Litografia morbida

SOFT LITHOGRAPHY è un termine utilizzato per una serie di processi per il trasferimento di pattern. In tutti i casi è necessario uno stampo master che viene microfabbricato utilizzando metodi di litografia standard. Utilizzando lo stampo principale, produciamo un motivo/timbro elastomerico da utilizzare nella litografia morbida. Gli elastomeri utilizzati per questo scopo devono essere chimicamente inerti, avere una buona stabilità termica, resistenza, durata, proprietà superficiali ed essere igroscopici. La gomma siliconica e il PDMS (polidimetilsilossano) sono due buoni materiali candidati. Questi francobolli possono essere utilizzati molte volte nella litografia morbida.

 

 

 

Una variante della litografia soft è MICROCONTACT PRINTING. Il timbro in elastomero è rivestito con un inchiostro e premuto contro una superficie. I picchi del motivo entrano in contatto con la superficie e viene trasferito uno strato sottile di circa 1 monostrato di inchiostro. Questo monostrato a film sottile funge da maschera per l'incisione a umido selettiva.

 

 

 

Una seconda variante è MICROTRANSFER MOLDING, in cui le rientranze dello stampo dell'elastomero sono riempite con precursore polimerico liquido e spinte contro una superficie. Una volta che il polimero si indurisce dopo lo stampaggio a microtransfer, rimuoviamo lo stampo, lasciando il motivo desiderato.

 

 

 

Infine una terza variazione è MICROMOLDING IN CAPILLARIES, dove il motivo del timbro in elastomero è costituito da canali che utilizzano forze capillari per assorbire un polimero liquido nel timbro dal suo lato. Fondamentalmente, una piccola quantità del polimero liquido viene posta adiacente ai canali capillari e le forze capillari trascinano il liquido nei canali. Il polimero liquido in eccesso viene rimosso e il polimero all'interno dei canali viene lasciato indurire. Lo stampo per timbri viene staccato e il prodotto è pronto. Se le proporzioni del canale sono moderate e le dimensioni del canale consentite dipendono dal liquido utilizzato, è possibile garantire una buona replica del pattern. Il liquido utilizzato nel microstampaggio nei capillari può essere polimeri termoindurenti, sol-gel ceramici o sospensioni di solidi all'interno di solventi liquidi. La tecnica del microstampaggio nei capillari è stata utilizzata nella produzione di sensori.

 

 

 

La litografia morbida viene utilizzata per costruire caratteristiche misurate su scala da micrometro a nanometro. La litografia morbida presenta vantaggi rispetto ad altre forme di litografia come la fotolitografia e la litografia a fascio di elettroni. I vantaggi includono quanto segue:

 

• Costi di produzione di massa inferiori rispetto alla fotolitografia tradizionale

 

• Idoneità per applicazioni in biotecnologia e plastica elettronica

 

• Idoneità per applicazioni che coinvolgono superfici grandi o non planari (non piane).

 

• La litografia morbida offre più metodi di trasferimento del modello rispetto alle tecniche di litografia tradizionali (più opzioni "inchiostro")

 

• La litografia morbida non necessita di una superficie fotoreattiva per creare nanostrutture

 

• Con la litografia morbida possiamo ottenere dettagli più piccoli rispetto alla fotolitografia in ambienti di laboratorio (~30 nm vs ~100 nm). La risoluzione dipende dalla maschera utilizzata e può raggiungere valori fino a 6 nm.

 

 

 

MULTILAYER SOFT LITHOGRAPHY è un processo di fabbricazione in cui camere microscopiche, canali, valvole e vie sono modellati all'interno di strati legati di elastomeri. L'uso di dispositivi di litografia morbida multistrato costituiti da più strati possono essere fabbricati da materiali morbidi. La morbidezza di questi materiali consente di ridurre le aree del dispositivo di oltre due ordini di grandezza rispetto ai dispositivi a base di silicio. Gli altri vantaggi della litografia morbida, come la prototipazione rapida, la facilità di fabbricazione e la biocompatibilità, sono validi anche nella litografia morbida multistrato. Utilizziamo questa tecnica per costruire sistemi microfluidici attivi con valvole on-off, valvole di commutazione e pompe interamente in elastomeri.