Technologies PNIPAM pour les laboratoires sur puce/Annexe B
=Assemblage SU-8=
Il existe différentes techniques d’assemblage de la résine SU-8, à choisir selon les caractéristiques voulues du dispositif final. Ainsi, pour un dispositif souple et multiniveaux, on préférera la technologie de laminage couche-à-couche, développée au laas dans le cadre des travaux de doctorat de Patrick Abgrall [198], éventuellement suivie d’une libération totale du dispositif. Dans d’autres cas, on souhaite un dispositif robuste comprenant des éléments en SU-8 et d’autres en matériaux solides tels que du silicum ou pyrex. Cette piste a été explorée mais non retenue. Les résultats sont néanmoins rapportés ci-après pour mémoire.
Bonding Silicium/SU-8//SU-8/Pyrex. Dans le cadre de travaux annexes nécessitant l’application de pressions importantes dans les canaux, l’objectif est l’assemblage de deux wafers de silicium et pyrex par leurs faces comprenant chacune une épaisseur de SU-8 (Fig. B.1). Le wafer inférieur en silicium possède une couche de SU-8 de quelques dizaines de microns avec des motifs dessinant des canaux de 7 cm de long et 100 µm de large. Le wafer supérieur en pyrex 7740 est percé de trous correspondant aux extrémités des canaux ; il est recouvert d’une fine couche de SU-8 (∼ 10 µm) servant à effectuer le collage. L’assemblage est effectué sur une machine de type wafer-bonder permettant l’alignement des wafers, le chauffage et le contrôle de la force appliquée.
Conclusions. Différents tests ont permis de tirer les conclusions suivantes :
- Si les deux couches sont complètement réticulées, le collage n’a pas lieu. Il est préférable de n’effectuer que le soft bake sur l’une des deux couches, qui dans notre cas est la couche fine. La couche épaisse contient en effet des motifs et doit donc subir le Peb (post-exposure bake)[note 1].
- Le plasma d’activation effectué sur les couches avant l’assemblage peut entraîner une réticulation partielle d’une couche non réticulée[note 2].
- Le chauffage des substrats, qui facilite le collage, est fait par lampe halogène. Par défaut, le chauffage est effectué avant la mise en contact des couches de SU-8, ce qui risque de réticuler partiellement ou totalement la fine couche. Il est préférable de d’abord mettre en contact les couches, puis de chauffer progressivement[note 3].
- ↑ conditions expérimentales : activation au plasma O2 1000 mL/min à 600 W sans cage pendant 2 min ; force appliquée : 1 kN ; sous vide (pression : ∼ 1,18.10−4 mbar) ; Température : 75C (plaque supérieure), 85C (plaque inférieure) ; durée : 20 min.
- ↑ conditions expérimentales : idem cas précédent ; la couche fine (supérieure) n’a subi auparavant qu’un english'soft bake et n’est pas réticulée.
- ↑ conditions expérimentales : couche fine non réticulée ; pas de plasma ; force appliquée : 1 kN ; sous vide (pression : ∼ 1,78.10−4 mbar) ; Température : 75C (plaque supérieure), 85C (plaque inférieure) ; durée : 20 min.