1 단계 접근입니다 미세 채널 순차적 습식된 에칭 프로세스에 의해 다른 형상 섹션의 조작

이 방법은 폴리디메틸실록산 폴리카보네이트 미세유체 장치에서 기하학적 단면이 다른 채널 제조와 같은 미세유체 분야에서 핵심 제조 기술을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 이점은 microfluidic 수로가 지루한 절차 및 광대한 줄맞춤 없이 연속적인 젖은 식각 과정에 의해 1개 단계 접근을 통해 날조될 수 있다 입니다. 이 기술의 의미는 복잡한 microfluidic 체계의 발달로 non-rectangular 단면도 각종 고점을 가진 수로를 위한 제작 과정이 이 방법을 사용하여 현저하게 간단하게 할 수 있기 때문에 확장됩니다.

이 방법은 미세유체 장치 제조에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 플럭스 분포 또는 채널 내 물질 혼합과 같은 다른 원하는 미세환경 조건에도 적용할 수 있습니다. 준비된 마스터 몰드로 절차를 시작합니다. 이 경우, 포토레지스트로 생성된 네거티브 몰드는 4인치 실리콘 웨이퍼에 있습니다.

다음은 채널 레이아웃에 대한 반전된 토폴로지의 컴퓨터 지원 설계 이미지입니다. 깨끗한 플라스틱 컵에 PDMS와 그 촉매를 결합하고 파워 교반기에서 혼합하여 진행합니다. 혼합물이 균질해지면 진공 펌프에 연결된 건조제에 컵을 60분 동안 넣습니다.

PDMS 혼합물을 회수한 후 마스터 몰드로 가져갑니다. 틀 위에 혼합물 20g을 붓습니다. 거품을 도입하지 마십시오.

다음으로, 페트리 접시를 가져와 PDMS 혼합물 30g을 붓습니다. 덮인 곰팡이와 페트리 접시를 건조기에 넣어 거품을 제거합니다. 60분 후 뚜껑을 덮은 곰팡이와 페트리 접시를 섭씨 60도의 오븐으로 옮겨 4시간 동안 경화시킵니다.

경화 단계에 따라 PDMS를 실온으로 냉각시킵니다. 그런 다음 메스와 핀셋을 사용하여 경화된 PDMS를 금형에서 분리합니다. 채널 레이아웃을 덮도록 메스로 PDMS 레이어를 계속 테일러링합니다.

바이옵시 펀치를 사용하여 채널 액세스 포트를 엽니다. 이제 페트리 접시에서 PDMS와 함께 작업하십시오. 메스와 핀셋을 사용하여 접시에서 제거합니다.

그런 다음 PDMS 레이어를 성형 레이어와 동일한 치수로 절단합니다. PDMS 레이어를 표면 처리 기계로 가져옵니다. 한 PDMS 레이어의 설계된 채널과 다른 PDMS 레이어의 특징이 없는 표면을 노출하도록 레이어 방향을 지정합니다.

층을 산소 플라즈마에 40초 동안 노출시킵니다. 완료되면 두 표면을 접착해야 합니다. 처리된 표면을 접촉시켜 두 층을 접착합니다.

그런 다음 접착된 PDMS 층을 섭씨 60도 오븐에 최소 30분 동안 놓습니다. PDMS 습식 에칭을 특성화하기 위한 미세유체 장치를 준비합니다. 단일 레이어와 직선 직사각형 채널이 있는 단순한 디자인을 사용합니다.

이 장치에는 하나의 폐기물 배출구와 하나의 입구가 있습니다. 이 이미지에서는 상단 및 하단 PDMS 레이어가 분리된 것으로 표시됩니다. 현미경으로 관찰하고 사진을 찍을 수 있도록 장치를 설정합니다.

에칭 용액의 경우 TBAF 및 NMP를 1:10의 부피 대 부피 비율로 사용합니다. 스테인리스강의 뭉툭한 바늘을 사용하여 10ml 주사기에 에칭액을 넣습니다. 현미경 근처의 주사기 펌프에 주사기를 놓습니다.

그런 다음 장치의 입구에 연결합니다. 배출구의 출력을 폐기물 용기로 안내합니다. 에칭액이 있는 실린지 펌프를 분당 150마이크로리터의 유속으로 가동합니다.

