Kostengünstige Fertigung großflächiger Druckköpfe durch Lamination von Trockenlacken auf vorstrukturierte Polymersubstrate

Abstract:
In diesem Beitrag wird ein mikrofluidischer Kunststoff-Druckkopf als Alternative zu seinem etablierten Silizium/Glas-Äquivalent beschrieben. Der Druckkopf wurde durch die Kombination spanabhebender und lithographischer Verfahren hergestellt, welche für großflächige Bauteile mit mikrostrukturierten Durchgangsöffnungen besonders geeignet sind. Er beinhaltet 24 Düsen mit einem Durchmesser von 50 µm, die über mikrofluidische Kanäle mit jeweils einem Reservoir verbunden sind. Alle Mikrostrukturen wurden im Trockenlack TMMF strukturiert, das Druckkopfinterface besteht aus PMMA. Die verhältnismäßig große Grundfläche von 36 x 18 mm wird durch die standardisierte Anordnung der Reservoire im Rastermaß der 384er Mikrotiterplatte und die notwendige Interaktion mit einem externen Piezoaktor vorgegeben. Grundlegende Anforderungen wie die leckagefreie Verbindung zwischen den Reservoiren und den entsprechenden Düsen, die Realisierung eines gedeckelten mikrofluidischen Kanalsystems sowie die Durchgängigkeit und Homogenität der Düsen wurden reproduzierbar umgesetzt. Durch entsprechende Nachbehandlung wurden die mikrofluidischen Strukturen mit entsprechenden Oberflächenfunktionalitäten versehen, die eine kapillare Befüllung der Düsen und den parallelen Ausstoß von Einzeltropfen nach dem etablierten TopSpot(R) Verfahren ermöglichen.