TH41881B - Thermo-pneumatic micro-valve devices for microfluidic chips with floating membrane heaters and their manufacturing processes. - Google Patents

Thermo-pneumatic micro-valve devices for microfluidic chips with floating membrane heaters and their manufacturing processes.

Info

Publication number
TH41881B
TH41881B TH701000583A TH0701000583A TH41881B TH 41881 B TH41881 B TH 41881B TH 701000583 A TH701000583 A TH 701000583A TH 0701000583 A TH0701000583 A TH 0701000583A TH 41881 B TH41881 B TH 41881B
Authority
TH
Thailand
Prior art keywords
membrane
microchamber
microchannel
floating
layer
Prior art date
Application number
TH701000583A
Other languages
Thai (th)
Other versions
TH87987A (en
Inventor
เตือนตรานนท์ นายอดิสร
วิศิษฎ์สรอรรถ นายอนุรัตน์
Original Assignee
นางสาวอรกนก พรรณรักษา
นางสาวอรุณศรี ศรีธนะอิทธิพล
นางสาวอรุณศรี ศรีธนะอิทธิพล นายชาญชัย นีรพัฒนกุล นางสาวอรกนก พรรณรักษา
นายชาญชัย นีรพัฒนกุล
Filing date
Publication date
Application filed by นางสาวอรกนก พรรณรักษา, นางสาวอรุณศรี ศรีธนะอิทธิพล, นางสาวอรุณศรี ศรีธนะอิทธิพล นายชาญชัย นีรพัฒนกุล นางสาวอรกนก พรรณรักษา, นายชาญชัย นีรพัฒนกุล filed Critical นางสาวอรกนก พรรณรักษา
Publication of TH87987A publication Critical patent/TH87987A/en
Publication of TH41881B publication Critical patent/TH41881B/en

Links

Abstract

DC60 (10/01/57) อุปกรณ์ไมโครวาล์ว (Microvalve) ชนิด Thermopneumatic ในการประดิษฐ์นี้มีโครงสร้าง หลายชั้น ซึ่งประกอบด้วย microchamber, microheater, actuating membrane, microchannel โดย microchamber สำหรับอากาศทำจากสารโพลิเมอร์ เช่น polydimethysiloxane เป็นต้น ซึ่งภายใน microchamber มี microheater เป็นเมมเบรนลอย (fioating membrane heater) ที่ทำจากกระบวนการ physical vapor deposition ซึ่งได้แก่ evaporation หรือ sputtering โดยไม่อาศัยกระบวนการ electroplating และทำจากสารที่เป็นโลหะสำหรับทำความร้อนที่เหมาะสม ได้แก่ NiChrom (Ni80%Cr20%) หรือ Titanium Nitride (TiN) โดยจะมีลักษณะเป็นชั้นฟิล์มบางที่ลอยอยู่ตรงกลาง โดยมีจุดยึดอย่างน้อยสองจุด โดยตัวทำความร้อนเมมเบรนลอย ส่วนผนังบนของ microchamber จะ เป็น actuating membrane ซึ่งเมมเบรนบางของสารโพลิเมอร์ชนิดเดียวกันซึ่งจะมีหน้าที่เป็นลิ้นปิด เปิดที่ขับดันด้วยอากาศร้อนที่ขยายตัว microchamber โดยเมมเบรนนี้จะอยู่ใต้โครงสร้าง microchannel ซึ่งก็เป็นสารโพลิเมอร์ชนิดเดียวกัน ซึ่งเป็นช่องขนาดเล็กที่สารเคมีไหลผ่าน เมื่อเมม เบรนถูกดันขึ้นก็จะทำให้ microchannel ถูกปิด โครงสร้างสารโพลิเมอร์หลายชั้นนี้จะถูกสร้างด้วย วิธีการ piastic molding, hot embossing และ plasma bonding ลงบนซับสเตรตที่เป็นแก้ว คุณสมบัติ ที่สำคัญของอุปกรณ์ไมโครวาล์ว (microvalve) คือ มีความเร็วในการควบคุมการปิดเปิดได้เร็วกว่า Thermopneumatic microvalve ทั่วไป เนื่องจากการทำความร้อนและควบคุมอุณหภูมิได้เร็วและมี การใช้พลังงานต่ำ โดยการจัดให้มี microheater ที่เป็นเมมเบรนลอย อยู่ภายใน microchamber เพื่อ ทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่อากาศซึ่งจะขยายตัวขับดันโพลิเมอร์เมมเบรน โดยมีพลังงานสูญเสียสู่ แผ่นซับเสตรตน้อยที่สุด จึงทำให้การทำความร้อนเป็นไปได้รวดเร็ว และที่สำคัญคือกระบวนการ ผลิตจะมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์ ไมโครวาล์ว (Microvalve) ที่ใช้กระบวนการผลิตแบบวงจรรวมมาก อุปกรณ์ ไมโครวาล์ว (Microvalve) ชนิด Thermopneumatic ในการประดิษฐ์นี้มี โครงสร้างหลายชั้น ซึ่งประกอบด้วย microchamber, microheater, actuating membrane, microchannel โดย microchamber สำหรับอากาศทำจากสารโพลิเมอร์ เช่น polydimethysiloxane เป็นต้น ซึ่งภายใน microchamber มี microheater เป็นแบบเมมเบรนลอย (fioating membrane heater) ที่ ทำจากกระบวนการ physical vapor deposition ซึ่งได้แก่ evaporation หรือ sputtering โดยไม่อาศัย กระบวนการ electroplating และทำจากสารที่เป็นโลหะสำหรับทำความร้อนที่เหมาะสม ได้แก่ NiChrom (Ni80%:Cr20%) หรือ Titanium Nitride (TiN) โดยจะมีลักษณะเป็นชั้นฟิล์มบางที่ลอยอยู่ ตรงกลาง โดยมีจุดยึดอย่างน้อยสองจุด โดนตัวทำความร้อนเมมเบรนลอย ส่วนผนังบนของ microchamber จะเป็น actuating membrane ซึ่งเมมเบรนลอยของสารโพลิเมอร์ชนิดเดียวกันซึ่งจะมี หน้าที่เป็นลิ้นเปิดปิดที่ขัยดันด้วยอากาศรอ้นที่ขยายตัว microchamber โดยเมมเบรนนี้จะอยู่ใต้ โครงสร้าง microchannel ซึ่งก็เป็นสารโพลิเมอร์ชนิดเดียวกัน ซึ่งเป็นช่องขนาดเล็กที่สารเคมีไหล ผ่าน เมื่อเมมเบรนถูกดันขึ้นก็จะทำให้ microchannel ถูกปิด โครงสร้างสารโพลิเมอร์หลายชั้นนี้จะ ถูกสร้างด้วยวิธีการ piastic molding, hot embossing และ plasma bonding ลงบนซับสเตรตที่เป็น แก้ว คุณสมที่สำคัญของอุปกรณ์ ไมโครวาล์ว (microvalve) คือ มีความเร็วในควบคุมการปิด เปิดได้เร็วกว่า Thermopneumatic microvalve ทั่วไป เนื่อจากการทำความร้อนและควบคุมอุณหภูมิ ได้เร็วและมีการใช้พลังงานต่ำ โดยการจัดให้มี microheater ที่เป็นเมมเบรนลอย อยู่ภายใน microchamber เพื่อทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่อากาศซึ่งจะขยายตัวขับดันโพลิเมอร์เมมเบรน โดยมี พลังงานสูญเสียสู่แผ่นซับสเตรตน้อยที่สุด จึงทำให้การทำความร้อนเป็นไปได้รวดเร็ว และที่สำคัญ คือกระบวนการผลิตจะมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์ ไมโครวาวล์ (microvalve ) ที่ใช้กระบวนการผลิต แบบวงจรรวมมาก: DC60 (10/01/57) Thermopneumatic type Microvalve In this invention there is a multi-layered structure which consists of microchamber, microheater, actuating membrane, microchannel. The microchamber for air is made of polymers such as polydimethysiloxane, for example. Inside the microchamber there is a fioating membrane heater microheater made by physical vapor deposition, which is evaporation or sputtering without relying on it. process electroplating And it is made of suitable heating metals such as NiChrom (Ni80%Cr20%) or Titanium Nitride (TiN). It looks like a thin film layer floating in the middle. with at least two anchor points by floating membrane heater The upper wall of the microchamber is an actuating membrane, a thin membrane of the same polymer that acts as a valve. The open air driven propellant expands the microchamber. This membrane sits beneath the microchannel structure, which is the same polymer. This is a microchannel through which the chemical flows. When the membrane is pushed up, the microchannel is closed. This multilayer polymer structure is created by means of piastic molding, hot embossing and plasma bonding onto the substrate. The important feature of the microvalve device is that it has a faster shut-off control speed. General thermopneumatic microvalve due to fast heating and temperature control and low power consumption By providing a microheater that is a floating membrane inside the microchamber to act to heat the air which in turn propels the polymer membrane. with energy lost to The least absorbent pads This makes heating possible quickly. and most importantly, the process The production will be cheaper than Microvalve devices that use an integrated circuit manufacturing process. Thermopneumatic microvalve devices. In this invention there multilayer structure which consists of microchamber, microheater, actuating membrane, microchannel. The