Çok Katmanlı Mikroakışkan Cihazların İmalatı için Üç Boyutlu Baskılı Mikroskop Maske Hizalama Adaptörü Tasarımı ve Geliştirilmesi

Summary

Bu proje, küçük laboratuvarların hassas çok katmanlı mikroakışkan cihazların üretimi için kullanımı kolay bir platform geliştirmesine izin verir. Platform, 10 μm hizalama hatası olan çok katmanlı mikroakışkan cihazların elde edildiği üç boyutlu baskılı mikroskop maske hizalama adaptöründen < oluşur.

Abstract

Bu proje, genellikle yalnızca temiz bir oda ortamında pahalı ekipmanlar kullanılarak elde edilebilen hassas, çok katmanlı mikroakışkan cihazların üretimi için kullanımı kolay ve uygun maliyetli bir platform geliştirmeyi amaçlamaktadır. Platformun önemli kısmı, normal optik mikroskoplar ve ultraviyole (UV) ışık maruziyet sistemleri ile uyumlu üç boyutlu (3D) baskılı mikroskop maske hizalama adaptörüdür (MMAA). Cihaz tasarımını optimize etmek için yapılan çalışmalar nedeniyle cihazı oluşturmanın genel süreci büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Proses, laboratuvarda bulunan ekipman için uygun boyutları bulmayı ve MMAA'yı optimize edilmiş spesifikasyonlarla 3D yazdırmayı gerektirir. Deneysel sonuçlar, 3D baskı ile tasarlanan ve üretilen optimize edilmiş MMAA'nın ortak bir mikroskop ve ışığa maruz kalma sistemi ile iyi performans gösterdiğini göstermektedir. 3D baskılı MMAA tarafından hazırlanan bir ana kalıp kullanılarak, çok katmanlı yapılara sahip elde edilen mikroakışkan cihazlar, ortak mikroçipler için yeterli olan 10 μm < hizalama hataları içerir. Cihazın UV ışık maruziyet sistemine taşınması yoluyla insan hatası daha büyük imalat hatalarına neden olsa da, bu çalışmada elde edilen minimum hatalar uygulama ve bakım ile elde edilebilir. Ayrıca, MMAA, 3D baskı sistemindeki modelleme dosyasında değişiklikler yapılarak herhangi bir mikroskop ve UV pozlama sistemine uyacak şekilde özelleştirilebilir. Bu proje, daha küçük laboratuvarlara yararlı bir araştırma aracı sağlar, çünkü yalnızca mikroakışkan cihazlar üreten ve kullanan laboratuvarlar için genellikle zaten mevcut olan ekipmanın kullanılmasını gerektirir. Aşağıdaki ayrıntılı protokol, MMAA için tasarım ve 3D yazdırma işlemini özetlemektedir. Buna ek olarak, MMAA kullanarak çok katmanlı bir ana kalıp temin etme ve poli (dimetilsiloxane) (PDMS) mikroakışkan çipler üretme adımları da burada açıklanmıştır.

Introduction

Mühendislik araştırmalarında iyi gelişmiş ve umut verici bir alan, mikroakışkan platformları kullanan uygulamaların geniş genişliği nedeniyle mikrofabrikasyondur. Mikrofabrikasyon, yapıların farklı kimyasal bileşikler kullanılarak μm veya daha küçük boyutlu özelliklerle üretildiği bir işlemdir. Mikroakışkan araştırmalar son 30 yılda geliştiği gibi, yumuşak litografi poli (dimetilsiloxane) (PDMS) veya benzeri maddelerden yapılan mikroçiplerin üretileceği en popüler mikrofabrikasyon tekniği haline gelmiştir. Bu mikroçipler yaygın laboratuvar uygulamaları^{1, 2,3,4'ün} m....

