微流体制造

在工艺开发过程中，重点是快速灵活地制造少量微流体设备原型，以供评估。在最终确定装置的设计之前，要对制造能够达到性能要求的装置进行 "概念验证"，并对产品设计、测试和优化进行多次反复。由于微流体设备的设计参数通常会在这一阶段发生变化，因此直接加工或激光制造方法比昂贵、高产能但灵活性较差的模具制造工艺更受青睐，前者可快速调整特征尺寸。直接加工方法还可以制造部分芯片设计，从而加快制造速度，并能快速筛选包括微通道和支柱在内的困难特征。 工艺开发的主要目标是在放大之前确定应用中设备的正确设计规格。因为在这一阶段，设计参数的变化是很常见的，所以灵活性和制造速度是最重要的。 原型器件完成后，Potomac 可以对其进行加层、粘接盖板和钻孔。

扩大规模的目标有两个，首先是增加产量和降低单位成本，其次是开发将工艺扩大到商业产量所需的技术诀窍。对于以聚合物为基础的微流控设备，热压印和注射成型等基于模具的工艺是常用的技术。然而，要为微流控器件开发有效的放大解决方案，就必须了解集成微制造系统，其中不仅包括上述复制工艺，还包括粘接、表面处理和接口连接等复制后操作。此外，还需要了解微制造的经济性，特别是单位成本与产量之间的关系，这对何时从批量操作过渡到连续操作，以及从一种复制技术（如热压印）过渡到另一种复制技术（如微注塑成型）具有关键性的决定作用。为了做出这些关键决策，我们开发了一个技术经济模型，使工程师能够对不同的生产方案进行敏感性分析。 许多工程师都犯了一个错误，即认为过渡到更高产量的复制技术会自动降低单位成本；事实上，最低单位成本通常由微细加工系统的其他工艺决定，如粘接、表面处理和互连。最经济的微加工系统会根据所需的制造量匹配适当的制造技术，消除工艺中的 "瓶颈"，根据经验法则，设计良好的系统在放大后，设备的单位成本可望降低一个数量级。 设计精良的微加工系统还能在生产需要时顺利过渡到更大批量的技术。

u003cdivu003e扩大规模的一个关键目标是为商业批量生产设计微加工系统，集成微加工系统的设计应能以最低单位成本提供指定批量的微流控产品。 同样重要的是，系统的设计应允许在产品需求增加时扩展到更大的容量。如上所述，要做到这一点，必须对微细加工系统进行全面分析，深入了解不同产量下各个操作对集成系统的影响，并建立成本模型，将单位成本作为产量的函数进行建模。技术转让的目的有两个：一是将放大过程中确定的商业微细加工工艺转移到制造过程中；二是开发工艺技术包（PTP），以便将来产量增加时进行放大。将技术转移到生产首先需要为微加工系统的每项操作制定标准操作程序（SOP）。此外，还需要对操作员和技术人员进行培训，以实现关键绩效指标（KPI），包括质量控制、产量和周期时间的重复性和一致性。根据经验，在完成技术转让后，单位成本有望进一步降低 2 倍或更多。最终，微细加工系统的规模可能需要扩大，以满足对产品日益增长的需求。如上所述，为微细加工系统开发技术经济模型将使您能够提前预测所需的下一代技术，以及为进一步扩大生产规模而需要优化的当前工艺。利用这种洞察力，微加工工程师可以定制开发工作，以便在放大阶段为此收集相关数据。这些数据将成为工艺技术包的组成部分，供生产要求提高时使用。