walls, the closure in step d) comprising contacting the etched patterns of said second sealing material with said walls. . This variant embodiment can be implemented in particular when the device is an optical device, and it is desired to minimize the surface of the sealing material, so as not to disturb the path of light rays passing through the cavities. In step c) several cavities may be filled with different liquids. In this case, the first sealing material and the second sealing material can be provided with respect to said liquids, so that the liquids do not pass from one cavity to another. Alternatively, in step c), the cavities may be filled with the same liquid, the layer of first sealing material and the layer of the second sealing material may be permeable to the filling liquid. The support may comprise a PET layer, the stack being formed on said PET layer. The closure layer may comprise a polymer-based underlayer, in particular PET. The first sealant and / or the second sealing material may be a polymer material, polymerizable by UV radiation such as a photosensitive adhesive, the seal in step d) comprising at least a UV polymerization of the first sealing material. The first sealing material and / or the second sealing material may be photosensitive. The first sealing material and / or the second sealing material is a polymer material, heat-treatable such as a hot-melt adhesive, the sealing in step d) comprising a heat treatment for the polymerization of at least the first material of sealing. Step d) may further comprise a step of pressurizing the closure layer with the walls. The liquid may for example be chosen from one of the following liquids: a photochromic liquid, liquid crystal (s), index index liquids.
Selon une possibilité, à l'étape a), la réalisation des dites parois peut comprendre : - le dépôt d'une couche de masque dur sur l'empilement, - le dépôt d'une couche de résine 15 photosensible sur la couche de masque dur, - la réalisation dans la couche de résine photosensible, de premiers motifs semblables aux motifs des parois à réaliser, puis le transfert de ces premiers motifs dans la couche de masque dur, 20 - la reproduction desdits premiers motifs dans l'empilement, par gravure à travers le masque dur. A l'étape a), préalablement à la réalisation de la couche à base du premier matériau de scellement, une couche de matériau structurel peut 25 être formée sur le support, le matériau structurel étant un matériau polymérisable par rayonnement UV. Le matériau structurel peut être par exemple une résine ou un solgel photosensible. Le choix du matériau structurel est lié à 30 l'application envisagée pour le dispositif. According to one possibility, in step a), the production of said walls may comprise: the deposition of a hard mask layer on the stack, the deposition of a layer of photoresist on the mask layer hard, - the realization in the photosensitive resin layer of first patterns similar to the patterns of the walls to achieve, then the transfer of these first patterns in the hard mask layer, - the reproduction of said first patterns in the stack, by engraving through the hard mask. In step a), prior to the production of the layer based on the first sealing material, a layer of structural material may be formed on the support, the structural material being a material polymerizable by UV radiation. The structural material may be for example a resin or a photosensitive solgel. The choice of the structural material is related to the intended application for the device.
Selon une possibilité de mise en oeuvre, à l'étape a) la réalisation des dites parois peut comprendre, lorsque l'empilement comporte un matériau structurel non photosensible et un premier matériau de scellement photosensible : - la réalisation de la gravure par photolithographie du premier matériau de scellement photosensible selon les motifs des parois à former, - la reproduction desdits motifs dans la couche de matériau structurel par gravure. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description suivante et en référence aux dessins annexés, donnés à titre uniquement illustratif et nullement limitatifs. Les figures 1A à 1F illustrent un premier exemple de procédé selon l'invention. Les figures 2A à 2E illustrent un deuxième exemple de procédé selon l'invention. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. According to an implementation possibility, in step a) the production of said walls can comprise, when the stack comprises a non-photosensitive structural material and a first photosensitive sealing material: - the production of the photolithography etching of the first photosensitive sealing material according to the patterns of the walls to be formed, - the reproduction of said patterns in the layer of structural material by etching. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description and with reference to the appended drawings, given solely by way of illustration and in no way limiting. FIGS. 1A to 1F illustrate a first example of a method according to the invention. FIGS. 2A to 2E illustrate a second example of a method according to the invention. Identical, similar or equivalent parts of the different figures bear the same numerical references so as to facilitate the passage from one figure to another.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. The different parts shown in the figures are not necessarily in a uniform scale, to make the figures more readable.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un exemple de procédé, selon l'invention, de réalisation d'un dispositif comportant une ou plusieurs enceinte(s) ou cavité(s) remplies d'au moins un liquide, et fermée(s) à l'aide d'au moins une couche de fermeture, va à présent être donné en liaison avec les figures 1A-1F. On réalise tout d'abord sur un support 100, qui peut être transparent, et par exemple sous forme d'une dalle de verre de quartz ou de polyéthylène téréphtalate (PET), un empilement de couches dans lequel des cavités sont destinées à être formées. Cet empilement comprend au moins une couche à base d'un matériau 106 que l'on appellera matériau structurel , et au moins une couche à base d'un matériau 109 que l'on appellera premier matériau de scellement . Le premier matériau de scellement 109 est un matériau choisi pour assurer l'adhésion entre les parois de cavités destinées à être réalisées sur le support et une couche de fermeture desdits cavités. Ce premier matériau de scellement 109 peut être choisi également de manière à assurer une étanchéité aux gaz, en particulier lorsque les cavités sont destinées à être remplies de liquides différents. Ce premier matériau de scellement 109 peut aussi être choisi de manière à permettre une tenue mécanique ou améliorer une tenue mécanique d'une couche de fermeture des cavités, en particulier à base de matériau plastique ou de matériau polymère, disposée sur les parois des cavités. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS An example of a method, according to the invention, of producing a device comprising one or more chambers or cavities filled with at least one liquid, and closed to using at least one closure layer, will now be given in conjunction with FIGS. 1A-1F. Firstly, a support 100, which may be transparent, for example in the form of a quartz glass slab or polyethylene terephthalate (PET), is produced on a support, a stack of layers in which cavities are intended to be formed. . This stack comprises at least one layer based on a material 106 that will be called structural material, and at least one layer based on a material 109 which will be called the first sealing material. The first sealing material 109 is a material chosen to ensure adhesion between the walls of cavities to be made on the support and a closure layer of said cavities. This first sealing material 109 may also be chosen so as to ensure gastightness, in particular when the cavities are intended to be filled with different liquids. This first sealing material 109 may also be chosen so as to allow a mechanical strength or to improve a mechanical strength of a cavity closure layer, in particular based on plastic material or polymer material, disposed on the walls of the cavities.
Le premier matériau de scellement peut être une colle photosensible par exemple, telle qu'une colle photosensible Supratech , ou DelioKatiobond , ou Deliophotobond . Le premier matériau de scellement peut être une colle thermofusible telle qu'une colle à base de copolymères éthylènes, par exemple une colle EVA, ou EBA, ou EMA, ou une colle à base de polymère amorphe polyoléfine (APAO). Selon une possibilité (figure 1A), le support 100 peut être formé d'un substrat 102, par exemple en verre, sur lequel une ou plusieurs couches minces sont formées, par exemple au moins une couche 104 de matériau souple, par exemple à base de 15 polyéthylène téréphtalate (PET). Une couche intermédiaire 103, par exemple à base de silicone, et par exemple sous forme d'une colle, d'un gel, ou d'une résine, peut être éventuellement prévue pour faire adhérer la couche 104 20 au substrat 102. Selon une variante, le support peut éventuellement comprendre au moins une couche de matériau souple reposant sur une plaque rigide temporaire, par exemple une plaque de silicium ou une 25 dalle de verre prévue pour assurer une tenue mécanique suffisante pour réaliser des étapes technologiques ultérieures, et qui est destinée à être retirée. L'assemblage entre la couche de matériau souple et la plaque rigide peut, par exemple, être 30 réalisée à l'aide d'un collage adapté, dont l'énergie de collage est à la fois compatible avec les étapes 10 technologiques ultérieures du procédé et avec une étape ultérieure de séparation de la plaque support. Sur le support 100, on réalise un empilement comportant une couche de matériau structurel 106. Cette couche de matériau structurel 106 a une épaisseur el, par exemple comprise entre 2 et 100 }gym, par exemple de l'ordre de 