microchamber for air is made of polymers such as polydimethysiloxane, etc. Inside the microchamber there is a microheater, a fioating membrane heater made of physical vapor deposition, which is evaporation or sputtering without live electroplating process They are made from suitable heating metals such as NiChrom (Ni80%:Cr20%) or Titanium Nitride (TiN). They feature a floating thin film layer at the center with at least two attachment points. hit by floating membrane heater The upper wall of the microchamber is the actuating membrane in which the floating membrane of the same polymer has It acts as a valve that drives hot air to expand the microchamber. This membrane is located beneath the microchannel structure, which is the same polymer. This is a small channel through which the chemical flows. When the membrane is pushed up, the microchannel is closed. It is formed by means of piastic molding, hot embossing and plasma bonding onto a glass substrate. open faster General thermopneumatic microvalve due to heating and temperature control Fast and low power consumption By placing a floating membrane microheater inside the microchamber to heat the air which in turn propels the polymer membrane with minimal energy loss to the substrate. This makes the heating possible quickly and most importantly, the production process is cheaper than the microvalve device that uses the production process. A very integrated circuit:

Claims (7)

1. อุปกรณ์ไมโครวาวล์ ที่ประกอบด้วย - แผ่นฐาน (3) ที่ประกอบด้วนผิวหน้าที่หนึ่งและสอง โดยแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวทำ มาจากวัสดุที่เป็นฉนวน - ชุดประกอบตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยที่ประกอบด้วยตัวทำความร้อน แบบฟิล์มบาง (1) ที่ถูกสร้างอยู่บนผิวหน้าที่หนึ่งของแผ่นฐาน (3) โดยมีช่องว่าง อากาศ (9) คั่นอยู่ระหว่างทำความร้อนแบบฟิล์มบาง (1) กับแผ่นฐานนั้น และมี แขนยึดเป็นตัวเชื่อมอย่างน้อยสองจุด - ขั้วไฟฟ้าแบบฟิล์มบาง (2) ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าของชุดประกอบตัวทำความ ร้อนเมมเบรนลอยที่ถูกสร้างอยู่บนผิวหน้าที่หนึ่งของแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว และ - โครงสร้างของชั้นหลายสารโพลิเมอร์ซึ่งประกอบด้วย microchamber (4)-(5), microheater, actuating membrane (6) และ microchamber (7)-(8) ที่ยึดติดอยู่บน แผ่นฐาน (3) ล้อมรอบตัวสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยทั้งหมด โดยที่อุปกรณ์ ไมโครวาล์ว (microvalve) ดังกล่าว มีลักษณะเฉพาะคือ แผ่นฐาน (3) ดังกล่าวมีคุณสมบัติเป็นวัสดุฉนวนทนความร้อนได้อย่างน้อย 250 องศาเซลเซียส และชุดประกอบ ตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอย ดังกล่าวประกอบด้วยฟิล์มบางตัวทำความร้อน (1) และขั้วชั้น ฟิล์มบาง (2) สร้างขึ้นจากกระบวนการ physical vapor deposition และมีลักษณะเฉพาะคือ โครงสร้างหลายชั้นของสารโพลิเมอร์ดังกล่าวเป็นแผ่นยางประเภทซิลิโคนนั้นจะถูกสร้างด้วย วีธีการ plastic molding, hot embossing และ plasma bonding ลงบนซับสเตรตที่เป็นแก้วดังกล่าว 2. อุปกรณ์ ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว ทำจากแก้ว 3. อุปกรณ์ ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวทำจากซิลิกา 4. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 2-3 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวมี ขนาดกว้างและยาวอยู่ระหว่าง 1-100 มิลลิเมตร และมีความหนาระหว่าง 0.5-2 มิลลิเมตร 5. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งฟิล์มบางตัวทำความร้อน(1) ดังกล่าวอยู่บน เมมเบรนลอยของชั้นฟิล์มบาง (5) ทำจากโลหะผสมระหว่านิเกิ้งและโครเมี่ยมและมีความ หนาในช่วง 0.2-3 ไมโครเมตร 6. