微流控芯片代工（制造）

虎威将军

微流控芯片的代工：微流控芯片具有自动化程度高、效率高、产量高、小型化、低成本和超低的试剂消耗等优点。特别是在微纳流体的精确操作中，流体操作的精度可以达到纳升甚至飞秒，因此在生物学、医学、物理学和化学等许多跨学科领域具有巨大的研究潜力。 可以采用各种技术来制造微流控芯片。例如，可以使用光刻、热塑成型或蚀刻技术等。为了确定哪种制造方法最适合，重要的是要考虑材料基底的选择、可用的设备、制造的成本和时间、所涉及的技术以及所需的集成功能。 微流控芯片的光刻 在微流控芯片制造中，光刻是利用光将几何图案（通常来自透明掩模）传输到基底上的过程， 光刻具有多种优点，它的成本低，制造工艺简单；快捷，对各种材料的耐受性。它还与许多应用兼容，包括细胞生物学、微流体、芯片实验室或MEMS。 微流控芯片的翻模 在微流控芯片制造中的翻模允许通过液体聚合物混合物将图案从称为母模的刚性或弹性体模具转移到另一种材料中，该液体聚合物混合物在与母模接触时开始固化。 在转移到光掩模上之前，使用计算机辅助设计软件生成微尺度图案。在硅片上旋涂一层抗蚀剂，然后用光掩模覆盖硅片。在烘烤或暴露于UV光之前，将液态聚合物混合物倾倒在硅母板上。由于加热，翻模固化，留下微尺度图案蚀刻到光刻胶中。然后从主模上剥离并密封。 翻模成型可以重复多次，并允许对各种材料进行成型。 微流控芯片聚酯成型 微转移芯片聚酯成型是一种微流控芯片制造技术，其中使用图案化物质填充聚合物印模，通常在PDMS中，然后将其压在基底上。这些元件被固化，印模被拿走，留下微流体芯片的成品。 使用弹性体模具作为母模，在母模中倒入聚合物液体，例如聚氨酯（PU）或热固化环氧树脂。聚合物剩余部分首先从母版中去除。然后将聚合物液体倒置并在固化之前与固体基底接触。一旦固化，一些多余的聚合物将保留在基底上需要小心剥离的特征之间。 微流控芯片聚酯成型可以创建三维结构，并对平面和弯曲基板进行图案化。重复该过程可以生成多层结构。添加图片注释，不超过 140 字（可选） 微流控芯片热压成型 热压是一种通过使用压力和热量使热塑性材料在母模（印模）上形成图案的方法。事实上，当加热到接近玻璃化转变温度（Tg）时，热塑性塑料可以被重塑。 将模具和所选择的聚合物基底放入液压机中，然后加热到聚合物印模的玻璃化转变温度以上，使其可变形。接下来，用精确控制的力将主模压入聚合物基底中，将塑料压在模具上，模具的图案在基底上留存。 当预定的压花时间结束时，系统冷却到刚好低于设定图案的聚合物的玻璃化转变温度。然后，当主模与基板分离时，就会发生去凸。 热压成型是一种快速而廉价的微流体技术，但它需要特定的冲压设备和图案模具。压花也可以在不加热的情况下通过施加延伸的压力来实现。这将被称为室温压印法。 热压花的一种变体形式是热轧压花。除了使用两个辊来施加压力之外，该技术是相同的。对于这种方法，考虑速度参数是很重要的。热轧压花在大规模生产中被广泛采用。 微流控芯片注塑成型 注塑成型在微流控芯片制造中是指一种常用的量产方式，将材料加热到其熔化温度，并在高压下注入模腔。 制作材料被加热后变成液体，然后将其混合并在高压下快速注入到模腔中。微型模具必须保持在高于材料熔点的温度下，直到填充过程结束，以确保模具完全填充。材料被冷却到低于其Tg并硬化，采用空腔的形状。然后弹出完成的设备。 由于成型设备和模具制造的成本和复杂性，注塑成型主要用于工业中。添加图片注释，不超过 140 字（可选） 微流控芯片的蚀刻 在微流控芯片制造中，蚀刻是通过化学物质从晶片表面选择性地去除的过程。蚀刻通常用于硅或玻璃基板。蚀刻包括屏蔽衬底的某些部分并消除另一部分以去除特定量的材料。通常，光致抗蚀剂用于保护零件免受光刻技术的蚀刻。在其他情况下，更耐用的掩模（如氮化硅）更适合。 传统的硅或玻璃微流体芯片图案化方法使用蚀刻程序。 