Axxicon bietet einen Leitfaden und ein Webinar zur mikrofluidischen Bonding-Technologie an, um die Entscheidung für das geeignete mikrofluidische Bonding für ein hochwertiges Verbrauchsprodukt zu erleichtern.
Bei der Auswahl der richtigen mikrofluidischen Klebetechnik kann es schwierig sein, die wichtigsten Kriterien zu berücksichtigen und herauszufinden, wie sich verschiedene technische Entscheidungen in unterschiedlichen Phasen des Prozesses gegenseitig beeinflussen. Als Ingenieur müssen Sie sich frühzeitig mit Design- und Prozessfragen auseinandersetzen, um ein qualitativ hochwertiges Verbrauchsmaterial herzustellen.
Anforderungen an die Auswahl Ihres Klebeverfahrens
Jedes mikrofluidische Produkt und jede Anwendung hat seine eigenen Anforderungen, und das von Ihnen gewählte Klebeverfahren muss diese Kriterien ebenfalls erfüllen. Allgemeine Anforderungen sind:
Optische Eigenschaften Bei einigen Anwendungen ist es wichtig, die optischen Eigenschaften des Verbrauchsmaterials zu beeinträchtigen, z. B. Transparenz, Vermeidung von Autofluoreszenz
Chemische und biologische Verträglichkeit Biokompatibilität, Kontakt von Reagenzien oder Proben mit Klebstoffen, VOCs
Druckstabilität Bei einigen Anwendungen können die Drücke innerhalb des Verbrauchsmaterials ansteigen.
Integrität der Kanalabmessungen Die Abmessungen von Strukturen wie Kanälen oder Hohlräumen sollten nach dem Verkleben innerhalb der Toleranzen bleiben.
Konstruktionsbedingte Einschränkungen Nicht alle Klebeverfahren sind mit allen Konstruktionen kompatibel. Der Abstand der Merkmale, die verfügbare Fläche für das Bonden, all dies kann von Bedeutung sein.
Lagerung von Reagenzien auf dem Chip (vor dem Bonden) Beschichtungen oder Bioreagenzien können z. B. auf dem Chip gelagert werden, aber überstehen sie auch den Klebeprozess?
Materialverträglichkeit Nicht alle Klebeverfahren funktionieren mit allen Materialien
Haltbarkeitsdauer Wie wird das Verbrauchsmaterial gelagert? Werden während der Lagerung Reagenzien im Verbrauchsmaterial vorhanden sein?
Skalierbarkeit und Kosten Bei der Produktentwicklung spielen Skalierbarkeit und Kosten immer eine Rolle. Schließlich muss das gebundene Produkt in großen Mengen und zu einem bestimmten Zielpreis hergestellt werden.
Es kann eine Herausforderung sein, diese Anforderungen zusammenzustellen und ein geeignetes Verfahren auszuwählen, da es keine Schwarz-Weiß-Antwort gibt. Glücklicherweise haben wir im weiteren Verlauf dieses Artikels Methoden zur Auswahl des besten Verfahrens für Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen beschrieben. Auch unser On-Demand-Webinar wird Ihnen zusätzliche Einblicke geben.
Gängige Klebetechnologien
Es gibt eine Vielzahl von Klebetechniken, von denen einige fortschrittlicher sind als andere. Schauen wir uns die ausgereifteren an, die derzeit häufig in mikrofluidischen Verbrauchsmaterialien verwendet werden.
Kleben mit Lösungsmittel
Bei dieser Technik wird ein Lösungsmittel verwendet, um eine starke, dauerhafte Verbindung zwischen zwei Polymerschichten herzustellen. Diese Methode ist äußerst anpassungsfähig und kann für praktisch jedes mikrofluidische Design verwendet werden.
Wenn Sie jedoch vor dem Verkleben Bioreagenzien hinzufügen, ist dies keine geeignete Option. Die für die Verklebung eines Produkts erforderliche Zeit ist relativ lang (einige 10 Sekunden), was sich auf den Endpreis des Polymer-Verbrauchsmaterials auswirkt.
