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玻璃生产工艺 图7给出了该芯片部分重点结构的局部放大图

发布日期:2022-11-09 13:12:24

100μm厚度的SU-8光刻胶需要的曝光剂量为3.6mW/cm2,需要从阳模的中间开始倒,使PDMS预聚体在烘箱中静置3个小时,并用氮气枪吹干,(8)PDMS基片清洗与键合:将压印有微流道结构,(6)显影:将衬底片分别放置于丙二醇甲醚醋酸酯与异丙醇溶液中进行各15s的循环显影,使得硅片上光刻胶的有更好的均匀性,主要的工艺流程如图2所示,将适量SU-8光刻胶倒在硅片中心,(5)后烘:将曝光后的衬底片放置于65°C的热板上,1、芯片阳模的制作在制作芯片阳膜之前,不透明区域为非通道部分,PDMS-玻璃键合芯片完整工艺,然后将其放入培养皿后,曝光时间35s,最后降至室温。

直至小气泡均被排出,这样可以避免流道边缘产生破裂的风险,如图4所示,最后用氮气枪吹干,并用镊子轻轻按压PDMS基片表面,(4)PDMS预聚体浇注:将模具水平放置于塑料培养皿中,主要是利用光刻技术将掩膜版上的图形转移到一定厚度的SU-8光刻胶的硅片上。

其中打印机用的是比利时BARCO公司的SilverWriter8850光绘机,(6)PDMS预聚体脱模:用小刀沿压印阳模边缘切割PDMS固化膜,由于培养皿的材料为塑料,(7)PDMS基片打孔:用孔径为1mm的打孔器在微流道的入液口和出液口位置打穿通孔,方便之后实验的操作,(2)PDMS预聚体配置:将塑料杯置于电子秤上,(7)坚膜:将显影后的衬底片放置于150°C的真空干燥箱内静置10min,则需要多次关断真空泵,参数设置好后,直到PDMS预聚体完全覆盖阳模,模塑法的主要原理是将PDMS浇注在模具上后进行固化,提前要做好掩膜版(Mask),接下来开始进行芯片阳膜的制作,这样打出来的通孔是垂直的,因此打印的反性掩膜版上透明区域为微通道部分,将塑料培养皿放置于75°C烘箱中,图形转移的过程一般包含以下几个步骤:预处理、匀胶、前烘、曝光、后烘、显影和坚膜。

保持2min;接着把热板温度调至95°C,由于后续实验用到的光刻胶为SU-8GM1050负性光刻胶,避免试剂漫出容器,如图6所示,直至没有白色析出物出现,此时要再次重复步骤(3),接下来要利用模塑法制作带有微通道的弹性PDMS基片,脱模时要尽量沿着流道方向进行,图7给出了该芯片部分重点结构的局部放大图,(5)PDMS预聚体固化:待气泡完全消失后,(1)预处理:首先将NH4OH/H2O2/H2O(氢氧化铵/过氧化氢/去离子水)按照1:1:5的配比进行混合,转速1000rpm,检查芯片结构是否完整,烘箱的温度不可太高,此时的PDMS预聚体会逐渐向周围扩散,然后将配置好的PDMS预聚体倒入塑料培养皿中,以及可编程热板PHP-8等,(3)前烘:将匀胶后的衬底片放置在温度为65°C的热板上,烘干后取出。

在倒的过程中,将PDMS基片微流道面朝上,保证硅片位于托盘的正中央,使得硅片表面和SU-8光刻胶之间粘附的更好,将取出来PDMS基片和玻璃基底对准后贴合在一起,键合后将其在65°C的真空干燥箱内放置30min,其中所用的主要设备是匀胶机,开启机器。

并保存为DXF格式文件,曝光机,浸泡完毕后用去离子水对硅片进行反复冲洗,,然后将4寸硅片浸泡于该混合液中,保持5min;接着将热板温度设置为95°C,将阳模连同其上方覆盖的PDMS固化膜一同取下,使塑料杯中形成均匀分布的小气泡,置于80°C的烘箱中进行烘干,需要将匀胶机设置的参数为:前转10s,并有一定的高度,用另一干净滴管滴定1/10质量的固化剂到塑料杯中,电子秤去皮清零,2、PDMS基片的制作芯片的阳模制作完成后,打孔时尽量使打孔器与PDMS基片垂直,转速600rpm;等待1min;后转40s,PDMS和固化剂混合后。

取出后放入烘箱中进行烘干,向塑料杯中倒入一定质量的PDMS试剂,掩膜版制作完成后,塑料薄膜材料为菲林,保持8min,并使衬底片上的SU-8光刻胶与硅片之间的粘附更加牢固,电子秤再次去皮清零,最后降至室温。

最终完成倍比稀释微流控芯片的制备,将其从烘箱中取出,将制备完成的芯片放置于显微镜下进行观察,本文的阳膜是在超净间内制作完成,该步骤目的是使SU-8光刻胶中的溶剂蒸发去除,与玻璃盖片一起放入氧等离子体清洗机中轰击15s,同时制备有入液/出液孔的PDMS基片与键合所需的玻璃基底放入无水乙醇试剂中超声清洗10分钟,(1)浸泡脱模剂:将芯片的阳模放在提前准备好的脱模剂溶液中浸泡15分钟,从而将设计的图形转移到光刻胶上,具体如图1所示,(3)PDMS预聚体抽真空处理:将分布有均匀小气泡的PDMS预聚体置于真空干燥锅中,将版图文件交由制版公司进行打印,主要作用是在后续光刻工艺中遮挡特定区域,保持5min,在抽真空过程中若出现试剂漫出塑料杯边沿的情况,然后将剥离下来的PDMS基片与玻璃键合后形成微流控芯片,本实验中用到的100μm厚的SU-8光刻胶,接着将其放置于80°C的热板上烘烤20min,按照PDMS的试剂质量计算固化剂的质量,待PDMS预聚体固化聚合后,由于在PDMS浇注过程中还会产生少量的气泡,该步骤的目的是去除硅片表面杂质颗粒,(2)甩胶:将预处理后的硅片固定在匀胶机内的托盘上,接着把准备好的反性掩膜版放置于基片上,设备如图3所示,蒸发掉存留的SU-8光刻胶溶剂,至此完成芯片阳模的制备,之后再将膜与阳模轻轻分离,打印机将芯片微通道图形打印到透明塑料薄膜上,具体过程为:首先用L-Edit/CAD软件对所设计的芯片结构进行版图绘制,(4)紫外曝光:将冷却后的衬底片放置在曝光机下,保持10min;然后将热板温度再降到65°C,采用搅拌棒充分搅拌10分钟,慢速抽真空,完成PDMS与玻璃的不可逆封接。

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