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งฟิล์มบางตัวทำความร้อน(1) ดังกล่าวอยู่บน เมมเบรนลอยของชั้นฟิล์มบาง (5) ทำจากโลหะของสารประกอบ Titanium Nitride (Tin) และมีความหนาในช่วง 0.2-3 ไมโครเมตร 7. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งชั้นฟิล์มบาง (2) ประกอบด้วยชั้นโครเมี่ยม ในช่วงแรงที่มีความหนาระหว่าง 20-40 นาโนเมตรและชั้นทองคำมีความหนาระหว่าง 100-300 นาโนเมตร ในชั้นถัดไป 8. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งโครงสร้างหลาชั้นของสารโพลิเมอร์ ดังกล่าวยังประกอบด้วย microchamber (4)-(5), actuating membrane (6) และ microchannel (7)-(8) ล้อมรอบโครสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยดังกล่าว 9. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 - 8 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งโครงสร้างหลายชั้นของ สารโพลิเมอร์ดังกล่าวทำจากวัสดุแผ่นยางประเภทซิลิโคนหรือวัสดุในกลุ่มที่ประกอบด้วย poldimethysiloxane (PDMS) 1 0. อุปกรณ์ไมโครวาวล์ ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งโครงสร้าง microchamber (4) ดังกล่าวความหนาไม่ควรน้อยกว่า 100 ไมโครเมตร 11. Micro valve device Consisting of - base plate (3) consisting of one and two faces, the base plate (3) is made of insulating material; - floating membrane heater assembly consisting of film heaters. Thin (1) built on one surface of the base plate (3), with an air gap (9) separated between the thin film heater (1) and that base plate, and with at least a connecting arm. Two points - Thin film electrode (2) which serves as the electrode of the heater assembly. Hot, floating membranes are built on one surface of the aforementioned baseplate (3) and - a multi-layered polymer structure consisting of microchamber (4) - (5), microheater, actuating membrane (6) and microchamber. (7) - (8) fixed on the base plate (3) surrounding the entire floating membrane heater. The microvalve device is characterized by its base plate (3), which is insulating, at least 250 ° C heat-resistant, and a floating membrane heater assembly. It consists of a thin film heating element (1) and a thin film electrode (2), created from the physical vapor deposition process and is characterized The multilayer structure of such polymers, which is a silicone rubber sheet, is formed by plastic molding, hot embossing and plasma bonding methods on the glass substrate. Hold the 1st right where the base plate (3) is made of glass 3. The micro-valve device according to claim 1 where the base plate (3) is made of silica 4. The micro-valve device According to any of the 2-3 claims Where the base plate (3) is between 1-100 mm in width and length and 0.5-2 mm in thickness. According to claim 1, where the thin film heater (1) is on Thin film (5) floating membranes are made of alloys between nickel and chrome and have a thickness range of 0.2-3 μm. 6. Micro valve devices. According to claim 1, where the thin film heater (1) is on The thin film (5) floating membrane is made of metals of Titanium Nitride (Tin) compound and has a thickness in the range of 0.2-3 μm. According to claim 1, where the thin film layer (2) consists of chrome layer In the force range with thickness between 20-40 nm and gold layer between 100-300 nm thick in the next layer. 