20 }gym. La couche de matériau structurel 106 peut être une couche de résine photosensible, par exemple telle qu'une résine photosensible négative à base Epoxy, ou un solgel photosensible, par exemple tel qu'un polymère hybride organique inorganique du type ORMOCER , ou un polymère hybride organique inorganique à base uréthane acrylate (HUA-HC). The first sealing material may be a photosensitive adhesive for example, such as a Supratech photosensitive adhesive, or Delio Katiobond, or Deliophotobond. The first sealing material may be a hot melt glue such as a glue based on ethylene copolymers, for example an EVA glue, or EBA, or EMA, or a glue based on amorphous polyolefin polymer (APAO). According to one possibility (FIG. 1A), the support 100 may be formed of a substrate 102, for example made of glass, on which one or more thin layers are formed, for example at least one layer 104 of flexible material, for example based on polyethylene terephthalate (PET). An intermediate layer 103, for example based on silicone, and for example in the form of an adhesive, a gel, or a resin, may optionally be provided for adhering the layer 104 to the substrate 102. Alternatively, the support may optionally comprise at least one layer of flexible material resting on a temporary rigid plate, for example a silicon wafer or a glass slab provided to provide sufficient mechanical strength to carry out subsequent technological steps, and which is intended to be removed. The assembly between the layer of flexible material and the rigid plate may, for example, be carried out using a suitable bonding, whose bonding energy is both compatible with the subsequent technological steps of the process. and with a subsequent step of separating the support plate. On the support 100, a stack comprising a layer of structural material 106 is produced. This layer of structural material 106 has a thickness e1, for example between 2 and 100 μm, for example of the order of 20 μm. The layer of structural material 106 may be a layer of photosensitive resin, for example such as an epoxy-based negative photosensitive resin, or a photosensitive solgel, for example such as a ORMOCER-type inorganic organic hybrid polymer, or a hybrid polymer. Inorganic organic based urethane acrylate (HUA-HC).
On dépose ensuite la couche de premier matériau de scellement 109 qui peut avoir une d'épaisseur e2, par exemple comprise entre 2 et 100 }gym, et de préférence de l'ordre de 20 }gym, sur la couche 106 de matériau structurel. Le premier matériau de scellement 109 peut être par exemple un matériau polymère tel qu'une colle photosensible ou une colle thermofusible. Le premier matériau de scellement 109 peut être déposé par exemple par dépôt à l'aide d'un jet communément appelé spray coating , ou de type dépôt tournant ( spin coating selon la terminologie anglo-saxonne), ou de type communément appelé meniscus coating , ou par trempage ( dipping selon la terminologie anglo-saxonne) ou par laminage (figure 1A). The layer of first sealing material 109 is then deposited which may have a thickness e2, for example between 2 and 100 μm, and preferably of the order of 20 μm, on the layer 106 of structural material. The first sealing material 109 may be, for example, a polymeric material such as a photosensitive glue or a hot melt glue. The first sealing material 109 may be deposited for example by deposition using a jet commonly known as spray coating, or type of spin coating (spin coating according to the English terminology), or type commonly called meniscus coating, or by dipping (dipping according to the English terminology) or by rolling (Figure 1A).
Ensuite (figure 1B), on définit par exemple par photolithographie, des motifs 115a, 115b, 115c dans la couche de premier matériau de scellement 109 et des motifs 118a, 118b, 118c dans la couche de matériau structurel 106 (figure 1C). Dans le cas où on réalise ces motifs par photolithographie, on élimine ensuite, soit en même temps, soit successivement, les différentes parties des couches 109 et 106 qui n'ont pas été insolées. Cette élimination peut être réalisée par exemple par gravure chimique humide. Une réalisation simultanée des motifs 115a, 115b, 115c, et 118a, 118b, 118c, dans les couches 106 et 109, peut être réalisée par gravure des deux couches à l'aide d'un même produit. Then (FIG. 1B), for example by photolithography, patterns 115a, 115b, 115c are defined in the layer of first sealing material 109 and patterns 118a, 118b, 118c in the layer of structural material 106 (FIG. 1C). In the case where these patterns are produced by photolithography, then the different parts of the layers 109 and 106 which have not been insolated are subsequently removed, either at the same time or successively. This elimination can be carried out for example by wet chemical etching. Simultaneous realization of the patterns 115a, 115b, 115c, and 118a, 118b, 118c, in the layers 106 and 109, can be achieved by etching the two layers with the same product.
