飞升-皮升分辨率胶液转移方法的影响因素研究与应用

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微系统制造技术的发展是推动科技进步、增强科技实力的重要技术手段之一。虽然微纳米器件制造技术的发展已经比较成熟,但是在微纳米器件的固定、组装和封装过程中还有许多问题需要解决。例如微纳米器件的固定稳定性、组装精度、粘合剂用量的控制等。微量胶液封装技术作为微系统制造技术中的重要组成部分,其封装效果的好坏会直接影响产品的整体性能和使用寿命。随着科技水平的提高,对表面封装技术也提出了更高的要求。对于超精密的零部件,需要封装水平达到飞升-皮升级别,这就要求使用的封装方法具有高精度、高稳定性和高分辨率,但目前大多数胶液转移方法的技术水平并不能达到,从一定程度上阻碍了封装技术的发展。因此,需要一种新型胶液转移方法来填补超微量胶液分配的空白。本文在转印原理的基础上,提出了一种转移超微量胶液的方法,实现了飞升至皮升级别的胶液转移。提出了转移超微量胶液的原理及过程,并对流体性能和转移过程中胶液的受力情况进行分析。建立了描述转移液滴体积的数学模型,并通过模型分析了影响转移液滴体积的主要因素,同时结合模拟仿真的方法,对各个影响因素可能对实验结果产生的影响进行了初步判断。在理论分析的基础上,搭建了超微量胶液转移系统,并利用软件编程实现了对驱动平台的自动控制。为了验证理论模型的可靠性,利用3D扫描的方法完成了对转移液滴体积的实际测量。利用实验的方法,验证了影响胶液转移率的主要因素,分析出各因素的影响规律。通过合理配置参数,实现了飞升级胶液的转移。通过对转移液滴位置进行规划,实现了胶液的自动分配。通过单因素实验发现,液滴初始体积、停留时间、初始距离和拉伸速度都会对胶液转移情况产生影响。通过正交实验发现,不同的影响因素对胶液转移情况的影响是不同的,其中对液滴转移体积影响最大的是液滴初始体积,影响最小的是停留时间。通过配置参数,可以得到飞升级转移液滴,并且转移液滴的平均直径为13.58μm,平均体积为295.6fL。利用最优参数配置,得到转移液滴点阵的位置平均偏差率为6.2%。
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