8. Micro valve device. According to claim 1, where the layer structure of the polymer It also consists of microchamber (4) - (5), actuating membrane (6) and microchannel (7) - (8) surrounding the floating membrane heaters. 9. Micro valve device. According to the claim 1 - 8, any one Where the multi-layered structure of The polymers are made from silicone rubber sheet materials or in a group containing poldimethysiloxane (PDMS) 1 0. According to any of the 1st claim Where such microchamber (4) structure, its thickness should not be less than 100 μm 1. 1. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 - 8 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งโครงสร้าง Air chamber (5) ภายในชั้นโครงสร้าง microchamber (4) ดังกล่าว มีลักษณะเป็นวงกลมที่มี เส้นผ่าศูนย์กลางอยู่ระหว่าง 50-1000 ไมโครเมตร 11.Micro valve device According to the claim 1 - 8, any one Where the air chamber structure (5) within the microchamber layer (4) is circular with The diameter is between 50-1000 μm. 2. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 - 8 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งชั้นโครงสร้าง actuating membrane (6) ดังกล่าวมีความหนาอยู่ระหว่าง 10 -100 ไมโครเมตร 12.Micro valve device According to the claim 1 - 8, any one Where the actuating membrane (6) is between 10 and 100 μm thick. 3. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1- 8 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งชั้นโครงสร้าง microchannel (7) ดังกล่าวมีความหนาอยู่ระหว่าง 500 -3000 ไมโครเมตร 13.Micro valve device According to the claim 1-8, any one Where the microchannel layer (7) is between 500 -3000 μm thick. 4. อุปกรณ์ไมโครวาวล์ ตามข้อถือสิทธิที่ 1 - 8 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งชั้นโครงสร้าง microchannel (8) ของระบบ microfluidic ภายในชั้นโครงสร้าง microchannel (7) ดังกล่าวมีความกว้าง และลึกอยู่ระหว่าง 50-200 ไมโครเมตร 14. Micro valve device According to the claim 1 - 8, any one Where the microchannel layer (8) of the microfluidic system within the microchannel structure layer (7) is wide. And depth is between 50-200 micrometers 1 5. อุปกรณ์ไมโครวาล์ว ตามข้อถือสิทธิที่ 1 - 8 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งชั้นโครงสร้าง microchannel (8) ภายในชั้นโครงสร้าง microchannel (7) ในส่วนที่เหนือ Air chamber (5) ดังกล่าวมี ความกว้างกว่า microchannel ของระบบ microfluidic ปกติ คืออยู่ระหว่าง 100-500 ไมโครเมตร 15.Micro valve device According to the claim 1 - 8, any one Where the microchannel layer (8) within the microchannel layer (7) above the air chamber (5) is wider than the microchannel of the normal microfluidic system, between 100-500 μm. 6. กระบวนการผลิต อุปกรณ์ไมโครวาวล์ (Microvalve) ที่ประกอบด้วยขั้นตอนของ - การจัดให้มีแผ่นฐาน (3) ที่ประกอบด้วยผิวหน้าที่หนึ่งและสอง - การจัดให้มีโครงสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอย (1) ที่ถูกสร้างจากชั้น ฟิล์มบาง (1) และมีส่วนหนึ่งลอยอยู่เหนือแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว โดยมีช่องว่าง (9) อยู่ระหว่างนั้นและมีแขนยึดเป็นตัวเชื่อมอย่างน้อยสองจุด - การจัดให้มีชั้นฟิล์มบาง (2) ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้นของตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอย ที่ถูกสร้างอยู่บนผิวหน้าที่หนึ่งของแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว - การจัดให้มีโครงสร้างหลายชั้นของสารโพลิเมอร์ซึ่งประกอบด้วย microchamber (4)-(5),microheater, actuating membrane (6) และ microchannel (7)-(8) ล้อมรอบโครงสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยดังกล่าว โดยที่กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์ไมโครวาวล์ (Microvalve) ดังกล่าวมี ลักษณะเฉพาะคือ ในขั้นตอนการจัดให้มีโครสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยดังกล่าว ประกอบด้วยขั้นตอนของ - การสร้างชั้นของ photoresist (10) โดยกระบวนการถ่ายแบบด้วยแสง (photolithography) เป็นแท่งสี่เหลี่ยมหรือรูปร่างอื่นๆที่ใกล้เคียงสำหรับการรอง โครงสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยดังกล่าว - การสร้างฟิล์มบางตัวทำความร้อน (1) บนชั้นของ photoresist (10) ดังกล่าวให้มี ความหนาตามต้องการด้วยกระบวนการ evaporation หรือ sputtering และ - การจำกัดชั้น photoresist (10)ดังกล่าวออกไป เพื่อทำให้เกิดช่องว่าง (8) ดังกล่าว ระหว่างโครงสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยดังกล่าวบนแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว 16.Production process Microvalve device consisting of a procedure of - baseplate arrangement (3) consisting of one and two functional surfaces - a floating membrane heater structure (1) being constructed. From the thin film layer (1) and there is a part floating above the base plate (3) with a gap (9) in between and at least two bonding arms - thin film arrangement (2) which acts as a stage of a floating membrane heater That is built on one surface of the baseplate (3) - a multi-layered structure of polymers consisting of microchamber (4) - (5), microheater, actuating membrane (6) and microchannel (7). - (8) encloses the aforementioned floating membrane heater structure. The process of manufacturing such microvalve sensors is characterized by In the process of providing such floating membrane heaters, the It consists of the process of - the formation of layers of photoresist (10) by the photoresist process. (photolithography) A rectangular bar or other similar shape for the secondary. Such floating membrane heaters - thin film heating (1) on such photoresist layer (10) provides The thickness required by evaporation or sputtering processes and - limiting the said photoresist layer (10). To make such a gap (8) between the aforementioned floating membrane heaters on the base plate (3) 1 7. กระบวนการผลิต อุปกรณ์ไมโครวาล์ว (Microvalve) ตามข้อถือสิทธิ 16 โดยที่ขั้นตอน การสร้างโครงสร้างหลายชั้นของสารโพลิเมอร์ซึ่งประกอบด้วย microchamber (4)-(5), microheater, actuating membrane (6) และ microchannel (7)-(8) ซึ่งทำจากแผ่นยาง ประเภทซิลิโคน ด้วยวิธีการ spin casting, plastic molding และ plastic bonding ลงบนซับส เตรต ยังประกอบด้วยขั้นตอนของ - การสร้างโครงสร้าง microchamber (4) จากแผ่นเรียบของแผ่นยาง PDMS ที่มี ความหนาที่ต้องการโดยวิธีการ spin casting ซึ่งเริ่มต้นด้วยการเทยางเหลวของ PDMS ลงบนแผ่นฐานชั่วคราว (11) ซึ่งอาจเป็นแผ่นเรียบของแก้ว โลหะหรือ ซิลิกอน จากนั้นก็ทำการหมุนด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า spin coater ซึ่งจะมีการจับ ยึดฐานรองชั่วคราว (11) ด้วยสุญญากาศแล้วหมุนฐานรองที่มีของเหลวด้วย ความเร็วคงที่โดยมอเตอร์ที่มีการควบคุมแบบ PID โดยความเร็วที่เหมาะสมจะอยู่ ในช่วง 300-2000 รอบต่อนาที เป็นเวลา 30-60 นาที เพื่อให้ได้ความหนาของ แผ่น PDMS ในช่วง 1000-100 ไมโครเมตร จากนั้นก็มีการอบที่อุณหภูมิ ประมาณ 80 ํC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เพื่อให้ PDMS แห้งสนิท จากนั้นจึงลอกแผ่น PDMS จากแผ่นฐานชั่วคราว (11) และเจาะรูขนาดเล็กสำหรับ Air chamber (5) โดยสว่านหรือเครื่องมือเจาะที่มีขนาดเหมาะสม - การสร้างชั้น actuating membrane 6 โดยวิธีการ spin casting เช่นเดียวกับกรณี ข้างต้น แต่ในกรณีนี้จะทำการหมุนแผ่นรองฐานชั่วคราว (11) ด้วยความเร็วที่ สูงขึ้นเพื่อให้ได้แผ่นที่บางขึ้นโดยความเร็วที่เหมาะสมจะอยู่ในช่วง 2000-5000 รอบต่อนาที เป็นเวลา 30-60 วินาที เพื่อให้ได้ความหนาของแผ่น PDMS ในช่วง 100-10 ไมโครเมตร หลังจากการอบก็จะทำการลอกชั้น membrane ที่ได้จากแผ่น ฐานรองชั้วคราว - การสร้างโครงสร้าง microchannel โดยการสร้างแม่พิมพ์ (mold) อย่างง่าย โดย เริ่มต้นจากแผ่นฐานรองชั่วคราว (11) จากนั้นก็จะมีการสร้างชั้นแม่พิมพ์ที่มี โครงสร้าง microchannel (12) ที่มีลวดลาย ความหนาและขนาดที่เหมาะสม โดยชั้น แม่พิมพ์ที่มีโครงสร้าง microchannel (12) นี้อาจสร้างมาจาก photoresist ที่มีความ หนามากและเหมาะสม เช่น SUB ตามด้วยการหล่อ (casting) ของยางเหลวของ PDMS ลงบนแม่พิมพ์ (mold) หรือการทำ hot embossing ของยางแข็งของ PDMS ลงบนแม่พิมพ์ (mold) และการดึงโครงสร้าง PDMS (7) ออกจากชั้นแม่พิมพ์ - กระบวนการ plastic bonding เพื่อยึดโครงสร้าง PDMS ทั้งสามส่วน คือ microchamber 4-5 actuating membrane 6 และ microchannel 7-8 เข้าด้วยกันโดย จะต้องมีการให้ความร้อนที่อุณหภูมิที่เหมาะสมในช่วง 80-90 ํC เพื่อโครงสร้าง PDMS ทั้งหมดอ่อนตัวและยึดติดกันอย่างแข็งแรงหลังจากนำออกมาจาก oxygen plasma และ - กระบวนการ plasma bonding เพื่อยึดโครงสร้าง PDMS ทั้งหมดให้ติดกับแผ่นฐาน (3) โดยล้อมรอบโครงสร้างตัวทำความร้อนแบบเมมเบรนลอยทั้งหมด โดยไม่มี การให้ความร้อน7.Production process Microvalve device (Microvalve) according to claim 16, where the procedure Creating a multilayered polymer structure consisting of microchamber (4) - (5), microheater, actuating membrane (6) and microchannel (7) - (8), made of rubber sheet. The silicon types by spin casting, plastic molding and plastic bonding on the substrate also consist of the process of - creating a microchamber structure (4) from a flat sheet of PDMS rubber sheet of the required thickness. Spin casting, which begins by pouring the PDMS's liquid rubber onto a temporary base plate (11), which can be a flat sheet of glass, metal or silicon, is then rotated with a tool called a spin coater. catch Hold the base temporarily (11) with a vacuum and turn the base containing the liquid as well. The speed is maintained by PID controlled motor with the optimum speed in the range of 300-2000 rpm for 30-60 min to obtain the PDMS sheet thickness in the range of 1000-100 μm. Bake at approximately 80 ํ C for 2 hours to completely dry the PDMS, then the PDMS is removed from the temporary base plate (11) and drill a small hole for the air chamber (5) by a drill or drilling tool of a suitable size - Forming the actuating membrane 6 layer by spin casting method is the same as in the case above, but in this case temporarily rotates the baseboard (11) at the For thinner sheets, the optimum speed is 2000-5000 rpm for 30-60 seconds to achieve the PDMS thickness of 100-10 μm. Membrane layer obtained from the plate Periodic foundation - Making microchannel structure by creating a simple mold, starting with the temporary base plate (11), then a microchannel layer (12) with a patterned thickness is created. The microchannel layer (12) may be made from a very thick and suitable photoresist such as a SUB, followed by casting of PDMS liquid rubber onto a mold or making. Hot embossing of PDMS solid rubber onto mold and extracting PDMS structure (7) from the mold layer - plastic bonding process to hold the three PDMS structures: microchamber 4-5 actuating membrane 6 and microchannel 7-8 in. Together by It needs to be heated to an optimum temperature in the 80-90 ° C range for all PDMS structures to soften and bond strongly after removal from oxygen plasma and - the plasma bonding process to adhere all PDMS structures to. The base plate (3) surrounds the entire floating membrane heater structure without heating.