Des parois 122 de cavités 125 sont ainsi formées par l'empilement des motifs 118a, 118b, 118c de premier matériau de scellement reposant respectivement sur les motifs 115a, 115b, 115c, de matériau structurel, les flancs des motifs 118a, 118b et 118c étant de cette manière dans le prolongement des flancs des motifs 115a, 115b, 115c. Cela permet ultérieurement notamment d'obtenir un scellement compact discret des cavités. Les parois 122 peuvent avoir par exemple une hauteur H comprise entre 4 et 200 }gym, par exemple de l'ordre de 40 }gym. La largeur ou dimension critique de ces parois 122 peut être comprise par exemple entre 0,5 }gym et 50 }gym, par exemple de l'ordre de 5 }gym. Chaque cavité 125 peut avoir une largeur ou un diamètre moyen D compris entre 10 }gym et 500 }gym. Walls 122 of cavities 125 are thus formed by the stack of patterns 118a, 118b, 118c of first sealing material respectively resting on the patterns 115a, 115b, 115c, of structural material, the sides of the patterns 118a, 118b and 118c being in this way in the continuation of the flanks of the patterns 115a, 115b, 115c. This subsequently makes it possible in particular to obtain a discrete compact seal of the cavities. The walls 122 may have, for example, a height H of between 4 and 200 μm, for example of the order of 40 μm. The width or critical dimension of these walls 122 may be for example between 0.5 μm and 50 μm, for example of the order of 5 μm. Each cavity 125 may have a width or an average diameter D between 10 μm and 500 μm.
Par dimension critique des parois, on entend la dimension des parois la plus faible dans un plan parallèle au plan principal du support. Ensuite, (figure 1D), on effectue un remplissage des cavités 125 à l'aide d'un liquide donné 130 ou de plusieurs liquides donnés. Dans le cas d'une application à un dispositif optique le liquide donné peut être choisi pour des propriétés spécifiques, par exemple l'indice de réfraction, la capacité d'absorption lumineuse, la polarisation, la réponse à des stimuli électriques ou lumineux. Le liquide donné 130 peut être par exemple choisi parmi les matériaux suivants : un liquide photochromique, un cristal liquide, un liquide d'indice de réfraction donné. Le remplissage peut être réalisé par un équipement visant l'intérieur des cavités 125 et projetant le liquide 130 sous forme d'un jet ou de gouttes. Le liquide 130 peut être délivré à l'aide d'une technique adaptée à la localisation de faible volume, soit plusieurs dizaines à centaines de picolitres. L'équipement utilisé peut mettre en oeuvre une technique de dispense de liquide semblable à celle de la dispense par jet d'encre pour le remplissage des cavités. Le liquide 130 peut remplir les cavités partiellement ou complètement. Selon une possibilité de mise en oeuvre, une ou plusieurs cavités 125 peuvent être remplies par un mélange de plusieurs liquides. Critical wall dimension means the dimension of the weakest walls in a plane parallel to the main plane of the support. Then, (FIG. 1D), the cavities 125 are filled with a given liquid 130 or several given liquids. In the case of an application to an optical device the given liquid can be chosen for specific properties, for example the refractive index, the light absorption capacity, the polarization, the response to electrical or light stimuli. The given liquid 130 may for example be chosen from among the following materials: a photochromic liquid, a liquid crystal, a liquid of a given refractive index. The filling can be achieved by equipment aimed at the interior of the cavities 125 and projecting the liquid 130 in the form of a jet or drops. The liquid 130 may be delivered using a technique suitable for low volume localization, ie several tens to hundreds of picoliters. The equipment used may employ a liquid dispensing technique similar to that of ink jet dispensing for filling cavities. The liquid 130 can fill the cavities partially or completely. According to one possible embodiment, one or more cavities 125 may be filled by a mixture of several liquids.
