基于表面张力的复合微组装技术研究

摘要

微组装在微纳机电系统集成、柔性可拉伸电路及微型传感器制造等领域占据重要地位,然而,在微纳尺度下,由于尺度效应,重力不再起决定性作用,与面积相关的力占据主导地位,导致微器件难以释放及精准定位.提出一种结合机器人微组装与表面张力自组装技术的复合微组装方法,采用机器人微组装技术完成芯片的快速初次定位,利用表面张力自组装技术实现微芯片与基底之间的高精度自对齐.建立了表面张力自组装的仿真模型,研究了芯片与基底之间的错动量、液滴体积对液桥表面自由能和自组装恢复力的影响,结果表明液桥表面自由能及自组装恢复力随错动量和液滴体积的增加而变大.通过实验研究了液滴体积、芯片与基底之间的错动量对自组装成功率和自组装时间的影响,结果表明当错动量在50~500μm范围内,液滴体积在30~110 nL范围内时,自组装成功率可达100%.该方法结合了高速机器人微组装技术以及高精度表面张力自组装技术的优势,为同时实现高效、高精度的微机电系统集成及柔性电路制造等应用领域提供了新方法.