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第1章 聚合物微器件及其制造工艺简介1

1.1 聚合物微器件的发展现状1

1.2 聚合物微制造技术3

1.2.1 聚合物微结构成形技术4

1.2.2 聚合物微器件键合技术5

1.3 应用于聚合物器件制造的超声波技术12

1.3.1 超声波聚合物加工技术发展概述12

1.3.2 超声波用于聚合物微结构成形的研究16

1.3.3 超声波用于聚合物微器件键合封装的研究16

参考文献18

第2章 超声波作用下的聚合物产热机理20

2.1 聚合物超声波产热基本理论20

2.1.1 超声波产热机制概述20

2.1.2 聚合物材料的力学模型20

2.1.3 聚合物黏弹性产热机制30

2.1.4 聚合物摩擦产热机制33

2.2 超声波产热机理34

2.2.1 摩擦-黏弹性产热模型34

2.2.2 产热仿真结果与分析35

2.2.3 超声波产热温度场研究38

参考文献43

第3章 聚合物微结构超声波成形44

3.1 超声波微结构成形工艺概述44

3.1.1 超声波压印成形工艺流程44

3.1.2 超声波压印成形系统45

3.2 面向微流控芯片的超声波成形47

3.2.1 辅助支撑和增压结构设计47

3.2.2 微流控芯片硅模具制作49

3.2.3 超声波压印成形工艺50

3.2.4 辅助结构对压印效果的影响规律53

3.3 热辅助聚合物超声波压印成形55

3.3.1 热辅助装置55

3.3.2 单面微结构超声波压印成形56

3.3.3 双面微结构超声波压印成形58

3.3.4 基于能量模式的微结构超声波压印成形63

3.4 黏弹热触发聚合物超声波压印成形66

3.5 超声波成形过程缺陷形成机制及抑制67

3.5.1 背熔现象及抑制67

3.5.2 聚合物基片内孔隙产生机制及抑制69

参考文献71

第4章 聚合物微器件非熔融键合72

4.1 局部溶解性激活超声波键合72

4.1.1 聚合物的相似相溶原理73

4.1.2 局部溶解性激活超声波键合工艺74

4.2 热辅助超声波键合77

4.2.1 热辅助超声波键合机理77

4.2.2 面向超声波键合的热辅助系统78

4.2.3 热辅助超声波键合工艺79

4.2.4 多层芯片超声波键合84

4.2.5 纳米结构超声波键合88

参考文献92

第5章 微器件超声波熔融键合94

5.1 熔融超声波键合94

5.1.1 能量平衡结构设计95

5.1.2 配合式导能结构设计97

5.2 聚合物超声波熔融键合99

5.2.1 超声波熔融键合99

5.2.2 超声波熔融键合实验过程99

5.2.3 键合参数选取101

5.2.4 聚合物超声波熔融键合区温度场104

5.2.5 聚合物超声波熔融键合性能105

参考文献107

第6章 微小结构超声波封接的精密控制方法108

6.1 超声波精密封接系统108

6.1.1 超声单元109

6.1.2 驱动单元111

6.1.3 传感单元112

6.1.4 控制单元114

6.2 超声波精密封接方法115

6.2.1 基于压力传递效率在线检测的超声波精密封接方法116

6.2.2 基于压力自适应的超声波精密封接方法124

6.2.3 基于超声波传播效率反馈的超声波精密封接方法127

6.3 超声波精密封接中的微导能阵列134

6.3.1 针对微流控器件超声波精密封接的微导能阵列设计及制作135

6.3.2 微导能阵列尺寸因素对超声波封接的影响140

6.4 典型微小器件超声波封接145

6.4.1 聚合物微泵及微泵工作原理146

6.4.2 面向超声波封接的阀组结构设计147

6.4.3 聚合物微泵超声波封接149

6.4.4 微泵液体泵送流量测试150

6.5 本章小结152

参考文献153

附录154

附录A有限元计算模型的材料参数及初始条件154

附录B仿真策略154

附录C超声测温系统155

附录D温度对聚合物在溶剂中的溶解度的影响156