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Fachbereich Ingenieurwissenschaften
Mikrofluidik auf Leiterplatten
Fluidische Komponenten hergestellt in Leiterplattentechnologie
Die Arbeitsgruppe Mikrofluidik befasst sich mit der Erforschung von fluidischen Strukturen in Leiterplatten. Die technologischen Möglichkeiten der Leiterplattenfertigung sollen genutzt werden, um passive und aktive fluidische Strukturen, so genannte PCBMEMS, zu fertigen. Der Vorteil dieser Herangehensweise liegt in der Verwendung von preiswerten Materialien und Technologien. Im Vergleich zu anderen Mikrotechnologien können fluidische Bauteile und Systeme zu einem Bruchteil der Kosten hergestellt werden.
Die simple Integration von elektronischen und fluidischen Komponenten zu komplexen Systemen ist ein weiterer Vorteil der Technologie. Lab-on-a-board Systeme (wie lab-on-a-chip) mit integrierter Elektronik sind möglich.
Die fluidische Leiterplattentechnologie ist auch für die Herstellung von Prototypen interessant und auch für KMUs erschwinglich.
Die Nachteile der Technologie liegen hauptsächlich darin, dass die Leiterplatte nicht für fluidische Aufgaben hergestellt wurde. Diesen Nachteil zu überwinden, ist Ziel der Forschungen.
Leiterplatten Mikrotechnologie
Als Kanalbegrenzung werden die Cu-Leiterzüge verwendet. Einzelne Leiterplatten werden mit einer speziell entwickelten Klebetechnologie verklebt. Die Cu-Leiterzüge kommen nicht mit dem Fluid in Kontakt. Die minimale Kanalhöhe beträgt 18µm, die minimale Kanalbreite 50µm. Aktive fluidische Elemente wie Pumpen, Ventile und Sensoren sowie monolithische Systeme sind in dieser Technologie möglich.
SU8 on PCB Mikrotechnologie
Werden kleinere Strukturen als in der Cu-Kanal Mikrotechnologie benötigt oder sollen die Leiterzüge auf der Oberfläche der Leiterplatte als Elektroden dienen, muss ein Kanalaufbau aus einem Kunststoff auf der Leiterplatte erfolgen. Dazu bietet sich ein fotolithografisch strukturierbares Epoxydharz an. SU8 ist dazu geeignet und lässt sich in verschiedenen Schichtdicken mit sehr hohem Aspektverhältnis herstellen. SU8 auf einer Leiterplatte bietet den Vorteil, dass die benötigten elektronischen Elemente einfach integriert werden können.
FR4 Kanal (Makro) Fluidik
Um größere Durchflüsse zu realisieren, müssen die Kanalabmessungen größer sein. Das Verwenden einer FR4 Kanallage im Inneren eines Multilayers ist hier unsere Lösung. Die Kanalgeometrie ist nur durch die Gesamtdicke der Leiterplatte und durch die Fräserbreite begrenzt. Die Kanäle halten Drücken von mehr als 18 Bar stand und sind für medizinische Anwendungen geeignet.
Das Ergebnis dieser Technologie ist ein Substrat für fluidische und elektronische Bauteile. Fluidische und elektronische Bauteile werden auf diesem automatisch bestückt.
