發(fā)布時間：2017-03-23 10:07

  本文關鍵詞：基于單探針和液滴輔助的微構件轉移方法和實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微機電系統(tǒng)構件的進一步微型化、結構的日益復雜化和精密化,利用機械夾持、真空吸附等方式轉移微構件時,由于局部應力集中,容易使微構件表面變形,甚至產生嚴重的劃傷。因此,探索新型的微構件轉移方法具有重要意義。為實現(xiàn)100μm尺度下微構件的轉移操作,本文提出基于微力傳感單探針和液滴輔助的微構件轉移方法。分析基于毛細作用的微構件轉移方法的可行性,動靜態(tài)仿真驗證微構件轉移方法的可行性,并通過實驗實現(xiàn)微構件的精確可靠轉移。首先,提出基于微力傳感單探針和液滴輔助的微構件轉移方法。從毛細作用機理入手,闡釋潤濕特性與接觸角之間的關系,分析基于毛細作用的微構件轉移方法的可行性,剖析液橋自校準原理,并估算自校準過程中恢復力大小。在此基礎上,確定基于微力傳感單探針和液滴輔助的微操作方法,通過液滴蘸取方案,實現(xiàn)單探針末端微量液體的獲取;通過探針-微構件之間的液橋作用力,實現(xiàn)微構件可靠拾取和轉移;通過微構件上端和下端雙液橋的競爭作用,實現(xiàn)其柔順釋放。并進一步劃分微構件轉移過程,確定各子過程中的基本操作策略。其次,基于液橋輪廓的精確計算方法,建立微構件轉移的液橋靜態(tài)無量綱模型。通過冪律曲面-平面液橋靜態(tài)模型,分析微量液體獲取率的影響因素;通過冪律曲面-球液橋靜態(tài)模型和JKR球-平面粘著接觸靜態(tài)模型,分析液橋體積等參數(shù)對毛細力的影響,驗證單探針式微構件拾取的可行性;通過冪律曲面-微球體和微球體-平面的雙液橋靜態(tài)模型,分析接觸角對輔助液橋毛細力的影響,驗證液滴輔助式微構件釋放的可行性�；诙嘞嗔鱒OF(Volume of Fluid)模型,建立微構件轉移的動態(tài)模型。通過微量液體動態(tài)獲取仿真計算,獲得初始液體體積、分離速度、液橋接觸角等參數(shù)對獲取的微量液體體積、液橋斷裂距離的影響規(guī)律。微構件動態(tài)釋放仿真表明,通過合理設置微構件上下端液橋體積、接觸角等參數(shù),可以實現(xiàn)微構件的釋放操作。最后,建立基于微力傳感單探針和液滴輔助的微構件轉移實驗系統(tǒng)。微量液體的獲取實驗表明,通過合理控制探針的提升速度、基底材料等參數(shù),可以調節(jié)微量液體的獲取能力;微構件拾取實驗表明,根據(jù)微構件特征尺寸和基底材料潤濕特性合理控制微量液體的體積,可以實現(xiàn)微構件的拾取操作;微構件釋放實驗表明,針對微構件特征尺寸,合理減小輔助液體的體積,可以提高微構件的釋放精度。通過直徑為20μm、40μm和75μm的微球轉移實驗,驗證了基于單探針和液滴輔助的微構件轉移方法的可行性及有效性。
【關鍵詞】：微構件轉移 微力傳感 單探針 液滴輔助 雙液橋模型
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH-39;N33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 基于毛細作用的微構件轉移理論研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 基于毛細作用的微構件轉移工具研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 面向微構件轉移的液體獲取方法研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 課題來源17
• 1.4 主要研究內容17-18
• 第2章 基于單探針和液滴輔助的微構件轉移方法18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 基于毛細作用的微構件轉移原理18-22
• 2.2.1 潤濕特性對液體接觸角的影響18-19
• 2.2.2 基于毛細作用的微構件轉移可行性分析19-21
• 2.2.3 微構件轉移過程中自校準分析21-22
• 2.3 基于單探針和液滴輔助的微構件轉移方法22-25
• 2.3.1 探針型和毛細管型操作工具的比較22-23
• 2.3.2 單探針末端微量液滴的獲取方法23-24
• 2.3.3 基于液滴輔助的雙液橋式微構件釋放策略24
• 2.3.4 基于微力傳感探針和液滴輔助的微構件轉移方法24-25
• 2.4 基于單探針和液滴輔助的微構件轉移過程25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 基于單探針和液滴輔助的微構件轉移仿真研究28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 面向微構件轉移的探針末端微量液體獲取方法靜態(tài)仿真28-33
• 3.2.1 冪律曲面-平面毛細作用力建模28-30
• 3.2.2 微量液體獲取能力參數(shù)分析30-33
• 3.3 單探針式微構件柔順拾取方法靜態(tài)仿真33-36
• 3.3.1 冪律曲面-微球毛細作用力建模33-34
• 3.3.2 經(jīng)典JKR的球-平面粘著接觸模型34
• 3.3.3 微構件拾取過程中毛細拾取力34-35
• 3.3.4 單探針式微構件拾取可行性驗證35-36
• 3.4 液滴輔助式微構件柔順釋放方法靜態(tài)仿真36-39
• 3.4.1 球-平面毛細作用力經(jīng)典模型36-37
• 3.4.2 微構件釋放過程中毛細釋放力37-38
• 3.4.3 液滴輔助式微構件釋放方法可行性驗證38-39
• 3.5 面向微構件轉移的探針末端微量液體獲取過程動態(tài)仿真39-43
• 3.5.1 微量液體獲取模型39-41
• 3.5.2 斷裂距離和微量液體獲取能力分析41-43
• 3.6 液滴輔助式微構件柔順釋放過程動態(tài)仿真43-47
• 3.6.1 微構件釋放模型43-44
• 3.6.2 微構件釋放過程動態(tài)仿真計算44-47
• 3.7 本章小結47-48
• 第4章 基于單探針和液滴輔助的微構件轉移實驗研究48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 基于單探針和液滴輔助式的微構件轉移系統(tǒng)建立48-51
• 4.3 實驗參數(shù)確定方案51-52
• 4.4 面向微構件轉移的探針末端微量液體獲取實驗研究52-55
• 4.4.1 基底材料對獲取的微量液體體積的影響53-54
• 4.4.2 提升速度對液體獲取的液體體積的影響54-55
• 4.5 單探針式微構件柔順拾取實驗研究55-58
• 4.5.1 微構件拾取過程中的毛細力動態(tài)變化56-57
• 4.5.2 微構件尺寸對最大毛細拾取力的影響57-58
• 4.5.3 基底材料對最大毛細拾取力的影響58
• 4.6 液滴輔助式微構件釋放實驗研究58-63
• 4.6.1 上液橋體積對其毛細力及斷裂距離的影響60-61
• 4.6.2 基底材料對微構件釋放可靠性的影響61-62
• 4.6.3 液滴輔助式釋放精度62-63
• 4.7 本章小結63-64
• 結論64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果69-71
• 致謝71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周心明,蘭賽,徐燕;圖像處理中幾種邊緣檢測算法的比較[J];現(xiàn)代電力;2000年03期

  本文關鍵詞：基于單探針和液滴輔助的微構件轉移方法和實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：263474