Miękka litografia

SOFT LITHOGRAPHY to termin używany dla wielu procesów przesyłania wzorców. We wszystkich przypadkach potrzebna jest forma wzorcowa, która jest mikrowytwarzana przy użyciu standardowych metod litograficznych. Za pomocą matrycy wykonujemy elastomerowy wzór / stempel do zastosowania w miękkiej litografii. Elastomery stosowane do tego celu muszą być chemicznie obojętne, mieć dobrą stabilność termiczną, wytrzymałość, trwałość, właściwości powierzchniowe i być higroskopijne. Kauczuk silikonowy i PDMS (polidimetylosiloksan) to dwa dobre materiały kandydujące. Te stemple mogą być wielokrotnie używane w miękkiej litografii.

 

 

 

Jedną z odmian miękkiej litografii jest MICROCONTACT PRINTING. Stempel elastomerowy jest powlekany tuszem i dociskany do powierzchni. Piki wzoru stykają się z powierzchnią i przenoszona jest cienka warstwa około 1 monowarstwy tuszu. Ta cienka warstwa jednowarstwowa działa jak maska do selektywnego trawienia na mokro.

 

 

 

Drugą odmianą jest MICROTRANSFER MOLDING, w której wgłębienia formy elastomerowej są wypełnione prekursorem ciekłego polimeru i dociskane do powierzchni. Po utwardzeniu polimeru po formowaniu mikrotransferowym odklejamy formę, pozostawiając pożądany wzór.

 

 

 

Wreszcie trzecia odmiana to MICROMOLDING IN CAPILLARIES, gdzie elastomerowy wzór stempla składa się z kanałów, które wykorzystują siły kapilarne do przesiąkania ciekłego polimeru do stempla z jego boku. Zasadniczo niewielka ilość ciekłego polimeru jest umieszczana w sąsiedztwie kanałów kapilarnych, a siły kapilarne wciągają ciecz do kanałów. Nadmiar ciekłego polimeru jest usuwany, a polimer wewnątrz kanalików pozostawia się do utwardzenia. Forma stempla jest odklejana i produkt jest gotowy. Jeśli współczynnik kształtu kanału jest umiarkowany, a dopuszczalne wymiary kanału zależą od użytej cieczy, można zapewnić dobrą replikację wzoru. Cieczą stosowaną w mikroformowaniu w kapilarach mogą być termoutwardzalne polimery, ceramiczny zol-żel lub zawiesiny ciał stałych w ciekłych rozpuszczalnikach. W produkcji czujników zastosowano technikę mikroformowania w kapilarach.

 

 

 

Miękka litografia służy do konstruowania cech mierzonych w skali od mikrometra do nanometra. Litografia miękka ma przewagę nad innymi formami litografii, takimi jak fotolitografia i litografia z wiązkami elektronów. Zalety to:

 

• Niższy koszt masowej produkcji niż tradycyjna fotolitografia

 

• Przydatność do zastosowań w biotechnologii i elektronice z tworzyw sztucznych

 

• Przydatność do zastosowań związanych z dużymi lub niepłaskimi (niepłaskimi) powierzchniami

 

• Miękka litografia oferuje więcej metod przenoszenia wzorów niż tradycyjne techniki litograficzne (więcej opcji „atramentu”)

 

• Miękka litografia nie wymaga powierzchni fotoreaktywnej do tworzenia nanostruktur

 

• Dzięki miękkiej litografii możemy uzyskać mniejsze szczegóły niż fotolitografia w warunkach laboratoryjnych (~30 nm vs ~100 nm). Rozdzielczość zależy od zastosowanej maski i może osiągać wartości do 6 nm.

 

 

 

WIELOWARSTWOWA MIĘKKA LITOGRAFIA to proces produkcyjny, w którym mikroskopijne komory, kanały, zawory i przelotki są formowane w połączonych warstwach elastomerów. Stosując wielowarstwowe urządzenia do miękkiej litografii składające się z wielu warstw można wytwarzać z miękkich materiałów. Miękkość tych materiałów umożliwia zmniejszenie powierzchni urządzenia o więcej niż dwa rzędy wielkości w porównaniu z urządzeniami opartymi na krzemie. Inne zalety miękkiej litografii, takie jak szybkie prototypowanie, łatwość wytwarzania i biokompatybilność, są również ważne w wielowarstwowej miękkiej litografii. Używamy tej techniki do budowy aktywnych układów mikroprzepływowych z zaworami odcinającymi, przełączającymi i pompami całkowicie z elastomerów.