Name: design and development of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter for the fabrication of multilayer microfluidic devices
Uploaded: 2021-01-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices at JoVE.com

Os autores gostariam de reconhecer o Centro de Experiências Transformadoras de Graduação da Texas Tech University por fornecer financiamento para este projeto. Os autores também gostariam de reconhecer o apoio do Departamento de Engenharia Química da Texas Tech University.

1. Projetando o MMAA
<ol><li>Obtenha as dimensões da bandeja do sistema de emissão de luz UV disponível para ser o limite superior para as dimensões do porta-wafer (ou unidade de exposição UV) mostradas na Figura 1. Como mostrado na Figura 2A,meça o diâmetro (d) da borda circular interna, a altura interna (h) da bandeja do sistema de emissão de luz UV, a largura total (w) e o comprimento (l) da bandeja. NOTA: Como exemplo, o sistema de exposição ...

<ol>
	<li>Betancourt, T., Brannon-Peppas, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-+and+nanofabrication+methods+in+nanotechnological+medical+and+pharmaceutical+devices.">Micro- and nanofabrication methods in nanotechnological medical and pharmaceutical devices.</a> International Journal of Nanomedicine. 1 (4), 483-495 (2006).</li><li>Wheeler, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+device+for+single-cell+analysis.">Microfluidic device for single-cell analysis.</a> Analytical Chemistry. 75 (14), 3581-3586 (2003).</li><li>Kong, D. S., Carr, P. A., Chen, L., Zhang, S., Jacobson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+gene+synthesis+in+a+microfluidic+device.">Parallel gene synthesis in a microfluidic device.</a> Nucleic Acids Research. 35 (8), 61 (2007).</li><li>Yang, M., Li, C. -. W., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+docking+and+on-chip+monitoring+of+cellular+reactions+with+a+controlled+concentration+gradient+on+a+microfluidic+device.">Cell docking and on-chip monitoring of cellular reactions with a controlled concentration gradient on a microfluidic device.</a> Analytical Chemistry. 74 (16), 3991-4001 (2002).</li><li>Keles, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+robust+and+reusable+microreactor+employing+laser+based+mid-IR+chemical+imaging+for+the+automated+quantification+of+reaction+kinetics.">Development of a robust and reusable microreactor employing laser based mid-IR chemical imaging for the automated quantification of reaction kinetics.</a> Organic Process Research &amp; Development. 21 (11), 1761-1768 (2017).</li><li>Losey, M. W., Jackman, R. J., Firebaugh, S. L., Schmidt, M. A., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+fabrication+of+microfluidic+devices+for+multiphase+mixing+and+reaction.">Design and fabrication of microfluidic devices for multiphase mixing and reaction.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 11 (6), 709-717 (2002).</li><li>Kobayashi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+for+conducting+gas-liquid-solid+hydrogenation+reactions.">A microfluidic device for conducting gas-liquid-solid hydrogenation reactions.</a> Science. 304 (5675), 1305-1308 (2004).</li><li>Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+organ-,+body-,+and+disease-on-a-chip+systems.">Advances in organ-, body-, and disease-on-a-chip systems.</a> Lab on a Chip. 19 (1), 9-10 (2019).</li><li>Kimura, H., Sakai, Y., Fujii, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ/body-on-a-chip+based+on+microfluidic+technology+for+drug+discovery.">Organ/body-on-a-chip based on microfluidic technology for drug discovery.</a> Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 33 (1), 43-48 (2018).</li><li>Lee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pumpless+Multi-Organ-on-a-Chip+(MOC)+combined+with+a+Pharmacokinetic-Pharmacodynamic+(PK-PD)+model.">A pumpless Multi-Organ-on-a-Chip (MOC) combined with a Pharmacokinetic-Pharmacodynamic (PK-PD) model.</a> Biotechnology and Bioengineering. 114 (2), 432-443 (2017).</li><li>Kang, S. -. W., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+soft+lithography+for+nano+functional+devices.">Application of soft lithography for nano functional devices.</a> Lithography. , 403-426 (2010).</li><li>Challa, P. K., Kartanas, T., Charmet, J., Knowles, T. P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+fabricated+using+fast+wafer-scale+LED-lithography+patterning.">Microfluidic devices fabricated using fast wafer-scale LED-lithography patterning.</a> Biomicrofluidics. 11, 014113 (2017).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desktop+aligner+for+fabrication+of+multilayer+microfluidic+devices.">Desktop aligner for fabrication of multilayer microfluidic devices.</a> Review of Scientific Instruments. 86 (7), 075008 (2015).</li><li>Pham, Q. L., Tong, N. -. A. N., Mathew, A., Voronov, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+compact+low-cost+low-maintenance+open+architecture+mask+aligner+for+fabrication+of+multilayer+microfluidics+devices.">A compact low-cost low-maintenance open architecture mask aligner for fabrication of multilayer microfluidics devices.</a> Biomicrofluidics. 12 (4), 044119 (2018).</li><li>Ravi, T., Ranganathan, R., Shunmugam, M. S., Kanthababu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topology+and+build+path+optimization+for+reducing+cost+in+FDM+uPrint+SE.">Topology and build path optimization for reducing cost in FDM uPrint SE.</a> Advances in Additive Manufacturing and Joining. , 189-198 (2019).</li><li>SU-8 Permanent Negative Epoxy Photoresist. Kayaku Advanced Materials Available from: <a target="_blank" href="https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf">https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf</a> (2020)</li></ol>