Selon une autre possibilité de mise en oeuvre (non représentée), plusieurs cavités 125 peuvent être également remplies par des liquides différents d'une cavité à l'autre. Cela peut être mis en oeuvre notamment pour une application optique du dispositif, lorsque l'on cherche à conférer aux cavités des propriétés optiques différentes entre elles. Le liquide 130 de remplissage peut comporter un ou des solvants organiques. Selon un exemple, le solvant utilisé peut être de l'éther de glycol Dowanol TPM (TPM pour tri-propylène glycol methyl ether). Puis, (figure 1E) on effectue l'assemblage d'une couche 150 de fermeture sur le sommet des parois 122 des cavités 125. According to another possibility of implementation (not shown), several cavities 125 may also be filled by different liquids from one cavity to another. This can be implemented in particular for an optical application of the device, when it is desired to give the cavities different optical properties to each other. The filling liquid 130 may comprise one or more organic solvents. In one example, the solvent used may be Dowanol TPM glycol ether (TPM for tripropylene glycol methyl ether). Then, (FIG. 1E) the assembly of a closure layer 150 is carried out on the top of the walls 122 of the cavities 125.
La couche 150 de fermeture peut comporter au moins une sous-couche (152) d'un second matériau de scellement compatible chimiquement avec le premier matériau de scellement, c'est à dire ayant une affinité chimique avec le premier matériau de scellement. Le second matériau de scellement peut être éventuellement identique au premier matériau de scellement 109 ou comporter des groupements chimiques identiques au premier matériau. La couche 150 de fermeture est prévue notamment pour réaliser une barrière à l'humidité, aux acides et aux solvants et éventuellement une couche électriquement isolante. La couche de fermeture 150 peut être par exemple une couche de matériau polymère 154, par exemple tel que du polyéthylène téréphtalate (PET). The closure layer 150 may comprise at least one underlayer (152) of a second sealing material that is chemically compatible with the first sealing material, that is to say having a chemical affinity with the first sealing material. The second sealing material may be optionally identical to the first sealing material 109 or comprise chemical groups identical to the first material. The closure layer 150 is provided in particular to provide a barrier to moisture, acids and solvents and possibly an electrically insulating layer. The closure layer 150 may be for example a layer of polymeric material 154, for example such as polyethylene terephthalate (PET).
Selon une possibilité de mise en oeuvre (figure 1F), la couche de fermeture 150 peut comprendre une première sous-couche 152, à base du premier matériau de scellement 109, c'est-à-dire à base du même matériau 109 que celui formé sur le dessus des parois 122, ainsi qu'une autre sous-couche 154 de matériau polymère. Cela peut permettre de favoriser le scellement et d'améliorer la tenue mécanique de la couche de scellement. According to one possible embodiment (FIG. 1F), the closure layer 150 may comprise a first sub-layer 152, based on the first sealing material 109, that is to say based on the same material 109 as the one formed on the top of the walls 122, as well as another sub-layer 154 of polymeric material. This can help promote sealing and improve the mechanical strength of the sealing layer.
La sous-couche 152, à base du matériau de scellement, peut avoir une épaisseur comprise par exemple, entre 2 pm et 50 pm, par exemple de l'ordre de 10 pm. Dans le cas où le premier matériau de scellement 109 est un matériau polymère tel qu'une colle thermofusible, l'assemblage peut être réalisé en chauffant les motifs 120a, 120b, 120c en contact avec la couche 152. Un dispositif comportant plusieurs enceintes liquides fermées chacune en partie par une couche de scellement et par les parois 110 d'un support 100 a ainsi été réalisé. Un autre exemple de précédé suivant l'invention est donné sur les figures 2A à 2E. The underlayer 152, based on the sealing material, may have a thickness of, for example, between 2 μm and 50 μm, for example of the order of 10 μm. In the case where the first sealing material 109 is a polymeric material such as a hot-melt glue, the assembly can be performed by heating the patterns 120a, 120b, 120c in contact with the layer 152. A device comprising a plurality of closed liquid enclosures each in part by a sealing layer and by the walls 110 of a support 100 has been made. Another example of preceded according to the invention is given in FIGS. 2A to 2E.
Dans cet exemple de procédé, on réalise des parois des cavités en utilisant un masque dur pour définir les motifs, le matériau structurel 106 étant, dans cet exemple, un matériau différent de celui de l'exemple précédemment décrit. In this exemplary method, walls of the cavities are made using a hard mask to define the patterns, the structural material 106 being, in this example, a different material from that of the example described above.
