随着微机电系统(MEMS)和微小器件的设计和制造技术的迅速发展,电子设备的创新性研发受到大家的关注,目前广泛应用的电子设备趋于大规模多功能集成化、微型化、柔性化的方向发展。该趋势下要求芯片不断趋于微米级尺度,但是微观尺度下对微芯片的操作受多种粘附力的影响,难以实现可控的操作。同时新型电子设备制造的关键是多功能微芯片在基板上的大规模高效集成,传统的微芯片集成技术不能满足新型电子设备的制造需求。因此,微芯片的高效化、高精度组装是电子设备集成中亟待解决的问题。本文采用了一种基于表面张力的微芯片自组装技术,将机器人拾放技术与表面张力自对齐技术相结合,利用了机器人操作的灵活性和高效性;同时,由于表面张力在微观尺度下占主导作用,可以克服其它粘附力实现有效可控的微操作;通过将液滴限制在基板上指定位置来实现微芯片在基底上的高精度定位组装。本文从理论分析、数值模拟仿真、实验台搭建和实验分析四个方面进行研究:(1)基于表面张力理论和能量最小化原理,建立了自组装过程中两类微芯片错动模式的液桥理论模型,分析得到了不同液滴量下错动量与液桥表面能和液桥作用于微芯片的恢复力(矩)之间的关系,从理论上证明了微芯片自组对齐过程遵循能量最小化原理,并且微芯片在自对齐后,自组装系统处于最小能量状态。(2)利用Surface Evolver软件建立微芯片自组装系统的数值仿真模型,演化求解得到自组装过程中两类微芯片错动模式下的液桥形态及其系统自由能,并分析错动量与液桥表面自由能和微芯片受到的恢复力(矩)之间的关系,分析得到了基底和微芯片表面接触角对微芯片自组装的影响。(3)结合微芯片自组装的操作流程,进行自组装实验平台的总体搭建方案及合理的数据采集和信号传输的控制方案的设计,利用精密位移台、压电夹持器、精密注射泵和显微视觉系统搭建了实验平台,并且基于Automation Base软件,将实验台各部分进行嵌入控制和调试,实现了对实验台的整体控制,并且编译了相应的自组装控制程序。(4)为了实现高成功率的微芯片自组装,首先,研究了基板激光加工参数对液滴限制效果的影响。然后,在搭建好的实验平台上进行不同液滴量下各种规格微芯片的自组装实验,分析用于自组装的液体体积对微芯片自组装的成功率和时间的影响;得到了微芯片与基底错动距离对微芯片自组装成功率的影响;此外进行了矩形和圆形微芯片的自组装实验,为表面张力自组装技术在电子领域的推广奠定了基础。