微流控芯片的湿法刻蚀 在微流控芯片制造中，湿法蚀刻是通过使用适当的液体化学品或蚀刻剂来去除材料。基材本身浸入腐蚀性溶液中。带图案的掩模用于固定不可脱下的区域。不受掩模保护的材料通过蚀刻剂去除。 湿法蚀刻工艺有三个步骤。首先，液体蚀刻剂在待去除的表面上扩散。可以将基板浸入蚀刻剂中，然后摇动蚀刻剂以实现精细的工艺控制。接下来，化学蚀刻剂和被蚀刻掉的材料之间发生反应，通常是还原-氧化反应。一旦蚀刻完成，冲洗基板以清除任何残留的蚀刻剂，否则这些蚀刻剂可能会继续进行蚀刻或成为污染物。 此外，一些材料，如硅，在具有某些化学物质的材料中在不同方向上呈现不同的蚀刻速率。湿法蚀刻往往比干法蚀刻更简单且精度更低。添加图片注释，不超过 140 字（可选） 微流控芯片的干法刻蚀 干法蚀刻工艺，也称为等离子体蚀刻，是通过使用等离子体或蚀刻剂气体来去除基底材料。干蚀刻是通过电离室内的气体混合物来获得离子，然后离子将与目标基板反应来进行的。 干蚀刻技术被广泛用于以高精度将图案转移到衬底中。与湿法蚀刻相比，这种技术价格昂贵。 烧蚀反应可以通过三种不同的方式发生：化学反应（使用反应性等离子体或气体）、物理去除（通常通过动量传递）以及两者的使用。 微流控芯片的物理干法刻蚀 物理干法蚀刻利用从离子束、电子束或光子束获得的高动能来蚀刻掉衬底原子。不发生化学反应。当高能粒子从基底表面撞击原子时，材料就会蒸发。 微流控芯片的化学干法刻蚀 在化学干法蚀刻（也称为气相蚀刻）中，气体分子与衬底材料的表面反应，并从中去除原子。 该工艺包括蚀刻剂气体之间的化学反应以侵蚀衬底表面。化学干法蚀刻工艺通常是各向同性的，并且表现出高选择性。由于干法蚀刻的方向性，可以避免底切。 以上为微流控芯片制造中的常见的芯片制造技术。为了确定哪种制造方法最适合，重要的是要考虑材料基底的选择、可用的设备、制造的成本和时间、所涉及的技术以及所需的集成功能。流控芯片代工（制造）
微流控芯片代工（制造）
微流控芯片的代工：微流控芯片具有自动化程度高、效率高、产量高、小型化、低成本和超低的试剂消耗等优点。特别是在微纳流体的精确操作中，流体操作的精度可以达到纳升甚至飞秒，因此在生物学、医学、物理学和化学等许多跨学科领域具有巨大的研究潜力。
可以采用各种技术来制造微流控芯片。例如，可以使用光刻、热塑成型或蚀刻技术等。为了确定哪种制造方法最适合，重要的是要考虑材料基底的选择、可用的设备、制造的成本和时间、所涉及的技术以及所需的集成功能。
微流控芯片的光刻
在微流控芯片制造中，光刻是利用光将几何图案（通常来自透明掩模）传输到基底上的过程，
光刻具有多种优点，它的成本低，制造工艺简单；快捷，对各种材料的耐受性。它还与许多应用兼容，包括细胞生物学、微流体、芯片实验室或MEMS。
微流控芯片的翻模
在微流控芯片制造中的翻模允许通过液体聚合物混合物将图案从称为母模的刚性或弹性体模具转移到另一种材料中，该液体聚合物混合物在与母模接触时开始固化。
在转移到光掩模上之前，使用计算机辅助设计软件生成微尺度图案。在硅片上旋涂一层抗蚀剂，然后用光掩模覆盖硅片。在烘烤或暴露于UV光之前，将液态聚合物混合物倾倒在硅母板上。由于加热，翻模固化，留下微尺度图案蚀刻到光刻胶中。然后从主模上剥离并密封。
翻模成型可以重复多次，并允许对各种材料进行成型。
微流控芯片聚酯成型
微转移芯片聚酯成型是一种微流控芯片制造技术，其中使用图案化物质填充聚合物印模，通常在PDMS中，然后将其压在基底上。这些元件被固化，印模被拿走，留下微流体芯片的成品。
使用弹性体模具作为母模，在母模中倒入聚合物液体，例如聚氨酯（PU）或热固化环氧树脂。聚合物剩余部分首先从母版中去除。然后将聚合物液体倒置并在固化之前与固体基底接触。一旦固化，一些多余的聚合物将保留在基底上需要小心剥离的特征之间。
微流控芯片聚酯成型可以创建三维结构，并对平面和弯曲基板进行图案化。重复该过程可以生成多层结构。


