微反應(yīng)器塑件的注塑成型與熱壓整平工藝研究.pdf

1、平板微器件在化學(xué)分析、生命科學(xué)及能源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。它的成型方式有多種，其中微注塑成型因效率高、復(fù)制率高、可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用最為廣泛。由于殘余應(yīng)力的作用，成型后的微塑件出現(xiàn)宏觀翹曲與局部不平整等缺陷，導(dǎo)致塑件表面形貌質(zhì)量（平面度、不平度）低。在塑件鍵合或膠粘階段，上述缺陷問題會(huì)導(dǎo)致塑件封裝鍵合困難、密封性差，器件出現(xiàn)泄漏、樣品檢測(cè)精度低等問題，影響器件的正常使用功能。針對(duì)上述問題，本文以一種微反應(yīng)器塑件為研究對(duì)象，在優(yōu)化注塑工藝

2、參數(shù)的基礎(chǔ)上，數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究了等溫?zé)釅汗に噷?duì)平板微塑件的整平效果，利用整平后的塑件進(jìn)行了膠粘連接制作微器件的實(shí)驗(yàn)，開展了膠滴接觸角測(cè)試實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究，確定了點(diǎn)膠位置，成果對(duì)提高平板類微器件精度有一定的借鑒作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研制了一套具有推桿推管頂出機(jī)構(gòu)的微注塑模具，開展了注塑正交實(shí)驗(yàn)，確定PC微塑件的最優(yōu)工藝參數(shù)。在熔體溫度250℃、模具溫度95℃、注射壓力90MPa、保壓壓力25MPa、保壓時(shí)間5s條件下

3、微結(jié)構(gòu)寬度與深度復(fù)制率分別為99.2％與98.7％。⑵針對(duì)塑件宏觀整體翹曲與局部不平整問題，提出了用于塑件整平的等溫?zé)釅汗に?，研究了熱壓工藝?duì)平板微塑件的整平機(jī)理，建立了描述該工藝的彈塑性等效模型，使用ANSYS軟件分析了壓力和溫度對(duì)塑件整平效果的影響。入液與出液端的變形量大于反應(yīng)腔變形量;對(duì)壓力而言，溫度對(duì)不平度的影響更明顯;在壓力20kgf、溫度60～80℃時(shí)，入液端上表面不平度隨溫度的變化速率最大為4.70e-5/℃;研究結(jié)果對(duì)下

4、一步整平實(shí)驗(yàn)提供了理論基礎(chǔ)。⑶研究了工藝參數(shù)對(duì)平面度—不平度的改善效果及微結(jié)構(gòu)精度保持的影響，解決了塑件宏觀整體翹曲與局部不平整的問題。溫度對(duì)表面形貌的改善效果更明顯，與仿真結(jié)果趨勢(shì)一致;在壓力20kgf、溫度70℃條件下PMMA塑件具有最優(yōu)表面形貌，平面度為7.297μm，平面度變化率為72.7％，入液端與反應(yīng)腔不平度變化率分別為40.1％與9.69％，微結(jié)構(gòu)深度與寬度尺寸變化率分別為0.64％與0.55％。⑷利用熱壓整平后的微塑件進(jìn)