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MC方案|如何从SU-8模具上进行PDMS光刻复制?
发布时间:2020-09-23 点击次数:107次

PDMS是一种有机聚合物材料,广泛应用微流控芯片实验室。今天我们来介绍有关如何进行PDMS光刻复制,也称为软光刻工艺,为您提供一些实验中的小技巧,优化您的实验结果。

 

 

01

硅烷化模具的制备

首次使用模具时,必须使其疏水。SU-8模具中的硅通常具有很强的亲水性,因此PDMS对它有良好的亲和力,其强度足以使之无法剥离,只能将模具破坏并从头开始实验。

 

 

这里我们使用硅烷功能,一旦在表面上yongjiu粘合,也可使接触角超过90°,表面疏水。可以使用气体或液体处理,即通过气体或连续的液浴将硅烷功能键合在表面上。(*硅烷化对人类使用危险的产品,必须在适当的条件下使用,即在通风橱中使用。

 

液体硅烷化

可按照以下配方使用一些OTS(十八烷基三氯硅烷):

  1. 在结晶器中的50ml十六烷中稀释0.5ml OTS。

  2. 如有可能,请使用N2气排出空气。

  3. 将晶圆放入内部,并用封口膜将其密封15分钟。

  4. 将晶圆放入纯十六烷浴中。

  5. 将晶圆放入丙酮浴中。

  6. 将晶圆放在乙醇浴中。

  7. 干燥晶圆。

  8. 测试接触角。

 

气体硅烷化

在气体中进行硅烷化,可使用一些在室温和室温下易挥发的TMCS( 三甲基氯硅烷),并遵循以下配方:

  1. 将晶圆放入培养皿中。

  2. 培养皿内,在晶片周围添加几滴TMCS液滴。

  3. 密封培养皿15分钟。

  4. 打开培养皿,等待10分钟,使所有TMCS蒸发。

  5. 测试接触角。

     

 

Tips:

1. 如果接触角的测试结果不对,请检查实验过程并再次进行,不要轻易将PDMS放在上面。

2. 硅烷会与空气发生反应,因此请确保正确关闭TMCS或OTS瓶,并添加封口膜以提高安全性。
3.
液体硅烷化是Z有效的方法,但需要更多的时间和材料,气体硅烷化是使用最多的方法,只需简单几步即可获得与液体相同的结果。

 

02

PDMS和固化剂的混合

 

模具准备好后,我们就可以准备PDMS了。为了使PDMS更硬,必须添加固化剂。显然,Z常用的PDMS是Sylgard 184。对于该PDMS,固化剂和PDMS之间的常规比例为1:10(重量)。对于特定的应用,可以更改比例以使PDMS变得更软或更硬。

 

准备PDMS,请遵循以下步骤:

  1. 称重PDMS(例如60克)

  2. 添加固化剂(例如6克)

  3. 充分混合

 

Tips:

要特别注意放置的顺序,先放入PDMS,然后再放入固化剂,否则可能会导致聚合物的不良交联。

 

 

03

PDMS脱气去除气泡

 

由于混合,制剂中充满了气泡,必须清除。可使用离心机或干燥器和真空泵。离心机更适合处理少量的PDMS。干燥器和真空泵处理时间较长,但也是Z简单和Z常用的方法。


使用干燥器对混合物进行脱气,将杯子放入内部,盖上盖子并检查密封性。使用真空泵进行真空,如果真空过强或过快,PDMS可能会溢出。通常需要30分钟才能清除所有气泡。去除气泡后,关闭真空并烘烤PDMS。当压力不稳定时,切勿尝试打开干燥器,否则PDMS可能会爆炸。

 

04

PDMS浇注

在使用前,务必清洁模具,使用氮气或清洁的压缩空气清除SU-8模具表面上的所有灰尘和微粒。


PDMS脱气后,将其倒入先前硅烷化的SU-8模具中。使用容器将晶圆放入培养皿内部。容器的大小将定义所需的器件厚度所需的PDMS数量。对于4英寸的基板,40克的PDMS将为您提供约5mm厚的器件。


如果在浇注过程中出现气泡,则可用针将其除去或将晶片放回真空中。如果您选择第二种方法时要小心,晶圆会起来,PDMS会到基板的下面,后面去除气泡更加困难。

 

 

05

PDMS烘烤

 

将PDMS和固化剂混合后,交联就开始了,仅此步骤,就需要大约24小时才能获得足够坚固的器,这也就是模具和PDMS必须烘烤的原因。烘烤的时间和温度取决于实验室和用户以及所使用的工具。

 

通常使用电炉或烤箱烘烤PDMS,可以一次烘烤多个模具。设置温度和时间,在较短的时间内烘烤温度较高,在较长的时间内烘烤温度较低。我们进行了实验,并测量了在不同烘烤条件下与PDMS层表面上水的接触角,并没有变化,因此烘烤不会影响PDMS的化学物质,但会影响其机械性能。注意不要烘烤过久,PDMS会变硬,后面就很难刺穿。

 

Tips:

必须根据模具容器选择温度,如果您使用培养皿,请不要加热到90°C以上。我们建议您在烤箱中于80°C下烘烤2小时。待PDMS冷却后,您就可以对其进行操作。

 

06

PDMS脱模

待模具和PDMS冷却,然后可以在基板周围切割并剥离PDMS。在切割过程中,请注意使刀片与模具相切,以免损坏刀片。

 

剥离过程中,只需轻轻拉动PDMS,即可分离开。如果PDMS在晶圆上的黏附太多,可能因为您硅烷化处理不够好,或者它的制作不够好。


确保佩戴手套,避免在PDMS中添加油脂,否则难以清洁,可能会对过程造成影响。

 

07

PDMS切割和穿孔

在此步骤中,如果要稍后添加和清除流体,还必须在PDMS内打一些孔。可以使用打孔器,根据您的管子选择合适的尺寸。由于PDMS是一种柔性材料,因此使孔比管道小一点,这样就可以将管道牢固地保持在其中,从而减少泄漏问题。


确保佩戴手套,避免在PDMS中添加油脂,否则难以清洁,可能会对过程造成影响。

 

 

08

PDMS键合

最后一步是PDMS键合。PDMS键合到另一块PDMS或玻璃上,过程相同。在进行任何操作之前,必须对每个零件进行彻底清洁,以清除表面上的灰尘或微粒。可以使用异丙醇清洁PDMS和玻璃,甚至可以使用超声波浴更好地清洁PDMS孔的表面和内部。

 

要粘合PDMS,需要先激活表面,将PDMS的Si-CH3功能转换为Si-OH,并且当您按相同的功能时,将创建牢固且好的Si-O-Si链接。Z常用的工具是使用氧气或空气的等离子清洗机。

电话:400-8800298
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