미세유체 칩의 열 용접에 가열 압반이 어떻게 사용됩니까?

미세유체 칩은 사람의 머리카락보다 작은 채널로 절단된 투명한 폴리머의 양면으로 생성되며 단단히 연결되어야 합니다. 섬세한 온열댄스 입니다. 두 조각은 함께 강제로 결합되고 표면이 거의 부드러워지기 시작하는 정확한 시간까지 정밀 압반에 의해 가열됩니다. 두 조각은 필수 내부 채널이 1미크론도 붕괴되지 않고 누출{3}}없는 단일 본체로 융합됩니다. 이 제어된 방법은 가열된 플래튼 미세유체 칩의 열 용접의 성공 여부를 결정합니다.

열용접 메커니즘에 의한 미세유체 결합.
열 용접은 고체 접합 공정이며 접착제 접합이나 용제 접합과는 다릅니다. 이 절차에서 폴리머 표면은 전체 용융 흐름 없이 분자 사슬 이동성이 향상되는 유리 전이 온도(Tg) 바로 위의 온도로 가열됩니다.

이제 칩 절반의 반대편에 있는 폴리머 사슬이 인터페이스 전체에 걸쳐 상호 확산됩니다. 냉각 압력 하에서 내부 마이크로채널의 기하학적 구조를 유지하면서 두 개의 서로 다른 구성 요소를 단일 모놀리식 구조로 바꾸는 영구 결합이 생성됩니다.

가열 압반 기능 및 설계
가열된 압반은 에너지와 압력을 가하는 주요 시스템입니다. 상단 및 하단 플래튼은 일반적으로 높은 열 전도성과 치수 안정성으로 인해 정밀-연마 알루미늄으로 만들어집니다. 균일한 온도 분포를 위해 카트리지 히터가 플래튼 본체에 삽입됩니다.

작업 표면은 일반적으로 높은 평탄도 사양으로 완성되며 가공 중 점착을 최소화하고 폴리머 접착을 방지하기 위해 PTFE로 코팅될 수 있습니다. 칩 표면에 균일한 압력 분포를 제공하고 작은 두께 변화를 보상하기 위해 많은 시스템에 호환되는 중간 패드가 추가됩니다.

유효 결합 온도와 마이크로채널 붕괴 사이의 열 창이 매우 좁기 때문에 온도 제어는 일반적으로 ±0.5도의 높은 정확도로 유지됩니다.

플래튼은 미세한 혈관을 손상시키지 않고 칩을 닫는 핫 핑거로, 내부 유체 네트워크의 구조적 무결성을 보장합니다.

재료 및 프로세스 창 고려 사항
일반적인 작동 온도는 폴리머 유리 전이 온도와 밀접한 관련이 있습니다.

PMMA(폴리메틸메타크릴레이트): ~105도

COC(환형 올레핀 공중합체): 약. 80도

칩 표면에 압력을 균일하게 가해 국부적인 변형 없이 계면 확산을 촉진합니다. 압력이나 온도가 너무 높으면 채널이 붕괴되거나 빛이 휘어지거나 흐름이 방해될 수 있습니다.

그런 다음 열 접착 단계 후에 제어된 방식으로 압력을 가하여 냉각됩니다. 이 절차는 폴리머 구조를 고형화하여 결합된 인터페이스를 고정하여 투명하고 기계적으로 안정적인 미세유체 장치를 생성합니다.

제어 프로세스 게시판
일반적으로 산업 시스템에는 사전에 프로그래밍된-열 및 압력 프로필이 적용됩니다. 주기는 여러 단계로 나뉩니다.

가열 단계: 열 스트레스를 줄이기 위해 온도가 천천히 상승합니다.

용접 단계: 분자 상호 확산을 위해 Tg 위에 머무르고 분자 ​​상호 확산을 허용하는 Tg 위에서 조절된 체류

냉각 단계: 일정한 압력 제어-온도 감소

사이클 중 압반 온도 균일성과 압력 안정성은 폐쇄 루프 PID 제어 시스템에 의해 제어되는 경우가 많습니다.

최종 생각
가열 압반은 마이크로 유체공학 장치의 안정적인 열 용접을 위한 정밀 접합 도구입니다. 폴리머 인터페이스는 작은 채널 아키텍처의 무결성을 파괴하지 않고 잘 제어되는 온도와 기계 창에서 작동하여 융합됩니다.-

가열 압반은 열과 압력의 가장 정밀한 균형에 따라 성공이 좌우되는 미세유체 칩의 미세한 세계를 통합하는 섬세하고 정밀한 도구입니다.

폴리머 레이어 간의 정밀하게 제어되는 따뜻한 핸드셰이크는 의료 진단의 미래를 점진적으로 봉쇄하는 차세대 Lab{0}}on-a-칩 기술입니다.