TH701000583A 2007-02-09 Thermo-pneumatic micro-valve devices for microfluidic chips with floating membrane heaters and their manufacturing processes. TH41881B (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TH87987A TH87987A (en) 2007-12-20
TH41881B true TH41881B (en) 2014-10-22

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. A disposable thermopneumatic-actuated microvalve stacked with PDMS layers and ITO-coated glass
CN103058131B (en) A kind of preparation method of high strength reversible keying micro-fluidic chip
KR20010067141A (en) Microelectromechanical valve having single crystalline components and associated fabrication method
CN101932146B (en) Three-dimensional micro-heater with arc-shaped groove heating film area and manufacturing method
JPH04501303A (en) Manufacturing method of micro valve
CN109689214B (en) Versatile 3D stretchable microenvironments of organ-on-chip devices fabricated using standard silicon technologies
TWI223861B (en) A handler for applying a vacuum holding force to an object and manufacturing method thereof
WO2007064117A1 (en) Affinity chromatography microdevice and method for manufacturing the same
JP2001304440A (en) Micro valve device and method of manufacturing the same
WO2011050285A1 (en) Thermally driven knudsen pump
JP2004291187A (en) Electrostatic microvalve and micropump
WO2018058748A1 (en) Pick-and-place head for use in transfer of micro-component and method for transferring micro-component
CN107986224B (en) Large-area multi-level subsurface wrinkled structure and its preparation
TH41881B (en) Thermo-pneumatic micro-valve devices for microfluidic chips with floating membrane heaters and their manufacturing processes.
TH87987A (en) Thermo-pneumatic micro-valve devices for microfluidic chips with floating membrane heaters and their manufacturing processes.
Su et al. Localized bonding processes for assembly and packaging of polymeric MEMS
CN101723309A (en) Preparation method of hot micro-actuator based on working in air and liquid
Komatsuzaki et al. Flexible polyimide micropump fabricated using hot embossing
TH56253B (en) Peristaltic Micro Pump Thermo-pneumatic (Thermopneumatic Peristaltic Micropump) for microfluidic chips. (Microfluidic chips) with floating membrane heaters and process equipment.
TH94387A (en) Peristaltic Micro Pump Thermo-pneumatic (Thermopneumatic Peristaltic Micropump) for microfluidic chips. (Microfluidic chips) with floating membrane heaters and process equipment.
Lei et al. A parylene-filled-trench technique for thermal isolation in silicon-based microdevices
CN107676542B (en) A kind of contactless closed type phase transformation micro-valve based on resistance heating
US20080286153A1 (en) Affinity Chromatography Microdevice and Method for Manufacturing the Same
CN111847372B (en) Infrared MEMS bridge column structure and process method
JP4050971B2 (en) Valve with filter function using diaphragm