Microfluidic valve made in LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) technology : preliminary results

Preliminary results of a microfluidic valve development and fabrication process is presented in the paper. The valve is made using hybrid polymer-ceramic technology. The valve is built of rigid ceramic substrate with embedded microfluidic channels and integrated thick-film multilayer coil using LTCC (low temperature co-firing ceramic) technology and flexible membrane made of polydimethylosiloxane (PDMS). The PDMS membrane is bonded to the LTCC substrate using plasma oxidation process. Blocking of the microfluidic channel inside the LTCC substrate is achieved by interaction between permanent magnet attached to the membrane and DC supplied coil embedded in the LTCC substrate. Using presented construction it is possible to obtain approximately 150 μm deflection of the 500 μm-thick PDMS membrane. The resulting deflection was sufficient to block fluid flow inside the LTCC microfluidic structure.

---

W artykule przedstawiono wyniki prac wstępnych nad konstrukcją i wykonaniem zaworu mikrofluidycznego. Zawór wykonano w hybrydowej technologii polimerowo-ceramicznej. Zawór składa się ze sztywnego ceramicznego podłoża, w którym zintegrowano kanały mikrofluidyczne oraz wielowarstwową cewkę grubowarstwową, a także elastycznej membrany wykonanej z polidimetylosiloksanu (PDMS). Połączenie polimerowej membrany z ceramicznym podłożem uzyskano w wyniku modyfikacji ich powierzchni za pomocą plazmy tlenowej. Zamknięcie zaworu mikrofluidycznego, uzyskano w wyniku oddziaływania między magnesem stałym, przymocowanym do elastycznej membrany, a zagrzebaną cewką zasilaną prądem stałym. W przedstawionej konstrukcji możliwe było ugięcie membrany o grubości 500 μm, o około 150 μm. Uzyskane ugięcie było wystarczające do zablokowania przepływu cieczy, wewnątrz mikrofluidycznej struktury LTCC.