微量点胶过程中胶液转移与铺展行为研究

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随着微电子领域的发展,在微装配工程中,工件尺寸朝着微型化方向发展,加工空间变得更加狭小,使用的胶液的分配也变得更加困难,对流体点胶技术的效率及精度提出了更高的要求。在保证胶滴的体积在p L-f L之间的前提下,进行连续点胶工作中胶液的分配精度是目前点胶技术的难点。因此,研究胶液转移以及铺展情况对点胶技术的发展有着重要意义。在目前常见的点胶方法中,大多数都不能实现超微量胶液的精准分配。针对流体点胶技术存在的难点,本文提出了一种适用于微尺寸加工的点胶方法,使用毛细管储存胶液,加工后的钨丝作为移液针,使用控制系统驱动移液针至指定位置来完成微小胶滴的转移及铺展过程,可实现使用体积在p L-f L范围内的胶液进行精密点胶的需要。本文介绍了流体点胶技术的发展现状,从胶液自身的流体性质出发,对流变特性以及流体受力情况进行分析。对不同点胶阶段中的胶液进行数学描述,推导出了计算胶液转移率的公式。搭建了微量点胶的实验平台,详细介绍了点胶实验的流程,对关键零部件进行选取和加工。结合理论分析判断影响点胶结果的因素,分别对胶液粘度、点胶速度以及移液针直径进行单因素实验,记录每种情况下胶液的最大铺展直径,并对实验结果进行分析。设计了正交实验的方案,根据实验结果对影响点胶铺展的因素进行主次排序。进行了研究胶液转移的实验,分别改变胶液粘度、胶液表面张力、移液针拉伸速度来探究影响转移率的因素。通过使用无量纲数Ca来表示转移率,得到了转换率变化的规律。实验结果表明,单个因素的改变均会对点胶结果产生明显的影响,对胶液铺展影响程度由大到小排序为:移液针直径,胶液粘度,点胶速度。随着胶液粘度的增加或者移液针拉伸速度的增大,胶液的转移率会降低。对比同种粘度的环氧树脂,拥有较低表面张力的甲基硅油的转移率更高。不同条件下的转移率变化趋势整体上差异不大,均会随着无量纲数Ca的增大而减小,最终收敛到某一数值。
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