微流控芯片热压成型
热压是一种通过使用压力和热量使热塑性材料在母模（印模）上形成图案的方法。事实上，当加热到接近玻璃化转变温度（Tg）时，热塑性塑料可以被重塑。
将模具和所选择的聚合物基底放入液压机中，然后加热到聚合物印模的玻璃化转变温度以上，使其可变形。接下来，用精确控制的力将主模压入聚合物基底中，将塑料压在模具上，模具的图案在基底上留存。
当预定的压花时间结束时，系统冷却到刚好低于设定图案的聚合物的玻璃化转变温度。然后，当主模与基板分离时，就会发生去凸。
热压成型是一种快速而廉价的微流体技术，但它需要特定的冲压设备和图案模具。压花也可以在不加热的情况下通过施加延伸的压力来实现。这将被称为室温压印法。
热压花的一种变体形式是热轧压花。除了使用两个辊来施加压力之外，该技术是相同的。对于这种方法，考虑速度参数是很重要的。热轧压花在大规模生产中被广泛采用。
微流控芯片注塑成型
注塑成型在微流控芯片制造中是指一种常用的量产方式，将材料加热到其熔化温度，并在高压下注入模腔。
制作材料被加热后变成液体，然后将其混合并在高压下快速注入到模腔中。微型模具必须保持在高于材料熔点的温度下，直到填充过程结束，以确保模具完全填充。材料被冷却到低于其Tg并硬化，采用空腔的形状。然后弹出完成的设备。
由于成型设备和模具制造的成本和复杂性，注塑成型主要用于工业中。


微流控芯片的蚀刻
在微流控芯片制造中，蚀刻是通过化学物质从晶片表面选择性地去除的过程。蚀刻通常用于硅或玻璃基板。蚀刻包括屏蔽衬底的某些部分并消除另一部分以去除特定量的材料。通常，光致抗蚀剂用于保护零件免受光刻技术的蚀刻。在其他情况下，更耐用的掩模（如氮化硅）更适合。
传统的硅或玻璃微流体芯片图案化方法使用蚀刻程序。
微流控芯片的湿法刻蚀
在微流控芯片制造中，湿法蚀刻是通过使用适当的液体化学品或蚀刻剂来去除材料。基材本身浸入腐蚀性溶液中。带图案的掩模用于固定不可脱下的区域。不受掩模保护的材料通过蚀刻剂去除。
湿法蚀刻工艺有三个步骤。首先，液体蚀刻剂在待去除的表面上扩散。可以将基板浸入蚀刻剂中，然后摇动蚀刻剂以实现精细的工艺控制。接下来，化学蚀刻剂和被蚀刻掉的材料之间发生反应，通常是还原-氧化反应。一旦蚀刻完成，冲洗基板以清除任何残留的蚀刻剂，否则这些蚀刻剂可能会继续进行蚀刻或成为污染物。
此外，一些材料，如硅，在具有某些化学物质的材料中在不同方向上呈现不同的蚀刻速率。湿法蚀刻往往比干法蚀刻更简单且精度更低。


微流控芯片的干法刻蚀
干法蚀刻工艺，也称为等离子体蚀刻，是通过使用等离子体或蚀刻剂气体来去除基底材料。干蚀刻是通过电离室内的气体混合物来获得离子，然后离子将与目标基板反应来进行的。
干蚀刻技术被广泛用于以高精度将图案转移到衬底中。与湿法蚀刻相比，这种技术价格昂贵。
烧蚀反应可以通过三种不同的方式发生：化学反应（使用反应性等离子体或气体）、物理去除（通常通过动量传递）以及两者的使用。
微流控芯片的物理干法刻蚀
物理干法蚀刻利用从离子束、电子束或光子束获得的高动能来蚀刻掉衬底原子。不发生化学反应。当高能粒子从基底表面撞击原子时，材料就会蒸发。
微流控芯片的化学干法刻蚀
在化学干法蚀刻（也称为气相蚀刻）中，气体分子与衬底材料的表面反应，并从中去除原子。
该工艺包括蚀刻剂气体之间的化学反应以侵蚀衬底表面。化学干法蚀刻工艺通常是各向同性的，并且表现出高选择性。由于干法蚀刻的方向性，可以避免底切。
以上为微流控芯片制造中的常见的芯片制造技术。为了确定哪种制造方法最适合，重要的是要考虑材料基底的选择、可用的设备、制造的成本和时间、所涉及的技术以及所需的集成功能。

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