聚合物超声波压印成形工艺及优化

发布时间：2017-10-15 10:03

  本文关键词：聚合物超声波压印成形工艺及优化

  更多相关文章： 微结构 能量控制模式 均匀性 缺陷 应力

【摘要】：在聚合物微结构加工领域,超声波压印成形技术作为一种比较新的加工微结构的技术,相对于传统的微结构加工技术的优势有很多,例如,清洁环保、节约资源、操作简单等优点。综合考虑,该成形技术对我国建设环境友好型的社会有着很大的推动作用。目前,超声波技术已经被广泛的应用于工业、电气、航空航天、产品包装、微小器件的生产等领域。但是,超声波技术在聚合物微器件成形领域的应用仍处于实验室研究阶段,可控性的好坏、工艺窗口的大小、成形均匀性、气泡缺陷等问题的研究尚不明确。由于超声波压印技术的实验可控性和工艺窗口的宽窄问题尚不明确,本论文在目前已有的超声波压印技术的基础上,以能量模式为依托,进行不同控制模式之间的成形结果对比,并进行结果分析,探讨不同控制模式对超声波压印成形工艺窗口宽窄的影响,并设计了一组测温对比实验,得出了较好的控制模式。在不同控制模式的超声波压印实验结果的基础上,讨论了超声波压印实验后聚合物表面均匀性的问题,进一步对比分析了不同控制模式下,超声波压印成形结果的质量问题,并得出在能量850J和950J左右时的超声压印实验中,时间控制模式下的焊头-基片接触区域非成形区和成形区的均匀性均较好。在干法刻蚀工艺下,我们针对不同微结构的超声波压印实验结果进行分析。详述了干法刻蚀工艺下,硅模具的制作流程和刻蚀结果。并根据超声实验后基片脱模困难的问题,在干法刻蚀后的模具上制作一层脱模剂,保证聚合物基片在模具上的顺利脱模。通过有限元仿真平台对微结构进行应力分布分析,为干法刻蚀工艺下的对比微结构超声波压印实验提供了参考依据。为了尽快使聚合物微器件超声波压印工艺进入社会生活,我们还讨论分析了聚合物微器件的气泡缺陷问题。针对气泡的产生和运动机理进行研究,并提出了相应的抑制气泡产生的方法,主要有降低温度和增加静压强两种方法。
【关键词】：微结构 能量控制模式 均匀性 缺陷 应力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB324;TB559
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 聚合物微器件概述10-12
• 1.1.1 聚合物简介10
• 1.1.2 聚合物微器件的应用及发展情况10-11
• 1.1.3 聚合物微器件的传统制造方法11-12
• 1.2 聚合物微器件超声波制造技术12-16
• 1.2.1 聚合物微器件超声波成形技术12-13
• 1.2.2 聚合物微器件超声波成形技术国内外研究现状13-16
• 1.3 聚合物微器件的商业化前景16
• 1.4 本论文的研究内容及意义16-18
• 2 不同控制模式下聚合物微结构超声波压印成形研究18-26
• 2.1 超声波压印成形技术的工艺窗口以及可控性研究的意义18
• 2.2 聚合物微结构超声波压印实验18-20
• 2.2.1 聚合物微结构超声压印装置18-19
• 2.2.2 压印模具和聚合物基片19-20
• 2.2.3 超声波压印实验20
• 2.2.4 复制精度评价方法20
• 2.3 超声实验结果及讨论20-24
• 2.3.1 不同压印模式对压印深度的影响20-23
• 2.3.2 不同超声波控制模式下的聚合物的温度特性23-24
• 2.4 本章结论24-26
• 3 工艺参数对复制均匀性的影响26-31
• 3.1 PMMA基片焊头-基片接触区域图形区表面均匀性分析26-28
• 3.2 PMMA基片焊头-基片接触区域非图形区表面均匀性分析28-30
• 3.3 本章结论30-31
• 4 微结构尺寸及分布对复制结果的影响31-41
• 4.1 干法刻蚀工艺下的硅模具制作31-35
• 4.1.1 干法刻蚀工艺流程31-33
• 4.1.2 微结构表面改性33-35
• 4.2 微结构仿真结果分析35-39
• 4.3 不同辅助结构的微结构超声波压印实验39-40
• 4.4 本章总结40-41
• 5 聚合物微器件在超声作用下产生气泡状缺陷的分析研究41-50
• 5.1 聚合物微器件在超声压印过程中的缺陷介绍41-43
• 5.2 气泡的运动规律以及超声波传播相关理论43
• 5.3 超声波传播相关理论43-44
• 5.4 影响超声波压印实验中气泡产生的各个因素44-48
• 5.4.1 温度对PMMA基片内气泡产生的影响44-47
• 5.4.2 静压强对PMMA基片内气泡产生的影响47-48
• 5.5 PMMA基片超声压印工艺中气泡缺陷的抑制48-49
• 5.6 本章结论49-50
• 结论50-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表学术论文及专利情况55-56
• 致谢56-57

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