Mäkká litografia

MÄKKÁ LITOGRAFIA je termín používaný pre množstvo procesov na prenos vzorov. Vo všetkých prípadoch je potrebná hlavná forma a je mikrovyrobená pomocou štandardných litografických metód. Pomocou hlavnej formy vyrábame elastomérny vzor / pečiatku na použitie v mäkkej litografii. Elastoméry používané na tento účel musia byť chemicky inertné, majú dobrú tepelnú stabilitu, pevnosť, trvanlivosť, povrchové vlastnosti a musia byť hygroskopické. Silikónový kaučuk a PDMS (polydimetylsiloxán) sú dva dobré kandidátske materiály. Tieto pečiatky sa dajú mnohokrát použiť v mäkkej litografii.

 

 

 

Jedna variácia mäkkej litografie je MICROCONTACT PRINTING. Elastomérová pečiatka je potiahnutá atramentom a pritlačená k povrchu. Vrcholy vzoru sa dotýkajú povrchu a prenesie sa tenká vrstva približne 1 monovrstvy atramentu. Táto tenká monovrstva pôsobí ako maska na selektívne mokré leptanie.

 

 

 

Druhá variácia je MICROTRANSFER MOLDING, v ktorej sú vybrania elastomérovej formy vyplnené kvapalným polymérnym prekurzorom a pritlačené k povrchu. Akonáhle polymér po mikrotransferovom formovaní vytvrdne, odlepíme formu a zanecháme požadovaný vzor.

 

 

 

Nakoniec tretia variácia je MICROMOLDING IN KAPILARIÁR, kde vzor elastomérovej raznice pozostáva z kanálikov, ktoré využívajú kapilárne sily na nasávanie tekutého polyméru do razidla z jeho strany. V zásade je malé množstvo kvapalného polyméru umiestnené vedľa kapilárnych kanálikov a kapilárne sily vťahujú kvapalinu do kanálikov. Prebytočný kvapalný polymér sa odstráni a polymér vo vnútri kanálikov sa nechá vytvrdnúť. Forma na pečiatku sa odlepí a výrobok je pripravený. Ak je pomer strán kanála mierny a povolené rozmery kanála závisia od použitej kvapaliny, je možné zabezpečiť dobrú replikáciu vzoru. Kvapalinou používanou pri mikrotvarovaní v kapilárach môžu byť termosetové polyméry, keramický sol-gél alebo suspenzie tuhých látok v kvapalných rozpúšťadlách. Pri výrobe senzorov sa používa technika mikrotvarovania v kapilárach.

 

 

 

Mäkká litografia sa používa na konštrukciu prvkov meraných na stupnici od mikrometrov po nanometre. Mäkká litografia má výhody oproti iným formám litografie, ako je fotolitografia a litografia s elektrónovým lúčom. Medzi výhody patria nasledovné:

 

• Nižšie náklady na hromadnú výrobu ako tradičná fotolitografia

 

• Vhodnosť pre aplikácie v biotechnológii a plastovej elektronike

 

• Vhodnosť pre aplikácie zahŕňajúce veľké alebo nerovinné (nerovné) povrchy

 

• Mäkká litografia ponúka viac metód prenosu vzorov ako tradičné techniky litografie (viac možností „atramentu“).

 

• Mäkká litografia nepotrebuje na vytvorenie nanoštruktúr fotoreaktívny povrch

 

• Pomocou mäkkej litografie môžeme v laboratórnych podmienkach dosiahnuť menšie detaily ako fotolitografia (~30 nm vs ~100 nm). Rozlíšenie závisí od použitej masky a môže dosahovať hodnoty až 6 nm.

 

 

 

VÍCEVRSTVOVÁ MÄKKÁ LITOGRAFIA je výrobný proces, pri ktorom sa mikroskopické komory, kanály, ventily a priechody formujú do spojených vrstiev elastomérov. Pomocou viacvrstvových mäkkých litografických zariadení, ktoré pozostávajú z viacerých vrstiev, je možné vyrobiť z mäkkých materiálov. Mäkkosť týchto materiálov umožňuje zmenšenie plôch zariadenia o viac ako dva rády v porovnaní so zariadeniami na báze kremíka. Ďalšie výhody mäkkej litografie, ako je rýchle prototypovanie, jednoduchosť výroby a biokompatibilita, sú tiež platné vo viacvrstvovej mäkkej litografii. Túto techniku používame na vytvorenie aktívnych mikrofluidných systémov so zapínacími ventilmi, prepínacími ventilmi a čerpadlami úplne z elastomérov.