Thermisches Kleben
Da keine Zusatzstoffe verwendet werden, bietet diese Methode eine sehr reine und sehr starke Materialverbindung. Da dieses Verfahren mit Hitze verbunden ist, sollten sich vor dem Bonding keine Biochemikalien oder Biomaterialien auf dem Chip befinden. Die verwendete Wärme kann auch zu einer gewissen Verformung der mikrofluidischen Strukturen führen.
Das Verbinden von Schichten mit dieser Technik dauert länger und ist daher ein kostspieliger Vorgang mit begrenzten Skalierungsmöglichkeiten.
Kleben
Dieses Klebeverfahren ist äußerst vielseitig, da es zahlreiche Optionen für Applikationstechniken, Klebstofftypen und Aushärtungsparameter gibt. Nahezu jede Struktur kann geklebt werden, und der Prozess ist einfach zu optimieren. Das Verfahren lässt sich leicht skalieren und bietet eine kostengünstige Lösung für die Herstellung mikrofluidischer Verbrauchsmaterialien in kleinen bis großen Mengen.
Es ist jedoch möglicherweise nicht mit allen Assays kompatibel und kann in einigen Fällen die Abmessungen der mikrofluidischen Strukturen beeinträchtigen. Nicht alle mikrofluidischen Designs sind möglicherweise mit den Anwendungsmethoden kompatibel. Die Lagerfähigkeit variiert je nach Klebstoff.
Klebebandgestütztes Kleben
Es gibt eine breite Palette von Klebebändern, die für eine Vielzahl von Produkten und Tests geeignet sind. Es handelt sich um ein kostengünstiges Verfahren, das sich ideal für schnelle Tests und Entwicklungen eignet. Die Oberflächeneigenschaften der Klebebänder können individuell angepasst werden.
Allerdings sind hochhydrophile Bänder nur schwer zu bekommen. Dünnere Bänder sind schwierig zu verarbeiten und können Schwierigkeiten bereiten, wie z. B. Faltenbildung und Blasenbildung.
Laserschweißen
Bei diesem Verfahren wird die Verbindung durch das Zusammenschmelzen von Schichten mit einem Laser hergestellt. Dadurch entsteht eine sehr reine und starke Verbindung. Die für diese Art der Verbindung erforderliche Zeit ist kurz, und es bietet Inline-Möglichkeiten für eine Produktionslinie.
Da die Bearbeitungszeit jedoch mit der Komplexität der mikrofluidischen Strukturen zunimmt, ist dieses Verfahren für einige Verbrauchsmaterialien nicht unbedingt kostengünstig. Außerdem benötigen die meisten verfügbaren Laserschweißverfahren ein undurchsichtiges Teil für die Verklebung.
Schweißen mit Ultraschall
Bei dieser Technik nutzen Energiedirektoren Ultraschallschwingungen, um eine reine Verbindung zwischen den Schichten herzustellen. Es handelt sich um ein schnelles Verfahren, bei dem eine bewährte Technologie mit geringem Entwicklungsaufwand zum Einsatz kommt.
Dieses Verfahren hat jedoch Auswirkungen auf Ihr mikrofluidisches Design, da Energiedirektoren eingesetzt werden müssen. Auch wenn Ihr Produkt sehr kleine und komplizierte Merkmale aufweist, ist dies möglicherweise nicht die genaueste Bindungsmethode für Ihr Produkt.
Aber wie soll man sich entscheiden?
Wie wählt man mit all diesen Informationen das für die eigenen Polymer-Verbrauchsmaterialien, den Test und die Einrichtung am besten geeignete Klebeverfahren aus?
Wenn wir zu den bereits erwähnten Anforderungen an die mikrofluidische Verklebung zurückkehren, können wir die verschiedenen Verklebungstechnologien untersuchen, die diese Anforderungen erfüllen können. Die folgende Abbildung zeigt die für die oben genannten Anforderungen am besten geeigneten mikrofluidischen Klebeverfahren.
Quelle: https://blog.axxicon.com/microfluidic-bonding-technology-guide-for-polymer-consumables [This is automatically translated from English]