Örflæðisflögur, sem notaðar eru við læknisfræðilegar greiningar og -á-a-flögutæki, innihalda rásir sem eru mjórri en mannshár. Þau eru mynduð með því að tengja tvö lög af gleri eða plasti undir hita og þrýstingi. Upphitunarplatan sem gerir þessa tengingu verður að skila hita sínum með nákvæmni í skurðaðgerð, annars munu rásirnar hrynja eða skekkjast. Á ört stækkandi sviði örvökva-þar sem forrit eru allt frá--greiningarprófum til líffæra-á{-a-flísapöllum-ákvarða gæði tengda innsigli beint virkni tækisins. Lek eða brengluð rás gerir flísina ónýta. Thehitaplata örvökva flísatenginguferli er því mikilvægt framleiðsluskref, krefst einstakrar varma einsleitni, hraðvirkrar viðbragðs og ómengaðs yfirborðs.
Tengingarferlið: Hiti, þrýstingur og nákvæmni
Varmatenging örflökvaflísa felur venjulega í sér tvö undirlagslög -annaðhvort gler eða hitaþjálu fjölliður eins og COC (hringlaga olefin samfjölliða) eða PMMA (pólýmetýl metakrýlat). Annað lagið inniheldur örrásirnar (ætar eða mótaðar inn í yfirborð þess), en hitt þjónar sem hjúplag. Þessi tvö lög eru nákvæmlega samræmd og sett á milli upphituðu plöturnar á rannsóknarstofupressu eða sérstakri bindivél.
Stýrður kraftur er beitt á meðan plöturnar hækka samsetninguna að tengingarhitastigi. Við þetta hitastig mýkjast fjölliðayfirborðin nógu mikið til að mynda sameindablóðflæði yfir viðmótið, sem skapar varanlega, loftþétta innsigli. Fyrir glerflögur fer ferlið fram við hærra hitastig (venjulega 500–650 gráður) en fylgir svipuðum meginreglum: yfirborðin sameinast í gegnum atómdreifingu undir þrýstingi.
Mikilvæga áskorunin er sú að örrásirnar-oft 10–100 míkrómetrar á breidd og djúpt-verða að vera alveg opnar og óbrenglaðar. Ef hitastigið er of lágt er tengingin veik eða ófullnægjandi, sem leiðir til leka. Ef hitastigið er of hátt eða ó-jafnt, flæðir fjölliðan inn í rásirnar og lokar þær að hluta eða öllu leyti. Mörkin á milli fullkominnar flísar og pappírsvigtar eru gráðu og míkron.
Helstu kröfur um örvökvabindingarplötu
Einstakt hitastigsjafnvægi
Vegna þess að tengisvæðið er venjulega lítið (td 50 mm × 50 mm upp í 200 mm × 200 mm), er nauðsynlegt að jafna hitastig yfir allt yfirborð plötunnar. Staðlað forskrift fyrir örvökvatengingu krefst einsleitni innan ±0,5 gráðu yfir nothæfa plötusvæðið. Staðbundnir heitir blettir valda ótímabæra mýkingu og sundrun; kaldir blettir framleiða ótengd svæði. Til að ná þessu einsleitnistigi þarf varkára staðsetningu hitara, fjöl{10}}svæðastýringu eða gríðarstóra álplötu með mikilli hitaleiðni til að jafna alla afgangshitastiga.
Hönnunarathugasemd:Plata með innbyggðri hitaeiningu sem er staðsett mjög nálægt yfirborðinu (innan 1–2 mm) veitir viðbragðsmeiri og nákvæmari hitastýringu en hitaeining sem er grafin djúpt inni í plötublokkinni. Yfirborðs-nálæg skynjun lágmarkar töf milli útlesturs stjórnanda og raunverulegs tengihitastigs, sem er sérstaklega mikilvægt fyrir þunna fjölliðaflögur með lágan hitamassa.
Hröð hitasvörun og lítill hitamassi
Örflæðistenging felur oft í sér lotuvinnslu, þar sem margar flísarsamsetningar eru tengdar í röð. Hröð upphitun-upp og kæling-eykur afköst. Plötur fyrir þessa umsókn eru því oft gerðar úráli-sem hefur mikla hitaleiðni (≈205 W/m·K) og tiltölulega lágan eðlismassa-frekar en stál. Varmadreifing áls gerir plötunni kleift að bregðast hratt við PID-stýringarstillingum. Hins vegar verður að gæta þess að ofhitna ekki ál nálægt bræðslumarki þess; fyrir glerbinding yfir 500 gráður eru önnur efni eins og ryðfríu stáli eða keramikplötum notuð.
Slétt, fágað og mengunarlaust-yfirborð
Yfirborð plötunnar sem snertir örvökvaflöguna verður að vera fáður til að speglaáferð (oft Ra Minna en eða jafnt og 0,4 μm eða betri). Allar rispur, agnir eða yfirborðsgallar flytjast yfir á mýkta fjölliðuna og mynda lekaleiðir eða sjónfræðilega galla. Ennfremur verður platan að vera efnafræðilega hrein og ekki-mengandi. Fyrir fjölliðabindingu getur hvaða losunarefni eða yfirborðsleifar sem er truflað sameindabindingarferlið. Margar tengiplötur eru húðaðar með þunnu PTFE eða öðru non-lagi-eða einfaldlega fáguðu beru áli sem er vandlega hreinsað á milli lota.
Fyrir sjónræna-gæða flögur sem notaðar eru við flúrljómunargreiningu eða myndgreiningu, má platan ekki gefa yfirborðsflöguna að utanverðu grófleika eða þoku. Slípuð plata ásamt hlífðar millilagi (svo sem hreinni losunarfilmu) er algeng venja.
