塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进展

为了解决当前聚合物MEMS器件键合技术中存在的问题,将塑料超声波焊接技术引入聚合物微器件键合领域,从而形成了一种新的MEMS键合工艺--超声波键合.目前广泛应用于聚合物加工的塑料超声波焊接技术具有不需要焊剂和外部热源、对焊件破坏轻、焊接时间短、焊接影响区域小等优点,超声波聚合物MEMS器件键合是塑料超声波焊接技术从宏观器件到微观器件的一次应用范围上的拓宽.简述了塑料超声波焊接和MEMS器件超声波键合技术的国内外研究发展现状.采用MEMS加工工艺制作了带有键合接头的PMMA微流控芯片,并利用超声波塑料焊接机实现了高强度密封键合试验.然而,与宏观器件的焊接相比超声波MEMS键合存在着因结构微型化而产生的特殊技术问题,文章对这些问题进行了讨论.     

基于时频分析的CO2焊接电弧信息提取

利用Choi-Williams分布二次型时频分析方法研究CO2焊接过程所采集的电弧电压信号,获得信号的时频分布图。通过时频图像信息提取,进一步获得焊接过程特征信息,即信号的能量谱密度和瞬时频率估计。结果表明,利用Choi-Williams分布可以描述弧焊过程中电弧电压信号的时频能量分布。在时频分析基础上进行电弧信息提取,可以得到短路、断弧等物理现象的时间特征及瞬时频率信息。电弧特征信息的奇异点表现出明显不同的瞬时频率特性,以此界定电弧物理过程。     

基于视觉伺服的3D微定位控制

分析了基于全局显微视觉的视觉伺服定位控制方法。推导了G型体视显微镜的成像模型,结合图像视觉伺服和立体视觉理论,建立了3D微定位视觉伺服控制模型。在自主研制的微操作系统上进行了3D视觉伺服微定位试验,并分析了影响视觉伺服定位控制精度的误差因素,通过标定获得重要的控制参数。试验结果表明:采用3D微定位伺服控制模型的定位误差为±(3～4)μm,定位精度和稳定性能满足微定位的要求。     

铝合金P-MIG焊接过程熔滴过渡行为的结构负载声发射表征

通过在线检测铝合金PMIG焊接过程的结构负载声发射信号,研究熔滴过渡行为的表征,以及熔滴过渡形式变化对声发射信号特征参数的影响. 结果表明,焊接过程中检测到的结构负载声发射信号时域波形包含了较多的PMIG焊接过程熔滴过渡特征信息,利用时域波形及其平均振铃计数、平均正峰值等特征参数可以对PMIG焊接过程中的熔滴过渡现象进行表征. 当熔滴过渡频率相同时,随着熔滴过渡对液态熔池的冲击作用增大,声发射信号特征参数相应增大;当熔滴过渡频率不同时,熔滴过渡频率越大,熔滴体积越小,对液态熔池的冲击作用越小,声发射信号特征参数相应减小.     

TiO2粉末介质介入铝合金电阻点焊熔核形核电阻特征分析

以TiO2粉末作为添加介质进行铝合金电阻点焊. 焊接过程中利用实时传感技术对电阻点焊熔核形核过程的电极电压与焊接电流信号进行实时检测,通过对检测信号的计算和分析得到熔核形核动态电阻曲线,研究TiO2粉末介质对熔核形核与生长过程电阻特征的影响. 结果表明,随着TiO2粉末介质的介入,熔核形核动态过程发生变化,表现出不同的动态电阻特征. 由动态电阻曲线提取的接触电阻、终了电阻和形核电阻热效应3个特征值均能反映TiO2粉末介质对熔核形核质量特征的影响,且终了电阻、形核电阻热与焊点最大承载力高度线性相关,可作为检测熔核形核质量的依据.     

芳香族甜菜碱型加脂复鞣剂在制革中的应用

着重研究了带有C18烷烃链的芳香族甜菜型加脂复鞣剂结构特点与鞣革性能之间的关系,描述复鞣剂分子与革纤维、染料、加脂剂以及其它复鞣材料间的相互作用。应用结果清楚表明,单独使用时芳香族甜菜碱加脂复鞣剂给革以丰润柔和的手感;若与多种复鞣材料搭配使用,亦可制得丰满坚实的革。     

高吸收铬鞣机理及其工艺技术(Ⅱ)高pH值铬鞣工艺研究

采用盐法脱水并结合使用低碱度 KMC蒙囿铬鞣剂在高 p H值条件下对皮粉及猪皮进行鞣制。考察了铬鞣剂的渗透及革的收缩温度。结果表明 ,此法能使铬在革内的分布与常规铬鞣法相当 ,并使铬的吸收率达到 90 %。在鞣制中 ,盐和 KMC的合适用量分别是 6 %～ 9%和 7% ,革的收缩温度是 97℃     

聚合物多层微流控芯片超声波键合界面温度研究

针对聚合物多层微流控芯片键合,采用热辅助超声波键合方法实现了4层微流控芯片的键合,搭建了多界面温度测试装置,采用埋置热电偶的方法测试了三个被封接界面的温度场,研究了单独超声波作用和热辅助超声波键合法中各界面的温度并进行了比对.温度测试实验结果表明,在顶层热辅助温度70℃、6μm振幅、30kHz频率、100N超声波焊接压力和25s超声波作用时间下,基于热辅助的多层超声波键合方法可以使各键合界面的温度基本一致,从而实现多层微流控器件的多个界面键合质量一致.本文的研究为聚合物微流控器件的超声波多层键合机理研究提供了有益借鉴.     

跨尺度微小型零件的测量与装配

针对跨尺度微小型零件的精密装配中显微视觉视场狭小与零件的特征尺寸跨度较大相矛盾的问题,研究了跨尺度零件的位姿检测技术,基于高、低倍显微视觉单元研制了自动装配系统,系统采用模块化体系结构及先看后动的装配控制模式.提出局部特征拼接法实现了跨尺度零件的定位测量,使用标定尺对系统坐标系之间的误差角进行了标定,采用参考基准法辅助对显微视觉单元切换后的装配基准进行定位.设计测试模板对系统测量精度进行了验证,结果显示高倍显微视觉单元的同轴度测量精度优于1.5 μm,平行度精度优于1μm.利用研制的装配系统进行了装配实验,实验结果表明,关键零件的装配精度满足工艺要求.该装配系统可稳定、可靠地完成跨尺度微小型零件的自动装配.     

微流控芯片制作及电特性研究

采用热压和键合的方法制作玻璃和有机聚合物(PMMA)芯片,对玻璃和PMMA芯片在高压直流电场作用下的伏安特性进行了研究和分析。实验表明,玻璃芯片的伏安线性区域为1100V,PMMA芯片为700V,由于玻璃的导热性能优于PMMA,所以玻璃芯片的伏安线性区域大于PMMA芯片。在此线性段内,根据基尔霍夫电流定律将芯片简化为等效电阻模型,研究了分离电压以及分离焦耳热对芯片分离效果的影响因素,为微流控芯片的优化设计提供了理论依据。