聚合物微結(jié)構(gòu)的熱輔助超聲波壓印工藝研究.pdf

1、在眾多微結(jié)構(gòu)加工方法中，超聲波壓印技術(shù)為了一種新興的制造技術(shù)，具有快速、清潔、經(jīng)濟(jì)、不引入外部材料等許多獨(dú)特的性質(zhì)，在微結(jié)構(gòu)加工方面有著廣闊的應(yīng)用前景。目前超聲波壓印在微結(jié)構(gòu)成形中的應(yīng)用尚處于起步階段，工藝參數(shù)、控制模式等對(duì)微結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)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(duì)光柵芯片成形質(zhì)量的影響原因及規(guī)律，結(jié)合工藝參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了微溝道的較好復(fù)制。本文還開展了超聲雙面壓印工藝。在確定實(shí)驗(yàn)方案后利用濕法腐蝕工藝制作出不同微結(jié)構(gòu)圖形的硅模具，前期同樣通過設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)分析超聲壓印工藝參數(shù)對(duì)雙面壓印成形結(jié)果的影響，找出最優(yōu)化工藝參數(shù);同時(shí)進(jìn)行理論仿真和實(shí)驗(yàn)分析比較不同基片厚度對(duì)雙面壓印微結(jié)構(gòu)復(fù)制率的影響規(guī)律;針對(duì)不同的模具微結(jié)構(gòu)圖形，設(shè)計(jì)不同的組合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)

3、比，得出不同模具結(jié)構(gòu)對(duì)壓印的影響規(guī)律。
　　選擇能量控制模式進(jìn)行超聲波壓印工藝研究，設(shè)計(jì)多組正交實(shí)驗(yàn)分析能量模式下工藝參數(shù)對(duì)微結(jié)構(gòu)復(fù)制率的影響效果，并通過設(shè)計(jì)單因素變量實(shí)驗(yàn)探索了能量模式下超聲工藝參數(shù)對(duì)聚合物基片壓印過程的影響分析。通過與時(shí)間模式下的比較，對(duì)能量模式下超聲壓印的可控性進(jìn)行研究。
　　對(duì)超聲波壓印工藝的機(jī)理進(jìn)行研究，主要從壓印過程中微結(jié)構(gòu)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(chǎn)熱機(jī)理的理論分析結(jié)