Hitastig fyrir algeng örvökvaefni
Mismunandi flísefni krefjast mismunandi tengingarhitastigs og þrýstings. Upphitunarplatan verður að geta starfað stöðugt yfir viðkomandi svið.
| Efni | Bindunarhitastig | Þrýstingur | Skýringar |
|---|---|---|---|
| COC (hringlaga olefin samfjölliða) | 110–130 gráður | 2–5 kN | Lítið vatnsupptaka, lífsamhæft |
| PMMA (pólýmetýl metakrýlat) | 100–115 gráður | 3–6 kN | Lægri bráðnun en COC, hætt við að skríða |
| Pólýkarbónat (PC) | 120–150 gráður | 4–8 kN | Hærri seigja, takmörkuð efnaþol |
| Gler (bórsílíkat) | 550–650 gráður | 1–3 kN | Krefst hægs rampahraða til að koma í veg fyrir álagssprungur |
Tengihitastig fyrir algengar fjölliður eins og COC og PMMA falla venjulega í100–150 gráðursvið. Við þetta hitastig virka álplötur með innbyggðum skothylkihitara eða sílikongúmmíhitara á áhrifaríkan hátt. Fyrir glerflögur er þörf á plötum með hærri-hita með SiC eða NiCr frumefnum og nákvæmum kælirásum.
PID Control og Process Parameters
Upphitunarplata fyrir örvökvatengingu er næstum alltaf pöruð við PID (hlutfallslega-integral-afleiðu) hitastýringu. PID-stýring tryggir að platan nái settmarki án þess að fara yfir og heldur því hitastigi innan þröngra marka (oft ±0,1 gráðu eða betri). Stýringin les úr hitaeiningu (gerð J, K eða T) sem er innbyggð í plötunni, helst nálægt yfirborðinu eins og fram kemur hér að ofan.
Fyrir utan hitastig krefst tengingarferlið vandlega stjórn á:
Hraðhraði:Venjulega 5-20 gráður á mínútu. Of hratt veldur hitaálagi og skekkju.
Bleytingartími:5–30 mínútur við bindingarhitastig til að leyfa milliflæði fjölliða eða gleryfirborðsvirkjun.
Kælihraði:Stýrð kæling (td 5–10 gráður á mínútu) kemur í veg fyrir afgangsálag í tengt flísinni.
UV-aðstoðbundin tenging: afbrigði
Sumir örvökvaflísar eru tengdir með UV-aðstoðuðum aðferðum, sérstaklega fyrir efni sem eru ekki auðveldlega hitatengt (td PDMS við gler) eða þegar mjög lágt hitastig er nauðsynlegt til að varðveita innbyggðar líffræðilegar sameindir. Í slíkum ferlum getur hitunarplatan verið gagnsæ fyrir útfjólubláu ljósi eða haft miðlægt op sem hægt er að beina útfjólubláu geislun í gegnum á tengiviðmótið. Platan gefur enn hita (oft aðeins 40–60 gráður) og þrýsting á meðan UV kemur af stað þvertengingu á millilímlagi. Upphitunarplötur með kvarsgluggum eða boruðum opum eru fáanlegar fyrir þetta sérhæfða forrit.
Gæðaafleiðingar lélegrar frammistöðu plötunnar
Gölluð tenging vegna ófullnægjandi frammistöðu plötunnar kemur fram á nokkra vegu:
Hrun rásar:Of mikið hitastig eða þrýstingur veldur því að fjölliða flæðir inn í rásina, minnkar þversnið þess- eða lokar það alveg. Greint með sjónskoðun eða flæðisprófun.
Ófullkomin tenging:Kaldir blettir skilja eftir óbundin svæði, sem leiðir til leka meðan á notkun stendur. Greinist með prófun á skarpskyggni litarefnis eða þrýstingsfalli.
Warpage:Ó-jafnt hitastig eða kæling veldur því að flísinn beygir sig, sem gerir hana óhentuga til samþættingar við vökvasamtengingar eða sjónkerfi.
Yfirborðsmengun:Grófar eða óhreinar plötur setja galla á flísyfirborðið, dreifa ljósi og niðurlægjandi ljósfræðilegri-greiningu.
Hægt er að koma í veg fyrir alla þessa galla með vel-hönnuðu, vel-viðhaldi hitaplötukerfi.
Niðurstaða
Upphitunarplatan í örvökvatengingu er fínstillt-hljóðfæri þar sem hitastýring skilgreinir beint gæði vörunnar. Hlutverk þess nær út fyrir það að veita bara hita-það verður að skila einstökum hitastigi (oft ±0,5 gráður), hröð og fyrirsjáanleg hitasvörun, fágað mengunarlaust yfirborð- og stöðugan gang við tiltekið bindihitastig glers eða fjölliða eins og COC og PMMA. Staðsetning hitaeininga nálægt yfirborði plötunnar er lítið hönnunaratriði sem hefur mikil áhrif á stýranleika og endurtekningarhæfni. Eftir því sem örvökvatæki minnka enn frekar og notkun þeirra í sérsniðnum lækningum og skimun með mikilli-afköstum stækkar, eykst krafan um nákvæmni í framleiðslu þeirra hlutfallslega. Upphitunarplatan, sem oft er horft framhjá í víðtækari rannsóknarstofu-í-a-flísabókmenntum, er í raun einn af lykilþáttum áreiðanlegrar,-afkastamikils örflöguframleiðslu.