On réalise tout d'abord (figure 2A) un empilement tel que décrit précédemment en liaison avec la figure 1A. Puis, sur la couche de matériau de scellement 109, une couche de masque dur 211, puis une couche de résine photosensible 213 sont formées. Ensuite (figure 2B), on forme des motifs 215a, 215b, 215c, par exemple par photolithographie, dans la couche de résine photosensible 213, reproduisant la forme et l'agencement des parois de cavités destinées à être réalisées ultérieurement. Puis (figure 2C), on reproduit les motifs 215a, 215b, 215c, dans la couche de masque dur 211, et dans la couche de matériau de scellement 109. Des 15 motifs 220a, 220b, 220c, sont ainsi réalisés dans la couche de matériau de scellement 109. Les motifs 220a, 220b, 220c, peuvent être formés par exemple par gravure, sèche ou humide, de la couche de matériau de scellement 109. Une gravure sèche ou plusieurs gravures sèches successives peut ou peuvent être effectuée(s) par exemple à l'aide d'un plasma RIE. Selon une autre possibilité, une gravure humide sélective vis-à-vis de la couche 106 peut être également réalisée. Ensuite (figure 2D), on peut effectuer un retrait des motifs restants de la couche de masque dur 211 et de la couche de résine photosensible 213. Un tel retrait peut être réalisé par exemple à l'aide d'une solution à l'acide fluorhydrique lorsque la couche de 30 masque dur 213 est en titane. 20 25 La couche de résine photosensible 213 peut être éliminée avec un développeur standard, par exemple à base de TMAH (TMAH pour tetra-methyl-ammonia hydroxide ). Puis, on forme des cavités 225 dans la couche 106 de matériau structurel, en reproduisant les motifs 220a, 220b, 220c, dans cette couche 106. Des motifs 221a, 221b, 221c, sont ainsi formés dans la couche 106 de matériau structurel (figure 2E). La réalisation des cavités 225 peut être effectuée à l'aide d'une gravure de la couche de matériau structurel 106 en utilisant les motifs 220a, 220b, 220c comme masque de gravure, et en reproduisant ces derniers. La taille, la localisation et la densité 15 des parois 222 des cavités 225 dépendent de l'application prévue pour le dispositif. Ensuite, on peut réaliser d'autres étapes semblables à celles décrites précédemment en liaison avec les figures 1F à 1F, dont au moins une étape de 20 remplissage des cavités 225 à l'aide d'un liquide, et au moins une étape de fermeture des cavités à l'aide d'une couche de fermeture. Selon une variante de réalisation, de l'un ou l'autre des exemples de procédés qui viennent d'être 25 décrits, on peut former des motifs dans le deuxième matériau de scellement, de forme et de répartition identiques ou semblables à celles des parois des cavités 225 ou 125. Lors de la fermeture, une mise en contact 30 des motifs réalisés dans ledit second matériau de 10 scellement avec lesdites parois 125 ou 225, formées dans ledit premier matériau de scellement. Une telle variante de procédé peut être mise en oeuvre en particulier pour la réalisation d'un dispositif optique, afin de minimiser la surface de matériau de scellement qui serait éventuellement susceptible de perturber le trajet de rayons lumineux destinés à traverser les cavités remplies de liquide. On peut mettre en oeuvre l'un ou l'autre des exemples de procédés qui viennent d'être donnés, avec un premier matériau de scellement et un deuxième matériau de scellement étanches, en particulier lorsque les cavités sont remplies de liquides différents, afin d'éviter un mélange entre les liquides différents. A stack is firstly made (FIG. 2A) as described previously with reference to FIG. 1A. Then, on the layer of sealing material 109, a hard mask layer 211, and then a photoresist layer 213 are formed. Then (FIG. 2B), patterns 215a, 215b, 215c are formed, for example by photolithography, in the photoresist layer 213, reproducing the shape and the arrangement of the cavity walls intended to be produced later. Then (FIG. 2C), the patterns 215a, 215b, 215c are reproduced in the hard mask layer 211, and in the layer of sealing material 109. The patterns 220a, 220b, 220c are thus produced in the sealing material 109. The patterns 220a, 220b, 220c may be formed for example by dry or wet etching of the layer of sealing material 109. Dry etching or several successive dry etchings may or may be carried out for example using a plasma RIE. According to another possibility, a selective wet etching with respect to the layer 106 can also be carried out. Then (FIG. 2D), the remaining patterns of the hard mask layer 211 and the photosensitive resin layer 213 can be removed. Such a removal can be carried out for example with the aid of an acid solution. hydrofluoric when the hard mask layer 213 is made of titanium. The photoresist layer 213 may be removed with a standard developer, for example based on TMAH (TMAH for tetra-methyl-ammonia hydroxide). Cavities 225 are then formed in the layer 106 of structural