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《塑料超声波焊接及其用于聚合物mems器件键合的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进展FeatureArticle 专题综述塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进展大连理工大学(116023) 张宗波 罗 怡 王晓东 王立鼎摘要 为了解决当前聚合物MEMS器件键合技术中存在的问题,合领域,从而形成了一种新的MEMS键合工艺———超声波
2、键合。术具有不需要焊剂和外部热源、对焊件破坏轻、MEMS器件键MEMS器加工工艺制作了带有键合接头的PMMA微流控芯片,并利。然而,与宏观器件的焊接相比超声波MEMS键合存在着因结构,文章对这些问题进行了讨论。关键词: 塑料超声波焊接 超声波键合 微流控芯片 聚合物微器件中图分类号: TG453.90 前 言20世纪70年代以来,以塑料和橡胶为代表的聚合组件的永久性连接工艺称为键合[8]。随着聚合物微器件制造成本的逐渐降低,封装成本所占的比重不断上升,而且目前其封装技术仍是通过改善微电子封装工艺实现的,没
3、有通用性,也未形成统一的标准。因此,与聚合物MEMS技术的快速发展相比,其键合和——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------封装技术已大为落后,成为制造过程中的瓶颈问题。发展低成本、高可靠性的键合封装工艺已成为实现聚合物MEMS器件实用化和产业化的当务之急。将塑料超声物材料以其优良的工程
4、性能被广泛应用于航天、电子、汽车、建筑、纺织、通讯、医药及包装等各领域,焊接作为塑料器件的主要连接形式也迅速地发展起来。针对热塑性塑料,目前主要的焊接技术有:外部加热焊接、电磁致热焊接以及内部热焊接三大类。其中热板焊、植入电偶或电感焊、热气焊、激光焊接以及等离子弧[2][3]焊属于外部加热焊接技术;射频焊接、微波焊[4,5]接属于电磁致热焊接技术;摩擦焊接以及超声波焊[6]接属于内部热焊接技术。自1958年在一次试验中偶然发现了超声波的焊接能力以来,超声波已被广泛用于同种材料或不同材料(例如金属/玻璃/塑料
5、/陶瓷[7]等)之间的连接。超声波焊接具有不需要焊剂和外部加热、对焊件破坏小、焊接时间短(一般小于1s)、焊接强度高和残余应变小等诸多优点,在塑料加工领域[8]取得了迅猛的发展。随着聚合物材料的广泛应用,目前除传统的硅和玻璃材料外,聚合物已成为制造MEMS器件的主要材料之一。在MEMS——————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------
6、---------------------制造、组装及封装领域,一般将不同收稿日期:2008-02-22基金项目:国家自然科学基金资助(50775024);新世纪优秀人才支持计划资助(NCET-06-0279)。[1]波焊接技术引入到MEMS器件的键合工艺中,能够克服现有键合工艺的缺陷,形成一种新的高效聚合物MEMS键合工艺———超声波键合。它为实现聚合物MEMS器件的批量化和自动化生产提供了一条有效的途径。论文介绍了塑料超声波焊接技术中与超声MEMS器件键合密切相关的理论及技术发展概况,这对超声波键合的研
7、究具有重要的借鉴意义。利用商用塑料超声波焊接机实现了PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)基微流控芯片的高强度、密封性键合,通过试验发现与宏观器件的焊接相比,超声波用于微器件键合时尚存在一些特殊的问题,文章进一步对这些问题及其解决方法进行了探讨。1 塑料超声波焊接机理许多研究者对塑料超声波焊接的机理进行了大量2008年第8期9——————————————————————————————————————-----------------------------------------------------------
8、------------------------------------- 专题综述 FeatureArticle的试验研究与理论分析。早期人们普遍认为塑料超声波焊接是靠焊件接触表面间的摩擦产生热量而实现熔[9]融连接的,该机理认为:当超声波被引向待焊的塑料表面时,塑料质点就会被超声波激发快速振动,接触表面之间因振动,温度升高而实现焊接,非焊接面因无摩[10]擦,温度不会升高。但1971年Menges和Poten