Protocol

1. MMAA'nın Tasarımı

1. Şekil 1'degösterilen gofret tutucunun (veya UV maruz kalma ünitesinin) boyutları için üst sınır olacak şekilde mevcut UV ışık emisyon sisteminin tepsisinin boyutlarını elde edin. Şekil 2A'dagösterildiği gibi, iç dairesel jantın çapını (d), UV ışık emisyon sisteminin tepsisinin iç yüksekliğini (h), tepsinin toplam genişliğini (w) ve uzunluğunu (l) ölçün.
   NOT: Örnek olarak, mevcut UV ışık maruz kalma sistemi 5 inç (") x 5" x 0,25" iç tepsi boyutlarına sahipti ve 4 inç dairesel kesimli. MMAA boyutları daha sonra şekil 2B'degösterildiği gibi sistemin....

Results

MMAA'nın optimizasyonu ve kullanımı ile (Şekil 1), minimum hizalama hatası olan çok katmanlı ana kalıplar imal edilmiştir. Son MMAA, kaynaşmış filament imalatı (FFF) 3D baskı işlemi kullanılarak imal edildi (Şekil 2). FFF prosesi, istenen cihaz boyutları için daha fazla doğruluk sağlıyor. MMAA iki ana parçadan oluşur (Şekil 3): taban parçası ve özel bağlantı elemanı. Temel parça, gofret tutucu görevi gören UV pozlama ünitesinden olu.......

Discussion

Yukarıda belirtilen protokol, bir MMAA'yı 3D yazdırma ve sistemi hassas, çok katmanlı, mikroakışkan bir cihaz ana kalıbı oluşturmak için kullanma prosedürünü özetlemektedir. Cihazın kullanımı kolay olsa da, protokol içinde ana kalıp katmanlarının düzgün hizalamasını sağlamak için uygulama ve özen gerektiren kritik adımlar vardır. İlk kritik adım MMAA'nın tasarımıdır. MMAA'yı tasarlarken, UV ışık maruziyet sistemine uygun bir uyum sağlayacak cihaz için kesin ölçümleri belirlemek önemlidir. Cihazın yanlış hizalanması, ana .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS),	Texas Tech Üniversitesi 3D baskı tesisi BX53 tarafından sağlanan 3D Baskı
, Dik Mikroskop	Olympus
Form 2, Stereolitografi 3D yazıcı	Formlabs
Gelişmiş Sıcak Plaka Karıştırıcı	VWR	97042-642
İzopoil Alkol, %70 (h/h)	VWR	BDH7999-4
Açık Renkli Marker	Sharpie
Mıknatıslar, 3 mm x 3 mm	WOTOY		ASIN #: B075PLVW8W
SYLGARD 184 Silikon Elastomer Kiti	DOW	4019862
Petri Kabı, 150 mm x 15 mm	VWR	25384-326
Baskılı Fotoğraf Maskeleri	CAD/Art Services, Inc.
Alüminyum Destek Jakı - 8 "x 8", Makaslı Platform	VWR	12620-904
Silikon Gofret	Üniversitesi Gofret	452
Sodyum Hidroksit	VWR
Sonikasyon Banyosu	Branson	CPX3800H
Spin Kaplayıcı	Laurell Technologies Corporation	Modeli WS-650MZ-23NPPB
STRATASYS SR-30	MakerBot Industries, LLC	SR-30	3D baskı için çözünebilir destek malzemesi
Stratasys uPrint SE 3D Yazıcı	Bilgisayar Destekli Teknoloji, LLC
SU-8 50	Kayaku	Y131269 0500L1GL
SU-8 100	Kayaku	Y131273 0500L1GL
SU-8 Geliştirici	Kayaku	Y020100 4000L1PE
Süper yapıştırıcı	Goril Tutkal
Trikloro (1 H < / em > 1 < em > H < / em > 2 < em > H < / em > 2 < em > H < / em >-perflorooktil) silan	Sigma-Aldrich	448931-10G
Bant	Scotch
Form Kür, UV Kürleme Odası	Formlabs	FH-CU-01
UV-KUB2, UV Işığa Maruz Kalma Kutusu	Kloe	UV-KUB2