material, reproducing the patterns 220a, 220b, 220c, in this layer 106. Patterns 221a, 221b, 221c are thus formed in the layer 106 of structural material (FIG. 2E). The cavities 225 can be made by etching the structural material layer 106 using the patterns 220a, 220b, 220c as the etching mask, and reproducing the same. The size, location, and density of the walls 222 of the cavities 225 depend on the intended application of the device. Then, other steps similar to those described above in connection with FIGS. 1F to 1F can be performed, including at least one step of filling the cavities 225 with a liquid, and at least one closing step. cavities with a closure layer. According to an alternative embodiment of one or the other of the examples of processes which have just been described, patterns may be formed in the second sealing material, of shape and distribution identical or similar to those of the walls. cavities 225 or 125. Upon closure, contacting patterns formed in said second sealing material with said walls 125 or 225, formed in said first sealing material. Such an alternative method may be implemented in particular for the production of an optical device, in order to minimize the area of sealing material that would possibly be capable of disturbing the path of light rays intended to pass through the cavities filled with liquid. One or the other of the examples of methods that have just been given may be used with a first sealing material and a second sealing material, particularly when the cavities are filled with different liquids, in order to avoid mixing between different liquids.
Selon une autre possibilité, on peut mettre en oeuvre l'un ou l'autre des exemples de procédé qui viennent d'être donnés, la couche de premier matériau de scellement et la couche du second matériau de scellement peuvent être prévus perméables vis à vis du liquide de remplissage de façon à permettre une communication du liquide entre les cavités. Le procédé suivant l'invention peut être utilisé pour la réalisation de lentilles optiques, ou de matrices de lentilles. According to another possibility, it is possible to implement one or the other of the examples of the method which have just been given, the layer of first sealing material and the layer of the second sealing material may be provided permeable with respect to filling liquid so as to allow communication of the liquid between the cavities. The method according to the invention can be used for producing optical lenses, or lens matrices.
L'invention a de nombreuses applications dans le domaine optique, notamment pour la réalisation de films photochromiques, de films polariseurs passifs, d'écrans de visualisation à base de cristaux liquides, de lentilles, de matrices de lentilles. Elle peut s'appliquer plus généralement à tous les domaines où l'on souhaite encapsuler un fluide en particulier dans des cavités étanches de dimensions microniques, par exemple pour réaliser des canaux fluidiques, des micro-capteurs, des actionneurs. The invention has many applications in the optical field, in particular for the production of photochromic films, passive polarizing films, liquid crystal display screens, lenses, and lens arrays. It can be applied more generally to all areas where it is desired to encapsulate a fluid in particular in micron-sized sealed cavities, for example to produce fluidic channels, micro-sensors, actuators.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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| FR0854647A FR2929263A1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Producing device e.g. sensor with cavities filled with a fluid and closed by a layer, comprises preparing a stack covered with a layer made of a first sealing material on a support, and preparing the patterns defining walls in the stack |
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| FR0854647A FR2929263A1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Producing device e.g. sensor with cavities filled with a fluid and closed by a layer, comprises preparing a stack covered with a layer made of a first sealing material on a support, and preparing the patterns defining walls in the stack |
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ID=40473664
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| FR0854647A Withdrawn FR2929263A1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Producing device e.g. sensor with cavities filled with a fluid and closed by a layer, comprises preparing a stack covered with a layer made of a first sealing material on a support, and preparing the patterns defining walls in the stack |
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| FR (1) | FR2929263A1 (en) |
Citations (3)
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2008
- 2008-07-08 FR FR0854647A patent/FR2929263A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100331 |