聚合物微纳器件超声波焊接技术研究现状.doc

《聚合物微纳器件超声波焊接技术研究现状.doc》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、大连理工大学研究生试卷类别标准分数实得分数平时成绩10作业成绩90总分100授课教师刘冲签字系别：机械工程学院课程名称：微制造与微机械电子系统学号：21304203姓名：纪潇考试时间：2014年1月13日聚合物微纳器件超声波焊接技术研究现状纪潇（大连理工大学大连116024）摘要：随着聚合物材料在MEMS领域越来越广泛的应用，由聚合物材料制作的聚合物微纳器件的封接将成为MEMS制造中的关键技术。传统聚合物微纳器件封接方式存在各种弊端与局限性，而由于自身的诸多优点，近年在国内外MEMS研究领域得到不断发展和应用的超声波焊接技术，将是解决聚合物微器件联接问题的有

2、效技术途径。本文对聚合物微纳器件超声焊接技术进行简要介绍并综述其研究现状与发展趋势。关键词：聚合物微纳器件；超声焊接UltrasonicWeldingTechnologyofPolymerMicro-nanoDevices：thePresentStatusJIXiao(DalianUniversityofTechnology，Dalian，116024)Abstract：AsthepolymermaterialisusedintheMEMSfieldmorewidely,sealingthepolymermicro-nanodevicesproducedby

3、polymermaterialswillbecomeakeytechnologyinMEMSmanufacture.Therearevariousdisadvantagesandlimitationsofconventionalsealingmethodsofpolymermicro-nanodevices.OwingtomanymeritsofthePlasticultrasonicweldingtechnology,thenovelapproachhasgainedunceasingdevelopmentandapplicationintheMEMSre

4、searchfieldinrecentyears,andwillbecomeaneffectivetechnologicalapproachtosolvethepresentproblemofthebondingforpolymermicro-nanocomponents.Thispapergivesabrierintroductiontotheultrasonicweldingtechnologyofpolymermicro-nanodevicesandoverviewsofitscurrentsituationanddevelopmenttrend.Ke

5、ywords：Polymermicro-nanodevices；ultrasonicwelding0背景微机电系统（MicroElectroMechanicalSystem，MEMS）是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。由于聚合物材料具有种类繁多、耐氧化、耐腐蚀、易成形、熔点低、导电率低、抗冲击性能好等优点，其在MEMS制造领域的优势己经逐渐显现。聚合物材料逐渐取代玻璃、石英、硅等材料，己经广泛应用于微流控生物芯片、微型燃料电池、微阀、微泵等MEMS器件的制造[1]。聚合物

6、微纳器件具有质量轻、体积小、抗腐蚀、绝缘性能好、尺寸一致性好、成形效率高等优点，在航空航天、精密仪器、生物与基因工程、生命科学、医药工程、信息通讯、环境工程和军事等领域，尤其是微光学器件和生物分析芯片领域，有着广阔的应用前景[2]。尽管聚合物微纳器件在MEMS领域得到了广泛的应用，但目前其主要的封接技术却在适用性、制作质量和效率等方面存在问题和局限性，成为目前制约聚合物MEMS技术发展的瓶颈问题[3]。聚合物的联接是实现微器件精密联接过程的重要一环，在产业化的过程中，聚合物微纳器件的联接技术一直是批量化生产中的关键问题，例如在聚合物微流控芯片的制作中，基片与

7、盖片的封接形成封闭的微通道网络；微阀、微泵等功能器件及其它各种聚合物微器件的封接及在MEMS系统上的集成等[4]。目前应用于聚合物微纳器件的封接方法主要有胶粘接、溶剂联接、激光焊接、微波焊接、直接热键合、等离子体辅助热键合等。其中胶粘接与溶剂联接由于胶粘剂和溶剂的引入对联接质量及精度产生影响，为后续的实验应用造成了一定的不便，甚至会影响实验的分析结果，另外，粘接工艺需要复杂的表面处理，生产率相对较低；激光焊接与微波焊接要求待联接器件材料本身能够吸收激光和微波辐射能量，此条件限制了对微纳器件材料的选择，目前通常采用在表面植入激光或微波吸收剂，但此方法也在一定程

8、度上增加了工艺的复杂性；热键合则存在着键合效率低，基