Glass microprocessing for fluidic devices

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2006

Department

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Major/Subject

Elektronifysiikka

Mcode

S-69

Degree programme

Language

en

Pages

76

Series

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli kehittää lasikiekkojen mikrotyöstöä ja soveltaa menetelmiä miniatyrisoituun sumuttimeen, joka toimii ionilähteenä massaspektrometrille. Lisäksi sumutinkomponentin ja sen suihkun lämpöominaisuuksia tutkittiin mittaamalla ja tietokonesimulaatioin. Hyvälaatuisia läpireikiä märkäetsattiin 0,5 mm paksuun lasikiekkoon käyttäen LPCVD kasvatettua piiohutkalvoa maskina. Kyseisellä maskikerroksella pistesyöpymien määrä pysyi vähäisenä eikä maskikerroksessa esiintynyt juurikaan lohkeilua. Myös PECVD kasvatettua piiohutkalvoa kokeiltiin lasin märkäetsauksen maskina, mutta se osoittautui täysin kelvottomaksi syviin etsauksiin. Työssä tutkittiin myös kahden lasikiekon yhteen liittämistä yhteensulattamalla 660 °C:ssa sekä anodisesti käyttäen piiohutkalvovälikerrosta. Molemmilla liitostavoilla rajapintaan jäi pieniä kaasukuplia, mutta liitoksen lujuus oli yhteensulattamalla huomattavasti parempi. Anodisesti liitetyt palaset sai lohkaistua irti siististi rajapintaa pitkin, mutta yhteensulatettuja puoliskoja ei voinut erottaa. Diplomityössä toteutettiin erilaisia sumutin-ionilähteitä. Komponentti koostuu kahdesta yhteen liitetystä kiekosta: toiseen kiekkoon on etsattu kanava ja suutin ja toiselle integroitu metallinen lämmitysvastus. Työssä kehitettiin sumuttimelle valmistusprosessi, jossa käytetään kahta lasikiekkoa. Myös aikaisemmin toteutettuun pii- ja lasikiekoista valmistettuun sumuttimeen tehtiin parannuksia. Ionilähteen lämpötila voi nousta käytön aikana jopa 500 °C:een. Komponentin lämpöominaisuuksia tutkittiin erilaisin menetelmin. Komponentin pinnan lämpötilajakaumaa selvitettiin lämpökameralla, jota käytettiin myös suihkun lämpötilajakauman kuvantamiseen. Suihkun lämpötilajakauma mitattiin myös 125µm termoparilla, joka oli kiinnitetty tietokoneohjattuun xyz-tasoon. Suihkua simuloitiin COMSOL Multiphysics ohjelmalla. Simulaatiotuloksien ja mittauksien välillä havaittiin hyvä korrelaatio.

Description

Supervisor

Kuivalainen, Pekka

Thesis advisor

Franssila, Sami

Keywords

microfabrication, mikrovalmistus, microfluidics, fluidistiikka, glass, lasi, etching, etsaus, bonding, bondaus, nebulizer, sumutin

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552328

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK