Fertigung von Hybriddruckköpfen aus Silizium und Kunststoff

Abstract:
Wir präsentieren einen Ansatz für die hybride Fertigung von mikrofluidischen Produkten durch die Integration von Silizium- und Kunststoffkomponenten. Der Ansatz ist besonders für die kostengünstige Herstellung von Produkten geeignet, bei welchen hochpräzise Siliziumstrukturen mit anderen, großflächigen Komponenten verbunden werden sollen. Wir demonstrieren das Potential dieser Technik anhand der Fertigung eines 24-kanaligen Druckkopfs für die Herstellung von Microarrays mittels der TopSpot Technologie. Der Hybriddruckkopf ist dreilagig aufgebaut und besteht aus einer Reservoirplatte aus Cyclo-Olefin-Copolymer (COC), einem Siliziumchip mit mikrofluidischen Strukturen und einer Deckelschicht aus epoxybasiertem Trockenresist (TMMF). Diese Materialkombination führt zu einer Reduzierung der Herstellungskosten um mehr als 50 % im Vergleich zu kommerziell verfügbaren Druckköpfen in Silizium-Glas-Technik bei gleichbleibender Performance. Der hybride Fertigungsansatz kann somit als eine kostengünstige Alternative und Ergänzung zu den klassischen Materialien und Prozessen der Mikrosystemtechnik angesehen werden.