导图社区 微流控芯片之材料篇
微流控芯片材料这块知识的学习总结归纳。微流体技术的特有优势是仪器尺寸小,分析速度快,反应时间短,能耗低,可进行多次分析的并行操作,以便作为便携式设备,并能够有效减少样品和试剂的使用量等。
这是一篇关于IVD分了诊断技术的思维导图,实时荧光PCR技术:罗氏Cobas 4800 HPV检测 、一步法提取试剂;等温核酸扩增技术;数字PCR技术。
《半导体芯片制造技术》全面系统地介绍了半导体芯片制造技术,内容包括半导体芯片制造概述、多晶半导体的制备、单晶半导体的制备、晶圆制备、薄膜制备、金属有机物化学气相沉积、光刻、刻蚀、掺杂及封装。书中简要介绍了半导体芯片制造的基本理论基础,系统介绍了多晶半导体、单晶半导体与晶圆的制备,详细介绍了薄膜制备、光刻与刻蚀及掺杂等工艺。
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第二章土的物理性质及工程分类
人工智能的运用与历史发展
电池拆解
微流控芯片材料学习总结
常用材料
硅片:单晶硅和多晶硅
石英:又名石英玻璃,SiO₂含量大于99.5%
玻璃:普通玻璃Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2
玻璃(硅酸盐类非金属材料)_百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E7%8E%BB%E7%92%83/287#3
有机聚合物
热塑性聚合物
PMMA
PC、 PE
COC、COP
固化型
PDMS
环氧epoxy
聚氨酯PU
溶剂挥发型
丙烯酸
橡胶
氟塑料
非常用材料
水凝胶;陶瓷;纸
聚二甲基硅氧烷PDMS
一
制备工艺
基片模具的制备
和硅片光刻步骤一致
浇筑工艺
混合PDMS和交联剂
浇筑到模具腔
烘干固化
等离子封接
优点
光学频率:240-1100nm波长透过
低荧光:指的是指定的波段的入射光的透射率
生物相容性:不对微流控芯片反应腔体内的化学或者生物反应产生抑制或者其他作用
比硅材料便宜:常用的道康宁胶约1元/g
高分辨率模制:深宽比和最小CD的尺寸
缺点
成本相对塑料片较高:材料成本,环境成本和工艺成本都比较高
量产工艺比较难:由于PDMS大多是硅片倒模以及人工浇筑的工艺导致量产实现困难
表面容易粘灰尘:硅胶普遍容易沾灰,所以生产环境要求至少十万级
透蒸气性:厚度越厚透气性越差
硅材料微流控芯片
二
化学惰性
加工精度高
成熟的硅片光刻和刻蚀工艺
热效率
单晶硅约157W/mk,正常塑料的导热率都在1以下
阳极键合的稳定密封性
深宽比可到100
不透光
易碎
成本相对高
表面化学行为相对复杂
硅片制备
设计掩膜MASK-光刻-刻蚀-打孔
这块查看小钱学微流控的上篇文章
玻璃制备
玻璃刻蚀
打孔
玻璃芯片
三
化学组分
和石英有区别,石英是纯SiO2; 而玻璃主要组分是硅酸盐和SiO2
同石英
微纳加工- 玻璃芯片_苏州汶颢微流控技术股份有限 公司 https://www.whchip.com/news/shownews1094.html
刻蚀
湿法刻蚀
激光
数控
喷砂等
封接
石英芯片
四
熔点高
低温粘结键合
HF和硝酸一定配比的刻蚀液
透光率是一个物理词汇,是表示光线透过介质的能力,是透过透明或半透明体的光通量与其入射光通量的百分率。假束平行单色光通过均匀、无散射的介质时,光的一部分被吸收,一部分透过介质,还有一部分被介质表面反射。
电渗
紫外光透射率高
表面性质
硬度大
同玻璃
热塑性聚合物芯片
五
成型方式多样
键合难度低
量产工艺成熟
量产成本低
热导率低:1以下
紫外光透光率不及玻璃和石英等
3D打印
精度高的打印工艺成本相对比较高
模塑
注塑工艺
工艺精度小于0.05mm
CNC
数控加工
工艺精度0.05mm
热压
量产比较难,对芯片的通道设计有要求
LIGA法
激光烧蚀
精度比较不足
软刻蚀法等
常见材料
PMMA、 PC、PS、 PE、COC、COP等等
封接方式
粘合剂
胶带
这块请查看小钱学微流控的往期文章
等离子
紫外
交联剂
超声焊接
纸芯片
六
材料形式
滤纸
纸层析
硝酸纤维膜
棉布 等
吸水性控制难度大;
加工精度相对低;
检测灵敏度低;
无法定量 等
纸材纸的亲水性和涂层的疏水性
生物兼容性好
比色分析
成本低
加工简易
携带方便
生物回收处理方式环保等
应用方向
生化检测:试纸条和利用纸材纸设计的生化卡片
免疫检测:胶体金和类似纸层析的微流控芯片
微流控纸芯片(纸基微流控芯片)加工技术及应用领域 https://www.whchip.com/news/newupads.html
模切
喷墨印刷
蜡印
涂胶固化层 等
水凝胶芯片
七
https://www.whchip.com/news/snj.html https://www.whchip.com/search/search.php?class1=&class2=&class3=&searchtype=0&searchword=%E6%B0%B4%E5%87%9D%E8%83%B6&lang=cn
聚乙二醇PEG
优点
生物相容性好
免疫原性低
可操作性强
缺点
科研方向,产业落地困难
结构可设计性不足
紫外光照形成PEGDA
应用前景
细胞培养方向
器官芯片等
最后总结
微流控芯片的材料除了以上这些之外,还有很多其他的材料,相信在很多科研工作者以及研发人的努力下,还有有更多更优的微流控材料选择
硅片+玻璃
阳极键合
高电压
高温300-500℃
玻璃+玻璃
热封接
清洗-抽真空-加机械压力和高温
低温黏接
粘结剂
PDMS-epoxy-HF
机械压力
微流控芯片制作技术总结