[发明专利]烧结的玻璃和玻璃-陶瓷结构及其制造方法

说明书

优先权

本申请要求2006年5月15日提交的名为“烧结的玻璃和玻璃-陶瓷结 构及其制造方法”的欧洲专利申请第06300471.7号的优先权。

技术领域

本发明一般涉及烧结的玻璃和玻璃-陶瓷结构及其形成方法，特别涉及形 成在实心(solid)基材上的烧结的玻璃和玻璃-陶瓷结构及其形成方法。

背景技术

一种用来形成玻璃或玻璃-陶瓷结构(例如用于流体或微流体装置的玻璃 或玻璃-陶瓷结构)的有效的制造方法是通过在基材上对玻璃料(frit)和粘合 剂混合物进行成形，或者使得玻璃料与粘合剂的混合物成形到基材上，形成较 细的三维结构，例如限定流体或微流体装置的流体通道的壁。所述基材和玻璃 料可以一起与各自可具有图案化的玻璃料三维结构的一个或多个其它基材叠 置，烧结在一起，形成一片或整体型的装置。对于该类制造方法的一个例子的 更详细的描述可参见转让给本申请的受让人的美国专利第6,769,444号。

但是，对于在最终的装置中，在图案化的玻璃料一定特征尺寸范围内提供 高强度仍然存在问题。在成形的玻璃料的三维结构被烧结的过程中，基材的物 理约束可能造成三维结构中产生裂纹。这会在最终完全烧结的产品中产生弱的 位点，潜在的破裂点。因此人们需要能够防止形成这样的裂纹的装置或方法。

发明内容

一方面，本发明提供了一种整体型结构，该结构由设置在两个或更多 个平面基板之间的玻璃或玻璃-陶瓷烧结的图案化玻璃料熔合在一起的所 述两个或更多个平面基板组成，所述烧结的图案化玻璃料的图案在其中限 定出通道，所述烧结的图案化玻璃料在平行于所述基板的方向具有最小尺 寸，其中，所述玻璃料的颗粒具有多分散粒度分布，该粒度分布最高具有 沿最大长度方向的最大玻璃料粒度；所述最小尺寸大于所述最大玻璃料粒 度的2倍，小于该最大玻璃料粒度的6.25倍。

在一个优选的实施方式中，所述烧结的图案化玻璃料在平行于所述基 板的方向的最小尺寸为最大玻璃料粒度的3-5倍。

在另一个优选的实施方式中，所述烧结的图案化玻璃料在平行于所述 基板的方向的最小尺寸为最大玻璃料粒度的3-4倍。

在另一个优选的实施方式中，所述烧结的图案化玻璃料在垂直于所述 基板的方向具有最小尺寸，所述最小尺寸小于或等于所述最大玻璃料粒度 的2.5倍。

在另一个优选的实施方式中，所述烧结的图案化玻璃料在垂直于所述 基板的方向具有最小尺寸，所述最小尺寸小于或等于所述最大玻璃料粒度 的1.5倍。

在另一个优选的实施方式中，所述颗粒的平均长宽比为2∶3至2∶6。

在另一个优选的实施方式中，所述颗粒的平均长宽比为1∶2。

在另一个优选的实施方式中，所述烧结的图案化玻璃料在平行于所述 基板的方向的最小尺寸为100-2000微米。

在另一个优选的实施方式中，所述烧结的图案化玻璃料在平行于所述 基板的方向的最小尺寸为500-1500微米。

在另一个优选的实施方式中，所述粒度分布是连续的。

根据一个实施方式，本发明包括一种整体化的结构，所述整体化的结构由 通过设置在两块或更多块平面基板之间的玻璃或玻璃-陶瓷烧结的图案化玻璃 料熔合在一起的两块或更多快平面基板组成。所述烧结的图案化玻璃料的图案 在其中限定出通道，所述烧结的图案化玻璃料在平行于所述基板的方向具有特 性第一最小特征尺寸。所述玻璃料的颗粒在最大长度尺度上具有多分散尺寸分 布，该多分散尺寸分布最高达到最大玻璃料粒度，烧结的图案化玻璃料的第一 最小特征尺寸大于所述最大玻璃料粒度的两倍，优选约等于或大于三倍，且小 于最大玻璃料粒度的6.25倍，优选约等于或小于五倍，最优选约等于或小于4 倍。将最小特征尺寸设定成相对于最大玻璃料粒度足够低，可以防止形成裂纹， 使得该结构更坚固，同时将该最小特征尺寸保持在足够高的水平，使得在模塑 之类的有效的成形工艺中可以确保足够的分辨率，使得所述结构更容易制造。