高粘液体的微转印研究进展

徐征,钱艳文,秦少春,王晓东

(大连理工大学 机械工程学院,辽宁 大连116085)

0 引言

将多个异质异构微小零件结合,形成组件或系统的工艺称为微连接,是微装配中不可或缺的环节,常用的微连接方法包括微焊接、微胶连、热键合、静电键合等。微胶连是通过微量胶液的内聚力、胶液与固体表面之间的粘附力将微零件精确连接的装配工艺,与其他方法相比,具有无需高温高压处理、实施简单、适用面广、内应力小等优势,在陀螺仪、加速度计、压电执行器等高性能系统核心组件装配中应用广泛[1-3]。胶连强度通常与胶液粘度成正比,为保证足够的连接强度,常采用粘度超过1 Pa·s的高粘液态胶。以某挠性摆加速度计的核心“摆组件”为例(如图1所示),摆组件由摆片、支撑块、线圈组成,通过粘度约10 Pa·s粘胶相连,要求最小胶点直径约20 μm,对应胶液体积约20 pL。对高粘度微胶连而言,转印到连接处胶点的体积和形状是影响产品质量的重要因素。

在胶量控制方面,胶连点处过量胶液会导致连接点蠕变、邻近电极等敏感部位污染等问题;而胶量不足则会导致连接强度和连接可靠性下降,影响系统性能和使用寿命。而在许多实际生产中,仍依赖熟练工人在显微镜下手工蘸取-涂覆进行高粘胶连接,严重影响产品一致性和成品率,亟待发展高粘液体微量分配方法。除胶连装配外,高粘液体微量分配在微电子和生物医学等领域也有广泛需求。

1 高粘液体微量分配工作原理

将微小胶量精确转移到待连接目标表面,其本质是高粘流体操纵的微流体力学问题,从其工作原理上分为注射式分配和转印式分配两类。……