Μαλακή Λιθογραφία

SOFT LITHOGRAPHY είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για μια σειρά διεργασιών για τη μεταφορά προτύπων. Ένα κύριο καλούπι χρειάζεται σε όλες τις περιπτώσεις και είναι μικροκατασκευασμένο χρησιμοποιώντας τυπικές μεθόδους λιθογραφίας. Χρησιμοποιώντας το κύριο καλούπι, παράγουμε ένα ελαστομερές σχέδιο / σφραγίδα που θα χρησιμοποιηθεί σε μαλακή λιθογραφία. Τα ελαστομερή που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό πρέπει να είναι χημικά αδρανή, να έχουν καλή θερμική σταθερότητα, αντοχή, ανθεκτικότητα, επιφανειακές ιδιότητες και να είναι υγροσκοπικά. Το καουτσούκ σιλικόνης και το PDMS (πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο) είναι δύο καλά υποψήφια υλικά. Αυτά τα γραμματόσημα μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλές φορές σε μαλακή λιθογραφία.

 

 

 

Μια παραλλαγή της μαλακής λιθογραφίας είναι MICROCONTACT PRINTING. Η σφραγίδα ελαστομερούς επικαλύπτεται με μελάνι και πιέζεται πάνω σε μια επιφάνεια. Οι κορυφές του σχεδίου έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια και μεταφέρεται ένα λεπτό στρώμα περίπου 1 μονοστρωματικής μελάνης. Αυτή η μονοστοιβάδα λεπτής μεμβράνης λειτουργεί ως μάσκα για επιλεκτική υγρή χάραξη.

 

 

 

Μια δεύτερη παραλλαγή είναι η MICROTRANSFER MOLDING, στην οποία οι εσοχές του ελαστομερούς καλουπιού γεμίζονται με πρόδρομο υγρό πολυμερές και ωθούνται σε μια επιφάνεια. Μόλις το πολυμερές σκληρύνει μετά τη χύτευση με μικρομεταφορά, ξεκολλάμε το καλούπι, αφήνοντας πίσω το επιθυμητό σχέδιο.

 

 

 

Τέλος, μια τρίτη παραλλαγή είναι MICROMOLDING ΣΕ ΤΡΙΧΟΥΧΕΙΑ, όπου το σχέδιο σφραγίδας ελαστομερούς αποτελείται από κανάλια που χρησιμοποιούν τριχοειδείς δυνάμεις για να διοχετεύουν ένα υγρό πολυμερές στη σφραγίδα από την πλευρά του. Βασικά, μια μικρή ποσότητα του υγρού πολυμερούς τοποθετείται δίπλα στα τριχοειδή κανάλια και οι τριχοειδείς δυνάμεις τραβούν το υγρό μέσα στα κανάλια. Η περίσσεια υγρού πολυμερούς αφαιρείται και το πολυμερές μέσα στα κανάλια αφήνεται να σκληρυνθεί. Το καλούπι σφραγίδας ξεφλουδίζεται και το προϊόν είναι έτοιμο. Εάν η αναλογία διαστάσεων του καναλιού είναι μέτρια και οι επιτρεπόμενες διαστάσεις του καναλιού εξαρτώνται από το υγρό που χρησιμοποιείται, μπορεί να διασφαλιστεί η καλή αναπαραγωγή του σχεδίου. Το υγρό που χρησιμοποιείται στη μικροκαλουποποίηση σε τριχοειδή μπορεί να είναι θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή, κεραμικό κολλοειδές πήκτωμα ή εναιωρήματα στερεών εντός υγρών διαλυτών. Η τεχνική μικροκαλουπώματος σε τριχοειδή έχει χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή αισθητήρων.

 

 

 

Η μαλακή λιθογραφία χρησιμοποιείται για την κατασκευή χαρακτηριστικών που μετρώνται σε κλίμακα μικρομέτρου έως νανομέτρων. Η μαλακή λιθογραφία έχει πλεονεκτήματα έναντι άλλων μορφών λιθογραφίας όπως η φωτολιθογραφία και η λιθογραφία δέσμης ηλεκτρονίων. Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

 

• Χαμηλότερο κόστος στη μαζική παραγωγή από την παραδοσιακή φωτολιθογραφία

 

• Καταλληλότητα για εφαρμογές στη βιοτεχνολογία και τα πλαστικά ηλεκτρονικά

 

• Καταλληλότητα για εφαρμογές που αφορούν μεγάλες ή μη επίπεδες (μη επίπεδες) επιφάνειες

 

• Η μαλακή λιθογραφία προσφέρει περισσότερες μεθόδους μεταφοράς σχεδίων από τις παραδοσιακές τεχνικές λιθογραφίας (περισσότερες επιλογές "μελάνης")

 

• Η μαλακή λιθογραφία δεν χρειάζεται φωτοδραστική επιφάνεια για τη δημιουργία νανοδομών

 

• Με μαλακή λιθογραφία μπορούμε να επιτύχουμε μικρότερες λεπτομέρειες από τη φωτολιθογραφία σε εργαστηριακές ρυθμίσεις (~30 nm έναντι ~100 nm). Η ανάλυση εξαρτάται από τη μάσκα που χρησιμοποιείται και μπορεί να φτάσει σε τιμές έως και 6 nm.

 

 

 

MULTILAER SOFT LITHOGRAPHY είναι μια διαδικασία κατασκευής κατά την οποία μικροσκοπικοί θάλαμοι, κανάλια, βαλβίδες και βαλβίδες χυτεύονται μέσα σε συνδεδεμένα στρώματα ελαστομερών. Χρησιμοποιώντας πολυστρωματικές συσκευές μαλακής λιθογραφίας που αποτελούνται από πολλαπλά στρώματα μπορούν να κατασκευαστούν από μαλακά υλικά. Η απαλότητα αυτών των υλικών επιτρέπει τη μείωση των περιοχών της συσκευής κατά περισσότερες από δύο τάξεις μεγέθους σε σύγκριση με συσκευές με βάση το πυρίτιο. Τα άλλα πλεονεκτήματα της μαλακής λιθογραφίας, όπως η γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων, η ευκολία κατασκευής και η βιοσυμβατότητα, ισχύουν και στην πολυστρωματική μαλακή λιθογραφία. Χρησιμοποιούμε αυτήν την τεχνική για την κατασκευή ενεργών μικρορευστικών συστημάτων με βαλβίδες on-off, βαλβίδες μεταγωγής και αντλίες εξ ολοκλήρου από ελαστομερή.