O protocolo acima mencionado descreve o procedimento para impressão 3D de um MMAA e o uso do sistema para criar um molde mestre preciso, multicamada, dispositivo microfluido. Embora o dispositivo seja fácil de usar, existem passos críticos dentro do protocolo que requerem prática e cuidado para garantir o alinhamento adequado das camadas de molde mestre. O primeiro passo crítico é o design do MMAA. É essencial ao projetar o MMAA para determinar as medidas exatas para o dispositivo que permitirá um ajuste adequado...

Um campo bem desenvolvido e promissor em pesquisa de engenharia é a microfabidade devido à vasta extensão de aplicações que empregam plataformas microfluídicas. Microfabricação é um processo em que estruturas são produzidas com características de μm ou tamanho menor usando diferentes compostos químicos. Como a pesquisa microfluida se desenvolveu nos últimos 30 anos, a litografia macia tornou-se a técnica de microfabbricação mais popular com a qual produzir microchips feitos de poli (dimetilsiloxano) (PDMS) ou substâncias similares. Esses microchips têm sido amplamente utilizados para a miniaturização de práticas laboratoriais comuns1,2,3,4 e tornaram-se poderosas ferramentas de pesquisa para os engenheiros imitarem processos de reação5,6,7, mecanismos de reação de estudo e imitar órgãos encontrados no corpo humano in vitro (por exemplo, órgão-em-um-chip)8,9,10. No entanto, à medida que a complexidade do aplicativo aumenta, é típico que um design de dispositivo microfluido mais complexo permita uma melhor replicação do sistema da vida real que se pretende imitar.
O procedimento básico de litografia macia envolve o revestimento de um substrato com uma substância fotoresistista e a colocação de uma máscara sobre o substrato revestido antes de submeter o substrato à luz UV11. A máscara fotográfica possui regiões transparentes que imitam o padrão desejado dos canais do dispositivo microfluido. Ao submeter o substrato revestido à luz UV, as regiões transparentes permitem que a luz UV penetre através da máscara fotográfica, fazendo com que o fotoresist seja cruzado. Após a etapa de exposição, o fotoresist não-transligado é lavado usando um desenvolvedor, deixando estruturas sólidas com o padrão pretendido. À medida que a complexidade dos dispositivos microfluidos se torna maior, eles requerem construção em várias camadas com dimensões extremamente precisas. O processo de microfabização multicamadas é muito mais difícil em comparação com a microfabização de camada única.
A microfabização multicamadas requer um alinhamento preciso dos recursos da primeira camada com os desenhos na segunda máscara. Normalmente, esse processo é realizado utilizando um alinhador de máscaras comerciais, que é caro e requer treinamento para operar as máquinas. Assim, o processo de microfabização multicamadas é tipicamente inatingível para laboratórios menores que não têm recursos ou tempo para tais empreendimentos. Embora vários outros alinhadores de máscaras personalizados tenham sido desenvolvidos, esses sistemas muitas vezes exigem a compra e montagem de muitas peças diferentes e ainda podem ser bastante complexos12,13,14. Isso não é apenas caro para laboratórios menores, mas também requer tempo e treinamento para construir, entender e usar o sistema. O alinhador de máscaras detalhado neste artigo buscou aliviar essas questões, pois não há necessidade de compra de equipamentos adicionais, exigindo apenas equipamentos que normalmente já estão presentes em laboratórios que produzem e utilizam dispositivos microfluidos. Além disso, o alinhador de máscaras é fabricado pela impressão 3D, que com o recente avanço da tecnologia de impressão 3D, tornou-se prontamente disponível para a maioria dos laboratórios e universidades a um custo acessível.
