High Throughput Microfluidic rapido ed economico prototipazione metodi a basso Packaging

Sommario

In questo articolo descriviamo diverse tecniche per le piattaforme di prototipazione rapida microfluidica. Le tecniche proposte si basano su resine epossidiche sensibili ai raggi ultravioletti (UV) e termopolimerizzanti, tubi a base di polidimetilsilossano (PDMS), wire-bonding e film adesivi anisotropi. Le procedure di assemblaggio presentate sono sviluppate sia per dispositivi monouso che per sistemi microfluidici riutilizzabili.

Abstract

In questo lavoro, vengono presentate 3 diverse tecniche di imballaggio e assemblaggio. Possono essere classificati in due categorie: tecniche di imballaggio monouso e riutilizzabili.

La tecnica di imballaggio monouso utilizza resine epossidiche a base UV e termopolimerizzanti per collegare i microtubi ai fori di accesso, il wire-bonding per le connessioni dei circuiti integrati e la resina epossidica d'argento per le connessioni elettriche. Questo metodo si basa su una robusta tecnica di assemblaggio in grado di supportare una pressione relativamente alta vicina a 1 psi e non necessita di alcun supporto per rafforzare l'architettura microfluidica.

Le tecniche di imballaggio riutilizzabili consistono in interconnettori per microtubi basati su PDMS e pellicole adesive anisotropiche per connessioni elettriche. Questi dispositivi sono più sensibili e fragili. Di conseguenza, alla struttura microfluidica viene aggiunto un supporto in plexiglas per migliorare il contatto elettrico quando si utilizzano pellicole adesive anisotrope, e anche per rafforzare l'architettura microfluidica. Inoltre, è necessario un micromanipolatore per la manutenzione dei tubi utilizzando un sottile strato PDMS per collegarli ai fori di accesso. Diversi spessori di strato PDMS, compresi tra 0,45 e 3 mm, vengono testati per confrontare la migliore aderenza rispetto ai tassi di iniezione. Le velocità di iniezione applicate variano rispettivamente da 50 a 300 μl/ora per strati PDMS da 0,45 a 3 mm. Queste tecniche sono applicabili principalmente per applicazioni a bassa pressione. Tuttavia, possono essere estesi per quelli ad alta pressione attraverso il processo plasma-ossigeno per sigillare in modo permanente il PDMS su substrati di vetro. Il vantaggio principale di questa tecnica, oltre al fatto di essere riutilizzabile, consiste nel mantenere il dispositivo osservabile quando la lunghezza del microcanale è molto corta (nell'ordine di 3 mm o inferiore).

Introduzione

I recenti progressi nella microfabbricazione hanno portato a dispositivi microfluidici più complessi, tra cui un gran numero di elettrodi e diversi tipi di algoritmi di controllo. Tuttavia, questi progressi hanno evidenziato nuove sfide nel settore degli imballaggi. Inoltre, Lab-on-Chip (LoC) è un concetto multidisciplinare in cui dispositivi microfluidici, sistemi microelettromeccanici (MEMS), chip microelettronici e altre parti sono collegati tra loro. Di conseguenza, è impossibile sviluppare un processo di imballaggio senza considerare i diversi vincoli dei componenti LoC, come la sensibilità e la protezione dei circuiti microelettronici, i tubi e gli aspetti mecca....

Protocollo

1. Interconnettore rimovibile basato su PDMS per applicazioni microfluidiche a bassa pressione^15-16

1. Preparazione
   Questa sezione descrive i diversi passaggi per preparare il vetro e il PDMS al fine di produrre l'interconnettore.
   1. Preparare il PDMS: Mescolare il PDMS e l'agente indurente con un rapporto (10:1).
   2. Assicurarsi che la temperatura del forno sia stabilizzata a una temperatura costante di 80 °C. A seconda del forno, utilizzare un dispositivo di misurazione per rilevare la temperatura del forno e quindi monitorarla manualmente.
   3. Pulire accuratamente la capsula di Petri con etanolo.

Risultati

La Figura 3 illustra uno schema dettagliato della tecnica di imballaggio proposta. La soluzione di imballaggio è stata testata con diversi spessori e dimensioni PDMS per caratterizzare un processo di imballaggio trasparente ed efficiente per microsistemi ibridi/microfluidici come mostrato nelle Figure 4 e 5. Le dimensioni dello strato di interconnessione PDMS progettato sono 6 mm x 6 mm e viene utilizzato per collegare due fori di accesso. Tuttavia, con i principali conn.......

Discussione

L'interconnettore PDMS è destinato ad applicazioni a bassa pressione, è necessario evitare perdite di liquido nel foro di accesso del chip quando l'interconnettore PDMS viene successivamente posizionato sul foro di accesso. Pertanto, lo spessore consigliato del PDMS è inferiore a 2 mm. Uno spessore maggiore può indurre una debole adesione del PDMS alla superficie microfluidica del chip e non è consigliato. Una prova senza successo è stata effettuata utilizzando uno spessore di 4 mm. Questo lavoro si concentra sull'aderen.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Epossidico 731	Epotek	731
PDMS	Dow Corning	SYLGARD 184
UV Epossidico	Epotek	OG159
Micropompa	Harvard Apparecchio	PHD Ultra
PCB	Circuiti avanzati Plexiglass
	Ecole Polytechnique
Adesivo conduttivo pellicola	3M	9703