聚合物微結構的熱輔助超聲波壓印工藝研究.pdf

1、在眾多微結構加工方法中，超聲波壓印技術為了一種新興的制造技術，具有快速、清潔、經濟、不引入外部材料等許多獨特的性質，在微結構加工方面有著廣闊的應用前景。目前超聲波壓印在微結構成形中的應用尚處于起步階段，工藝參數(shù)、控制模式等對微結構成形精度的影響并不清楚，壓印過程中的界面溫度場研究不透徹等。
　　本文基于熱輔助超聲壓印首先開展了聚合物光柵芯片微溝道的制作研究。搭建了熱輔助超聲波壓印系統(tǒng)，采用硅濕法工藝制作模具。設計正交實驗分析了超聲

2、壓印工藝參數(shù)、熱輔助溫度、聚合物基片厚度、模具位置等對光柵芯片成形質量的影響原因及規(guī)律，結合工藝參數(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)了微溝道的較好復制。本文還開展了超聲雙面壓印工藝。在確定實驗方案后利用濕法腐蝕工藝制作出不同微結構圖形的硅模具，前期同樣通過設計正交實驗分析超聲壓印工藝參數(shù)對雙面壓印成形結果的影響，找出最優(yōu)化工藝參數(shù);同時進行理論仿真和實驗分析比較不同基片厚度對雙面壓印微結構復制率的影響規(guī)律;針對不同的模具微結構圖形，設計不同的組合實驗進行對

3、比，得出不同模具結構對壓印的影響規(guī)律。
　　選擇能量控制模式進行超聲波壓印工藝研究，設計多組正交實驗分析能量模式下工藝參數(shù)對微結構復制率的影響效果，并通過設計單因素變量實驗探索了能量模式下超聲工藝參數(shù)對聚合物基片壓印過程的影響分析。通過與時間模式下的比較，對能量模式下超聲壓印的可控性進行研究。
　　對超聲波壓印工藝的機理進行研究，主要從壓印過程中微結構成形界面的溫度變化入手，首先通過有限元仿真提出超聲壓印產熱機理的理論分析結