O protocolo detalhado neste artigo visa criar um alinhador de máscaras alternativa de fácil funcionamento e econômico. O alinhador de máscaras aqui detalhado pode viabilizar a microfabização multicamadas para laboratórios de pesquisa sem instalações convencionais de fabricação. Usando o adaptador de alinhamento da máscara de microscópio (MMAA), microchips funcionais com características complexas podem ser alcançados usando uma fonte de luz UV regular, microscópio óptico e equipamentos de laboratório comuns. Os resultados mostram que o MMAA tem um bom desempenho com um sistema de exemplo usando um microscópio vertical e uma caixa de exposição à luz UV. O MMAA produzido utilizando o processo de impressão 3D foi usado para adquirir um molde mestre bicamada de um dispositivo microfluido herringbone com erros mínimos de alinhamento. Utilizando o molde mestre fabricado com um MMAA impresso em 3D, dispositivos microfluidos foram preparados com estruturas multicamadas contendo erros de alinhamento de < 10 μm. O erro de alinhamento de <10 μm é mínimo o suficiente para não dificultar a aplicação do dispositivo microfluido.
Além disso, foi confirmado o alinhamento bem sucedido de um molde mestre de quatro camadas produzido com o MMAA, e erros de alinhamento foram determinados como < 10 μm. A funcionalidade do dispositivo microfluido e erros mínimos de alinhamento validam a aplicação bem sucedida do MMAA na criação de dispositivos microfluidos multicamadas. O MMAA pode ser personalizado para caber em qualquer microscópio e sistema de exposição UV, fazendo pequenas alterações no arquivo na impressora 3D. O protocolo a seguir descreve as etapas necessárias para ajustar o MMAA para adequar o equipamento disponível em cada laboratório e imprimir em 3D o MMAA com as especificações necessárias. Além disso, o protocolo detalha como desenvolver um molde mestre multicamadas usando o sistema e, posteriormente, produzir dispositivos microfluidos PDMS usando o molde mestre. A geração do molde mestre e dos chips microfluidos permite que o usuário teste a eficácia do sistema.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), 3D Printing Filament</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Provided by the Texas Tech University 3D printing facility</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BX53, Upright Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form 2, Stereolithography 3D printer</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced Hot Plate Stirrer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97042-642</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoproyl Alcohol, 70% (v/v)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH7999-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light Colored Marker</td>
			<td>Sharpie</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnets, 3 mm x 3 mm</td>
			<td>WOTOY</td>
			<td></td>
			<td>ASIN #: B075PLVW8W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td>DOW</td>
			<td>4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish, 150 mm x 15 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25384-326</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed Photomasks</td>
			<td>CAD/Art Services, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum Support Jack - 8&#34; x 8&#34;, Scissor Lift</td>
			<td>VWR</td>
			<td>12620-904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonication Bath</td>
			<td>Branson</td>
			<td>CPX3800H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Laurell Technologies Corporation</td>
			<td>Model WS-650MZ-23NPPB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>STRATASYS SR-30</td>
			<td>MakerBot Industries, LLC</td>
			<td>SR-30</td>
			<td>Dissolvable support material for 3D printing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stratasys uPrint SE 3D Printer</td>
			<td>Computer Aided Technology, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 50</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y131269 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 100</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y131273 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 Developer</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y020100 4000L1PE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>Gorilla Glue</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape</td>
			<td>Scotch</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form Cure, UV Curing Chamber</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td>FH-CU-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-KUB2, UV Light-Exposure Box</td>
			<td>Kloe</td>
			<td>UV-KUB2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and development of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter for the fabrication of multilayer microfluidic devices

