大行程微點(diǎn)膠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析

李 玄，丁冰曉，周雙武，李楊民

(1.吉首大學(xué) 物理與機(jī)電工程學(xué)院，湖南 吉首 416000；2.香港理工大學(xué) 工業(yè)與系統(tǒng)工程系，香港 999077)

隨著微納米技術(shù)和材料科學(xué)的興起和迅猛發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)、微制造、微操作、微裝配等技術(shù)領(lǐng)域的研究不斷取得進(jìn)步[1-4]。微膠接作為微裝配技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的連接方式，在生命科學(xué)[5]、電子封裝[6]、快速制造[7]等尖端領(lǐng)域有著重要的地位。

目前，膠液的微量噴射多采用精度高、響應(yīng)快的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和一體化柔順機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。面向常規(guī)的封裝要求，點(diǎn)膠頻率不得小于100 Hz，推桿行程范圍為0～300 μm[8-9]。近年來，國內(nèi)外專家學(xué)者對微點(diǎn)膠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析做了許多有益探索。史亞莉等[10]設(shè)計(jì)了一種3D半自動(dòng)裝配點(diǎn)膠系統(tǒng)，基本滿足末端直徑10 μm 的微管和孔徑12 μm的微球裝配和膠接要求。韓萌萌[11]設(shè)計(jì)了一種基于壓電原理的微點(diǎn)膠機(jī)構(gòu)，仿真結(jié)果表明機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)皮升(pL)級點(diǎn)膠量。陳從平等[12]研究了點(diǎn)膠微通道結(jié)構(gòu)參數(shù)對膠體擠出過程影響的規(guī)律，表明微通道結(jié)構(gòu)微參數(shù)的變化對膠體通過微通道時(shí)的壓力和流速有影響。胡俊峰等[13]設(shè)計(jì)了一種壓電式微點(diǎn)膠系統(tǒng)，采用橋式機(jī)構(gòu)和杠桿機(jī)構(gòu)將壓電陶瓷輸出位移放大，得到了系統(tǒng)的最大驅(qū)動(dòng)力、輸出位移和頻率特性，獲得了形成正常膠滴所需的條件。Nguon等[14]設(shè)計(jì)了一種精密液體分配閥，可實(shí)現(xiàn)高重復(fù)性和高精密地分配膠體。Deng等[15]設(shè)計(jì)了一種壓電式微噴射分配器，其針頭速度較傳統(tǒng)點(diǎn)膠機(jī)構(gòu)增大了1.8倍。……