本文处理的准确、快速测量深度,平面度和宽度,关闭通道微流控设备,特点制造。“实用的微流体”一词在2014年3月期的《自然》杂志上的封面显示,微流体技术正在成为一种主流技术。据ResearchAndMarkets.com,全球微流体在2015年估计为30亿美元。然而,一些制造业质量保证的挑战依然存在,因为微流体设备制造常常是不与终端用户。
在微射流设备质量——挑战传统的显微镜
微流体操作的基础上具体的压力点,流动力和混合流,所有的这一切需要正确的体积和流量模拟。然而,在设备制造、精度受到交配行为,表面处理,表面粗糙度,材料损坏在生产实践造成的。几乎是不可能与前期制作与后期制作仿真性能。发现不匹配的原因需要确定精确测量的制造设备。
此外,研发设备通常是玻璃设备,但主流设备使用软材料如PDMS制作的。亚博网站下载因此,它是一个巨大的挑战保持在PDMS相似的几何图形。优化的进化从研发到生产,有必要实现能力测量封闭的PDMS微流控设备和玻璃。微流控设备,传统的质量方法使用分析器探针或光学显微镜来验证规范不成功(图1)。这些方法不方便测量大尺寸在XY方向以及基质测量只在毫米。此外,快速和具体需要开发质量控制过程来确定产品是否符合所需规格。
图1所示。挑战传统的微流体设备质量显微镜方法,如图所示的卡通表示微流体设备上横截面。
微流控设备在本质上是三维的,也拥有挑战技术依赖于探测。战壕可能深入到数百微米,所以质量过程测量的距离以及沟的深度。方法检查还需要一个封闭的沟渠,,组装后,完成设备也将质量控制。
图2显示了三个特别的挑战出现的质量方法采用传统的显微镜。
图2。挑战传统的微流体设备质量显微镜方法,如图所示的卡通表示微流体设备上横截面。
微流控设备大型XY几何像他们一样大的载玻片,用显微镜,被视为相当大。过程质量分析规范要求在芯片装置,可以的,不过,且耗时。
随着微流体通道往往不仅仅是液体和细胞,z轴尺寸会很大,如果他们在毫米的范围内。因为质量流程,最后测量的过程是至关重要的,这可以包括在一个微流控装置。
显微镜质量控制解决方案要求
具体标准应满足质量流程为微流体设备:
- 非接触式和非破坏性,医疗行业的需求,一旦制造设备,接触任何其他表面应该是最小的。因此,接触表面光度仪将无法分析内部的一个封闭的通道。
- 成本效益,在半导体行业相比,微流控设备的费用并不意味着大量的钱可以投资于计量设备。app亚博体育任何质量过程工具用于测量必须是经济可行的。
- 光——三分之二的材料(聚合物和玻璃)通常用于微流体是透明的白光亚博网站下载,表明一种光学技术是一种有效的测量技术。光学技术还可以用于硅设备。
- 快,在生产环境中,快速质量检查是必要的。只有几分钟应该用于评估设备是否满足或超过规范。
成品微射流的质量控制设备
2009年,詹姆斯•徐和Ken Lee计量行业老兵,发达的共焦网格结构化照明(CGSI)技术。CGSI进化共焦显微技术允许测量困难的表面,在真彩色影像。除了用于各种表面分析应用程序,CGSI技术可以独特地用于成像密封微流体设备(图3)。
图3。测量深度的一个通道(上图)在一个封闭的“芯片上的实验室——”设备。这种光学技术允许大的XY区域(在half-mm2) &深Z高度(超过1毫米深的通道)在一个单一的扫描以及提供多界面成像(右)。图片来源:解放军。
CGSI很多改进的技术,称为ZDots Zeta-20光学分析器,启用“see-into-a-closed-channel”能力(图4)。两个案例研究,本文给出了两个应用实例演示该特性。
图4。高吞吐量光光学设计图像多层同时在不到一分钟。由解放军的形象。
案例研究
动物繁殖
组织:公司利用微流体在动物繁殖
情境:的芯片设计公司,被制造。返回的制作者芯片,显然是按照规范。供应商公司以及最终使用客户没有测量的实际尺寸的工具设备制造。
问题:由于未知原因,根据仿真设备没有执行。
解决方案:利用CGSI Zeta-20光学分析器(ZDot)技术,该公司决定在不到15分钟的原因通过执行多个扫描。原因是组件没有按照规范制作的。此外,制作者用机械抛光过程中,导致重大设备间变异。
倒塌的渠道
组织:大学制造团队
情境:团队制造设备几个内部和外部客户。多种形式中所开发的设备从原型到那些捏造试点进展。完成设备未能执行根据客户的规格。
问题:团队不能确定这个问题是无法测量封闭微流控设备。
解决方案:分析封闭细胞通过CGSI技术显示PDMS的崩溃在某些位置,如图5所示。
图5。图片显示一个通道前后盖片的应用,在PDMS微流控设备通过光刻,然后用一块平坦的PDMS盖好。盖玻片的应用后,通道崩溃。而容易看到Zeta-20光学分析器使用CGSI技术,倒塌的通道以前大学实验室制造商一个谜。图片来源:解放军。
应用实例
深沟
应用程序:测量一个开放海沟(没有盖玻片)
需要:测量精度蚀刻步骤的质量的目的,作为一个接受/拒绝质量检查门进行后续处理
计划的深度:300年µm
真正的深度:296.5µm(图6)
CGSI技术的准确性高达±10纳米。质量过程对于这个应用程序通过使用其他分析技术通常是不可能的。
图6。测量的应用实例一个深沟。由解放军的形象。
CGSI的准确性(ZDot)方法
测量由CGSI测量技术相比对,由一个手写笔钝化表面光度仪使用焊接凸点,透明的衬底。手写笔轮廓曲线仪措施76.91µm,而CGSI 77.33µm仪器(Zeta-20光学分析器)措施。图7显示了接触分析器和光学性能分析的结果。相关性比50 nm。这种类型的测量即测量中心的半球,通常需要几个通过手写笔的表面光度仪,以验证实际上已经达到了最高点,从而导致增加的时间消耗。光学分析器,不使用ZDots,闪亮的焊接凸点的安排钝化,透明衬底成像可以带来巨大挑战。
利用乐器,雇佣CGSI技术,快速、准确的测量是保证。的CGSI (ZDot)技术确保微流体设备制造过程的质量控制,如验证关闭后的测量设备的通道。
图7。比较CGSI成像方法的准确性与接触轮廓测定法,使用两个图片撞击焊钝化,透明的衬底。图片来源:解放军。
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