Este projeto visa desenvolver uma plataforma fácil de usar e econômica para a fabricação de dispositivos microfluidos precisos e multicamadas, que normalmente só podem ser alcançados usando equipamentos caros em um ambiente de sala limpa. A parte chave da plataforma é um adaptador de alinhamento de máscara de microscópio impresso tridimensional (3D) (MMAA) compatível com microscópios ópticos regulares e sistemas de exposição à luz ultravioleta (UV). O processo global de criação do dispositivo foi muito simplificado por causa do trabalho feito para otimizar o design do dispositivo. O processo implica encontrar as dimensões adequadas para os equipamentos disponíveis no laboratório e imprimir em 3D o MMAA com as especificações otimizadas. Os resultados experimentais mostram que o MMAA otimizado projetado e fabricado pela impressão 3D funciona bem com um microscópio comum e sistema de exposição à luz. Utilizando um molde mestre preparado pelo MMAA impresso em 3D, os dispositivos microfluidos resultantes com estruturas multicamadas contêm erros de alinhamento de < 10 μm, o que é suficiente para microchips comuns. Embora o erro humano através do transporte do dispositivo para o sistema de exposição à luz UV possa causar maiores erros de fabricação, os erros mínimos alcançados neste estudo são alcançáveis com a prática e o cuidado. Além disso, o MMAA pode ser personalizado para se encaixar em qualquer microscópio e sistema de exposição UV, fazendo alterações no arquivo de modelagem no sistema de impressão 3D. Este projeto fornece aos laboratórios menores uma ferramenta de pesquisa útil, pois requer apenas o uso de equipamentos que normalmente já estão disponíveis para laboratórios que produzem e usam dispositivos microfluidos. O protocolo detalhado a seguir descreve o processo de design e impressão 3D para o MMAA. Além disso, também são descritos os passos para a aquisição de um molde mestre multicamadas usando o MMAA e produzindo chips microfluidos poli (dimetilsiloxano) (PDMS).

Através da otimização e uso do MMAA (Figura 1),foram fabricados moldes mestres multicamadas com erro mínimo de alinhamento. O MMAA final foi fabricado utilizando o processo de impressão 3D de filamento fundido (FFF)(Figura 2). O processo FFF confere maior precisão às dimensões desejadas do dispositivo. O MMAA é composto por duas peças principais (Figura 3): a peça base e o fixador personalizado. A peça base consiste na ...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices at JoVE.com

Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices

Este projeto permite que pequenos laboratórios desenvolvam uma plataforma fácil de usar para a fabricação de dispositivos microfluidos multicamadas precisos. A plataforma consiste em um adaptador de alinhamento de máscara de microscópio impresso tridimensionalmente usando o qual dispositivos microfluidos multicamadas com erros de alinhamento de < 10 μm foram alcançados.

Design e desenvolvimento de um adaptador de alinhamento de máscara de microscópio impresso tridimensionalmente para a fabricação de dispositivos microfluidos multicamadas

This project aims to develop an easy-to-use and cost-effective platform for the fabrication of precise, multilayer microfluidic devices, which typically ...

