การพิมพ์หินอ่อน

SOFT LITHOGRAPHY เป็นคำที่ใช้สำหรับกระบวนการจำนวนหนึ่งสำหรับการถ่ายโอนรูปแบบ แม่พิมพ์ต้นแบบเป็นสิ่งจำเป็นในทุกกรณีและถูกประดิษฐ์ขึ้นในระดับไมโครโดยใช้วิธีการพิมพ์หินมาตรฐาน ด้วยการใช้แม่พิมพ์ต้นแบบ เราจึงผลิตลวดลายยาง / ตราประทับเพื่อใช้ในการพิมพ์หินแบบอ่อน อีลาสโตเมอร์ที่ใช้เพื่อการนี้จะต้องเฉื่อยทางเคมี มีความคงตัวทางความร้อนที่ดี ความแข็งแรง ความทนทาน คุณสมบัติพื้นผิวและดูดความชื้นได้ดี ยางซิลิโคนและ PDMS (Polydimethylsiloxane) เป็นวัสดุที่ดีสองชนิด แสตมป์เหล่านี้สามารถใช้ได้หลายครั้งในการพิมพ์หินแบบอ่อน

 

 

 

รูปแบบหนึ่งของการพิมพ์หินแบบอ่อนคือ MICROCONTACT PRINTING ตราประทับอีลาสโตเมอร์เคลือบด้วยหมึกและกดลงบนพื้นผิว จุดสูงสุดของรูปแบบสัมผัสกับพื้นผิวและชั้นบาง ๆ ของหมึกพิมพ์เดียวประมาณ 1 ชั้นจะถูกถ่ายโอน โมโนเลเยอร์แบบฟิล์มบางนี้ทำหน้าที่เป็นหน้ากากสำหรับการกัดแบบเปียกแบบเฉพาะเจาะจง

 

 

 

รูปแบบที่สองคือ MICROTRANSFER MOLDING ซึ่งส่วนเว้าของแม่พิมพ์อีลาสโตเมอร์จะเติมสารตั้งต้นของพอลิเมอร์เหลวและกดลงบนพื้นผิว เมื่อพอลิเมอร์แห้งตัวหลังจากการขึ้นรูปแบบไมโครทรานส์เฟอร์ เราจะลอกแม่พิมพ์ออก ทิ้งรูปแบบที่ต้องการไว้

 

 

 

สุดท้าย รูปแบบที่สามคือ MICROMOLDING IN CAPILLARIES โดยที่รูปแบบการประทับอีลาสโตเมอร์ประกอบด้วยช่องที่ใช้แรงของเส้นเลือดฝอยเพื่อดึงพอลิเมอร์เหลวเข้าไปในตราประทับจากด้านข้าง โดยพื้นฐานแล้ว พอลิเมอร์เหลวจำนวนเล็กน้อยจะวางอยู่ติดกับช่องของเส้นเลือดฝอย และแรงของเส้นเลือดฝอยจะดึงของเหลวเข้าไปในช่อง พอลิเมอร์เหลวส่วนเกินจะถูกลบออกและอนุญาตให้พอลิเมอร์ภายในช่องรักษาได้ แม่พิมพ์แสตมป์ถูกลอกออกและผลิตภัณฑ์พร้อม หากอัตราส่วนกว้างยาวของช่องอยู่ในระดับปานกลางและขนาดช่องที่อนุญาตขึ้นอยู่กับของเหลวที่ใช้ จะรับประกันการจำลองรูปแบบที่ดีได้ ของเหลวที่ใช้ในการขึ้นรูปขนาดเล็กในเส้นเลือดฝอยอาจเป็นเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ เซรามิกโซลเจล หรือสารแขวนลอยของของแข็งภายในตัวทำละลายของเหลว มีการใช้เทคนิค micromolding ในเส้นเลือดฝอยในการผลิตเซ็นเซอร์

 

 

 

Soft lithography ใช้ในการสร้างคุณสมบัติที่วัดได้ในระดับไมโครเมตรถึงนาโนเมตร การพิมพ์หินแบบอ่อนมีข้อได้เปรียบเหนือการพิมพ์หินรูปแบบอื่นๆ เช่น การถ่ายภาพด้วยแสงและการพิมพ์หินด้วยลำแสงอิเล็กตรอน ข้อดี ได้แก่ :

 

• ต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าโฟโตลิโทกราฟีแบบดั้งเดิม

 

• ความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในเทคโนโลยีชีวภาพและอิเล็กทรอนิกส์พลาสติก

 

• ความเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับพื้นผิวขนาดใหญ่หรือไม่มีระนาบ (ไม่เรียบ)

 

• การพิมพ์หินแบบนุ่มนวลมีวิธีการถ่ายโอนรูปแบบมากกว่าเทคนิคการพิมพ์หินแบบดั้งเดิม (ตัวเลือก ''หมึก'' มากกว่า)

 

• การพิมพ์หินแบบอ่อนไม่จำเป็นต้องมีพื้นผิวที่ทำปฏิกิริยากับภาพถ่ายเพื่อสร้างโครงสร้างนาโน

 

• ด้วยการพิมพ์หินแบบอ่อน เราสามารถบรรลุรายละเอียดที่เล็กกว่าโฟโตลิโทกราฟีในการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ (~30 นาโนเมตร เทียบกับ ~100 นาโนเมตร) ความละเอียดขึ้นอยู่กับมาสก์ที่ใช้และสามารถเข้าถึงค่าต่างๆ ได้ถึง 6 นาโนเมตร

 

 

 

MULTILAYER SOFT LITHOGRAPHY เป็นกระบวนการผลิตที่ห้อง ช่อง วาล์ว และจุดอ่อนด้วยกล้องจุลทรรศน์ถูกหล่อขึ้นภายในชั้นอิลาสโตเมอร์ที่เชื่อมติดกัน การใช้อุปกรณ์การพิมพ์หินแบบอ่อนหลายชั้นซึ่งประกอบด้วยหลายชั้นอาจถูกประดิษฐ์ขึ้นจากวัสดุที่อ่อนนุ่ม ความนุ่มนวลของวัสดุเหล่านี้ช่วยให้พื้นที่อุปกรณ์ลดลงได้มากกว่าสองลำดับความสำคัญเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอน ข้อดีอื่นๆ ของ soft lithography เช่น การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ความง่ายในการประดิษฐ์ และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ก็มีผลเช่นเดียวกันใน soft lithography แบบหลายชั้น เราใช้เทคนิคนี้เพื่อสร้างระบบไมโครฟลูอิดิกแบบแอคทีฟที่มีวาล์วเปิด-ปิด สวิตชิ่งวาล์ว และปั๊มที่ผลิตจากอีลาสโตเมอร์ทั้งหมด