Pehmeä litografia

SOFT LITHOGRAPHY on termi, jota käytetään useista kuvion siirtoprosesseista. Päämuotti tarvitaan kaikissa tapauksissa ja se on mikrovalmistettu tavallisilla litografiamenetelmillä. Päämuotilla valmistamme elastomeerikuvion/leimasimen käytettäväksi pehmeässä litografiassa. Tähän tarkoitukseen käytettävien elastomeerien tulee olla kemiallisesti inerttejä, niillä on hyvä lämmönkestävyys, lujuus, kestävyys, pintaominaisuudet ja hygroskooppisuus. Silikonikumi ja PDMS (polydimetyylisiloksaani) ovat kaksi hyvää kandidaattimateriaalia. Näitä leimoja voidaan käyttää monta kertaa pehmeässä litografiassa.

 

 

 

Yksi pehmeän litografian muunnelma on MICROCONTACT PRINTING. Elastomeerileima päällystetään musteella ja painetaan pintaa vasten. Kuvion huiput koskettavat pintaa ja ohut kerros noin 1 yksikerroksinen mustetta siirtyy. Tämä ohut kalvo yksikerros toimii maskina selektiiviselle märkäetsaukselle.

 

 

 

Toinen muunnelma on MICROTRANSFER MOLDING, jossa elastomeerimuotin syvennykset täytetään nestemäisellä polymeeriprekursorilla ja työnnetään pintaa vasten. Kun polymeeri on kovettunut mikrosiirtomuovauksen jälkeen, irrotamme muotin jättäen jälkeensä halutun kuvion.

 

 

 

Lopuksi kolmas muunnelma on MICROMOLDING IN CAPILLARIES, jossa elastomeerileimakuvio koostuu kanavista, jotka käyttävät kapillaarivoimia nestemäisen polymeerin imemiseen leimaan sen kyljestä. Periaatteessa pieni määrä nestemäistä polymeeriä sijoitetaan kapillaarikanavien viereen ja kapillaarivoimat vetävät nesteen kanaviin. Ylimääräinen nestemäinen polymeeri poistetaan ja kanavien sisällä olevan polymeerin annetaan kovettua. Leimamuotti irrotetaan ja tuote on valmis. Jos kanavan kuvasuhde on kohtalainen ja sallitut kanavan mitat riippuvat käytetystä nesteestä, voidaan taata hyvä kuvion toisto. Kapillaareissa mikromuovauksessa käytettävä neste voi olla lämpökovettuvia polymeerejä, keraamisia sooli-geeliä tai kiinteiden aineiden suspensioita nestemäisten liuottimien sisällä. Anturin valmistuksessa on käytetty mikromuovaus kapillaaritekniikkaa.

 

 

 

Pehmeää litografiaa käytetään piirteiden rakentamiseen mikrometristä nanometriin mittakaavassa. Pehmeällä litografialla on etuja muihin litografian muotoihin, kuten fotolitografiaan ja elektronisuihkulitografiaan verrattuna. Edut sisältävät seuraavat:

 

• Alhaisemmat kustannukset massatuotannossa kuin perinteinen fotolitografia

 

• Soveltuu biotekniikan ja muovielektroniikan sovelluksiin

 

• Soveltuu suurille tai ei-tasomaisille (ei-tasaisille) pinnoille

 

• Pehmeä litografia tarjoaa enemmän kuvionsiirtomenetelmiä kuin perinteiset litografiatekniikat (enemmän mustevaihtoehtoja)

 

• Pehmeä litografia ei tarvitse valoreaktiivista pintaa nanorakenteiden luomiseen

 

• Pehmeällä litografialla saadaan aikaan pienempiä yksityiskohtia kuin valolitografialla laboratorio-olosuhteissa (~30 nm vs. ~100 nm). Tarkkuus riippuu käytetystä maskista ja voi saavuttaa arvot 6 nm asti.

 

 

 

MONIKERROS PEHMEÄ LITHOGRAPHY on valmistusprosessi, jossa mikroskooppisia kammioita, kanavia, venttiilejä ja läpivientejä valetaan sidottujen elastomeerikerrosten sisään. Käyttämällä monikerroksisia pehmeitä litografialaitteita, jotka koostuvat useista kerroksista, voidaan valmistaa pehmeistä materiaaleista. Näiden materiaalien pehmeys mahdollistaa laitteen pintojen pienentämisen yli kahdella suuruusluokalla piipohjaisiin laitteisiin verrattuna. Pehmeän litografian muut edut, kuten nopea prototyyppien valmistus, valmistuksen helppous ja bioyhteensopivuus, pätevät myös monikerroksisessa pehmeässä litografiassa. Käytämme tätä tekniikkaa rakentaaksemme aktiivisia mikrofluidijärjestelmiä, joissa on on-off-venttiilit, kytkentäventtiilit ja pumput kokonaan elastomeereistä.