Este protocolo é significativo, pois permite a geração de uma plataforma econômica e fácil de usar que auxilia na produção de moldes mestres microfluidos multicamadas precisos. A principal vantagem da técnica é que ela requer apenas o uso da plataforma impressa 3D e equipamentos de laboratório padrão comumente encontrados em laboratórios que produzem dispositivos microfluidos. A demonstração visual deste protocolo é fundamental para demonstrar como personalizar e usar o adaptador de alinhamento da máscara de microscópio impresso em 3D.Obtenha as dimensões da bandeja do sistema de emissão de luz UV disponível para ser o limite superior para as dimensões do suporte de wafer. Meça o diâmetro da borda circular interna, a altura interna da bandeja dos sistemas de emissão de luz UV, a largura total e o comprimento da bandeja. Usando um aplicativo de design de computador, aplique essas dimensões para personalizar o porta-wafer para caber na bandeja de sistemas de emissão de luz UV.Meça o comprimento entre os parafusos e a largura dos parafusos no estágio de microscópio vertical disponível que mantém o porta-lâminas no lugar. Usando um aplicativo de design de computador, aplique essas dimensões para personalizar o suporte magnético para se encaixar no microscópio disponível para permitir uma fixação fácil e precisa do MMAA ao microscópio. Use um wafer de silício de quatro polegadas com você foto apropriada resista para criar a primeira camada do molde mestre, garantindo que a espessura seja maior do que as camadas subsequentes para fácil identificação dos marcadores de alinhamento.Use uma caneta marcadora de cor clara para colorir os marcadores de alinhamento da primeira camada nos quatro lados. Usando as instruções do fabricante, resista às instruções do fabricante, inicie a segunda camada do molde mestre, girando a foto resista no wafer e realizando o cozimento macio. Insira o wafer revestido no porta-wafer do MMAA e fixe o wafer revestido no MMAA usando fita adesiva.Conecte o suporte do wafer ao microscópio vertical disponível usando o fixador de microscópio magnético. Mova a posição do MMAA usando os botões de direção X e Y do estágio do microscópio até que um dos marcadores de alinhamento coloridos no wafer esteja à vista através da lente do microscópio. Remova o suporte do wafer do estágio do microscópio e insira a máscara fotográfica da segunda camada no porta-wafer em cima do wafer revestido.Certifique-se de que os marcadores de alinhamento coloridos da primeira camada podem ser parcialmente vistos através dos marcadores de alinhamento na máscara de foto e que a borda reta da máscara fotográfica seja sobreposta com a borda reta do wafer de silício. Coloque o porta-wafer de volta no estágio do microscópio e conecte a máscara de foto a um elevador de tesoura através de um dos recortes laterais com fita. Use o elevador da tesoura para ajustar a posição de direção Z da máscara fotográfica até que ela esteja bem acima do wafer revestido.Mantendo a máscara fotográfica parada, olhe através da lente do microscópio e identifique os marcadores de alinhamento coloridos da primeira camada sob os marcadores de alinhamento da máscara fotográfica usando os botões de direção X e Y do estágio microscópio para mover a posição do MMAA. Ajuste a posição do MMAA até que o marcador de alinhamento na máscara fotográfica seja sobreposto com o marcador de alinhamento colorido na primeira camada. Aplique cuidadosamente uma ligeira força na máscara de foto e use fita adesiva para fixar a máscara fotográfica no lugar em cima do wafer revestido.Retire a máscara fotográfica do elevador da tesoura e certifique-se de que todos os quatro marcadores de alinhamento na máscara fotográfica estejam alinhados com os quatro marcadores de alinhamento na primeira camada. Pós alinhamento, desprende cuidadosamente o suporte do wafer do estágio do microscópio. Insira a placa superior de vidro em cima do wafer e máscara fotográfica para diminuir a distância entre as duas peças.Coloque todo o suporte do wafer no sistema de exposição à luz UV disponível e realize a exposição da segunda camada. Remova o suporte do wafer do sistema de exposição à luz UV e, em seguida, remova o wafer revestido do porta-wafer e retire a máscara fotográfica do wafer. Complete o pós-cozimento e o desenvolvimento da segunda camada após a foto resistir às instruções do fabricante.Recupere o molde mestre e coloque-o no estágio do microscópio vertical para determinar a distância entre a primeira camada e a segunda camada. Meça a distância pela qual a segunda camada é deslocada e desalinhada da primeira camada nas estruturas do microcanal. Use o microscópio vertical para determinar se o chip PDMS contém paredes de canal retas com bordas claras do dispositivo.Além disso, verifique o chip PDMS para obter possíveis defeitos que possam dificultar a funcionalidade do dispositivo. Através da otimização e uso do MMAA, foram fabricados moldes mestres multicamadas com erro mínimo de alinhamento. Este sistema e o protocolo descrito foram utilizados para o alinhamento dos marcadores na máscara fotográfica com os marcadores na camada inicial do molde mestre.O molde mestre SU-8 de camada dupla para um dispositivo microfluido com um padrão herringbone foi fabricado e mostrou ter uma distância de lacuna de menos de cinco micrômetros entre as duas camadas. O molde mestre de duas camadas foi então usado para fabricar microchips PDMS. Imagens de microscópio eletrônico de varredura mostram que o dispositivo microfluido com o padrão herringbone contém bordas claras, paredes de canais retas e camadas bem alinhadas, que são essenciais para a funcionalidade adequada do dispositivo.Além disso, um molde mestre de quatro camadas com características circulares simples foi criado usando o MMAA para mostrar o alinhamento bem sucedido de um molde mestre multicamadas. Os dados do profilômetro confirmam as quatro camadas distintas do molde mestre. É importante ter paciência e trabalhar lentamente ao alinhar os marcadores de alinhamento da primeira e segunda camadas e ao fixar a máscara fotográfica no wafer revestido.Este procedimento pode ser usado para a produção de muitos moldes mestres multicamadas diferentes, permitindo que pesquisadores de laboratórios menores explorem projetos de dispositivos microfluidos mais complexos.

Research

JoVE Journal

Engineering

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

Projeto, fabricação e Experimental Caracterização de plasmônicos Emissores Terahertz Photoconductive

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Engenharia

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Fabricação e Teste de microfluídicos optomechanical osciladores

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

Em ruptura dielétrica Situ dependentes do tempo no Microscópio Eletrônico de Transmissão: A possibilidade de compreender o mecanismo de falha em dispositivos microeletrônicos

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Técnicas de Medição térmicos em analíticos microfluídicos

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

Métodos para medir a orientação e rotação Taxa de partículas em Turbulência 3D-impressos

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Fabricação e operação de Acoustofluidic dispositivos que suportam a granel ondas acústicas pe para Sheathless Focando de Partículas

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

Fabricação de Solução totalmente processado inorgânicos nanocristais fotovoltaicos Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Bonding solvente para Fabricação de PMMA e COP microfluídicos

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

Projeto e fabricação de uma fibra óptica feito de água

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...