명시야 현미경 보기를 사용하여 흐름 방향을 따라 에칭된 채널의 너비가 균일한지 확인하고 유속과 에칭액 조성을 확인할 수 있습니다. 분석을 위한 에칭 공정 중에 4배 배율로 채널 단면의 시계열 이미지를 캡처합니다. 현미경을 설정하여 view 미세유체 장치를 촬영합니다.

이 경우 에칭액과 버퍼 유입구가 다른 영역으로 흐르도록 장치를 설계합니다. 다음은 위와 단면에서 장치의 입구와 채널에 대한 개략도입니다. 시간이 지남에 따라 에칭액과 버퍼의 다른 작용으로 인해 새로운 단면이 생성되며, 이는 최종 단면 및 평면도 사진의 이 회로도에 나와 있습니다.

현미경 스테이지에 장치를 놓습니다. TBAF 및 NMP의 에칭 용액과 NMP 버퍼 용액을 준비합니다. 10ml 주사기 2개에 완충 용액을 채우고 1개에 에칭제를 채웁니다.

장치 근처의 주사기 펌프에 주사기를 놓습니다. 폐기물 제거를 포함하여 장치에 대한 적절한 연결을 만드십시오. 에칭액과 함께 주사기 펌프를 분당 50마이크로리터의 유속으로 가동합니다.

이 비디오에서는 초기 채널 형상이 빨간색 염료로 드러납니다. 시간이 지남에 따라 에칭액으로 인해 채널 벽 두께가 변합니다. 습식 에칭 공정의 시간을 정하여 공정이 적절한 채널 형상을 산출할 수 있도록 합니다.

근처에 주사기 펌프가 있는 현미경을 준비합니다. 이것은 섹션이 다른 미세유체 믹서용 PDMS 채널을 만드는 데 사용되는 설계입니다. 그것은 표준 프로세스로는 달성하기 어려운 교대 거울 단면 형상을 가지고 있습니다.

현미경에 장치를 설정하고 주사기 펌프와 연결합니다. 배출구로 표시된 포트에 TBAF NFP 에칭 용액을 소개합니다. 2시간에 걸쳐 기록된 이 평면도 사진에서와 같이 챔버가 시간이 지남에 따라 진화함에 따라 미세유체 채널을 관찰하십시오.

적절한 채널 형상을 보장하기 위해 습식 에칭 공정의 시간을 정하십시오. 완료되면 장치의 특성을 파악합니다. 증류수가 담긴 주사기와 플루오레세인 나트륨 염 용액이 담긴 주사기를 준비하여 주사기 펌프에 넣습니다.

미세유체 장치를 현미경에 놓고 각 주사기를 분당 20마이크로리터의 유속으로 흡입구에 연결합니다. 배출구에서 쓰레기를 뽑습니다. 미리 결정된 위치에서 위에서 채널의 형광 현미경 이미지를 촬영합니다.

비교를 위해, 미세유체 장치의 에칭되지 않은 버전과 동일한 상황에서 이미지를 기록하십시오. 순차적인 습식 에칭으로 다양한 기하학적 단면을 가진 미세유체 채널을 제작할 수 있습니다. 이 패널은 이 비디오에서 보여준 십자형 단면을 생성하기 위해 단층 PDMS 채널의 에칭 주입구 배열을 요약합니다.

에칭액은 중앙 채널로 들어가고 버퍼는 측면 채널로 들어갑니다. 에칭액과 버퍼를 전달하는 채널을 전환하는 것과 함께 동일한 채널 배열은 덤벨 모양의 단면을 생성합니다. 미세유체 혼합기와 유사한 다른 채널 배열은 에칭액만 사용하여 종 모양의 단면을 생성합니다.

이 절차를 시도하는 동안 에칭액 누출을 방지하고 입구에서 PDMS 누출을 추가로 유도하기 위해 장치의 입구를 기억하는 것이 중요합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 순차적 습식 에칭 공정으로 채널의 다양한 기하학적 단면을 가진 PDMS 미세유체 장치를 성공적으로 제작하기 위한 단일 단계 접근 방식을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.