静电诱导的高黏胶液微量分配技术与设备

徐征; 钱艳文; 秦少春; 王晓东; 徐晓羽

doi:10.37188/OPE.20212910.2386

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静电诱导的高黏胶液微量分配技术与设备

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2021-11-01

- 静电诱导的高黏胶液微量分配技术与设备
- Device and technique for high-viscous adhesive micro-dispensing with electrostatic induction
- 光学精密工程 2021年29卷第10期页码：2386-2392
- 作者机构：
  
  大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116085
- 作者简介：
  
  [ "徐　征（1973-），男，河南郑州人，博士，副研究员，1997年、2000年于吉林工业大学分别获得学士、硕士学位，2004年于大连理工大学获得博士学位，主要从事微纳集成制造的研究。E-mail： xuzheng@dlut.edu.cn" ]
  [ "钱艳文（1995-），女，江苏南通人，硕士研究生，2018年于南京工程学院获得学士学位，主要从事微纳流体方面的研究。E-mail： qyw@mail.dlut.edu.cn钱艳文（1995-），女，江苏南通人，硕士研究生，2018年于南京工程学院获得学士学位，主要从事微纳流体方面的研究。E-mail： qyw@mail.dlut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51975102)
- DOI：10.37188/OPE.20212910.2386
  中图分类号： TH706
- 收稿日期：2021-03-15，
  
  修回日期：2021-04-20，
  
  纸质出版日期：2021-10-15
- 稿件说明：
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徐征,钱艳文,秦少春等.静电诱导的高黏胶液微量分配技术与设备[J].光学精密工程,2021,29(10):2386-2392.

XU Zheng,QIAN Yan-wen,QIN Shao-chun,et al.Device and technique for high-viscous adhesive micro-dispensing with electrostatic induction[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(10):2386-2392.
徐征,钱艳文,秦少春等.静电诱导的高黏胶液微量分配技术与设备[J].光学精密工程,2021,29(10):2386-2392. DOI： 10.37188/OPE.20212910.2386.

XU Zheng,QIAN Yan-wen,QIN Shao-chun,et al.Device and technique for high-viscous adhesive micro-dispensing with electrostatic induction[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(10):2386-2392. DOI： 10.37188/OPE.20212910.2386.

摘要

针对微装配连接中高黏胶液微量分配的难题，研究了静电诱导加载与微力反馈转移技术与设备。通过静电力加载胶滴的仿真模型，计算分析了转印头距离胶面的初始高度、电流等参数对胶液加载转移过程的影响，结合力反馈转移胶滴的工艺，确定了微量高黏胶分配的技术指标和关键元件。设计了高黏胶液微量分配工艺流程，研制了微量胶液分配样机的硬件结构和控制软件。最后，以环氧树脂胶为样品进行胶液的微量分配实验，结果表明：通过调整液膜-转印头之间的高度和触发液桥拉断的阈值电流，可以控制加载胶滴和转移胶滴量，转移胶滴的半径可控制在96~193 μm，体积控制在0.43~2.81 nL，分配的胶滴半径的一致性误差为4%。该技术为解决皮升至纳升级高黏胶液的微量分配提供了新途径。

Abstract

To solve the problem of high-viscous adhesive micro-dispensing for micro-assemblies， the technology and equipment of electrostatic loading and force feedback are presented. With finite element modeling simulations， the influences of factors such as the initial height of the transfer head from the adhesive surface and current on the adhesive droplet-loading and transferring process were analyzed. The main specifications and key components for the dispensing process were determined， and the complete micro-dispensing process was constructed. Moreover， both the hardware framework and control software for the prototype machine were developed. Finally， micro-dispensing experiments for epoxy resin adhesive were performed to verify the performance of the device. Experimental results show that the volume and radius of the loading and transferring droplet can be controlled by the initial height and threshold current that trigger the breakup of the liquid bridge. The radius and volume of the transferred droplet can be controlled in the range of 96-193 μm and 0.43-2.81 nL， respectively. The consistency error of the final-transferred droplet is 4%. The novel method and device can significantly improve the performance of high-viscous adhesive micro-dispensing.

关键词

Keywords

references

DOUNKAL M K ， BHAN R K ， KUMAR N . A new improved vertical comb type differential capacitive sensing micro accelerometer using silicon-on-insulator wafer technology ［J］. Journal of Micromechanics and Microengineering ， 2020 ， 30 （ 10 ）： 105008 . doi: 10.1088/1361-6439/ab9b13 http://dx.doi.org/10.1088/1361-6439/ab9b13

ZHOU W ， LI F ， YU H J ， et al . Influence of adhesive non-uniformity on zero offset of micro accelerometer ［J］. International Journal of Modern Physics B ， 2017 ， 31 （ 31 ）： 1750242 . doi: 10.1142/s0217979217502423 http://dx.doi.org/10.1142/s0217979217502423

NAYFEH A H ， ABDEL-RAHMAN E M ， GHOMMEM M . A novel differential frequency micro-gyroscope ［J］. Journal of Vibration and Control ， 2015 ， 21 （ 5 ）： 872 - 882 . doi: 10.1177/1077546313491775 http://dx.doi.org/10.1177/1077546313491775

ZHU P ， XU Z ， WANG X D ， et al . Influence of initial distance between needle tip and substrate on contact dispensing of high-viscosity adhesive ［J］. International Journal of Adhesion and Adhesives ， 2018 ， 85 ： 23 - 28 . doi: 10.1016/j.ijadhadh.2018.05.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2018.05.005

胡俊峰，梁龙，赵永祥 . 基于柔顺机构的压电式微喷点胶系统设计与性能分析［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 9 ）： 1990 - 2001 . doi: 10.3788/ope.20192709.1990 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20192709.1990

HU J F ， LIANG L ， ZHAO Y X . Design and performance analysis of piezoelectric micro-spray dispensing system based on compliant mechanism ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 9 ）： 1990 - 2001 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20192709.1990 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20192709.1990

史亚莉，张文生，徐德，等 . 时间/压力型pL级微点胶技术［J］. 光学精密工程， 2011 ， 19 （ 11 ）： 2724 - 2730 . doi: 10.3788/OPE.20111911.2724 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20111911.2724

SHI Y L ， ZHANG W SH ， XU D ， et al . Time/pressure pL micro-bonding technology ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2011 ， 19 （ 11 ）： 2724 - 2730 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20111911.2724 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20111911.2724

KUSAKA Y ， MANAKA S ， ABE K ， et al . Experimental study on injecting highly viscous liquids by using a reciprocating needle dispensing system ［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2017 ， 90 （ 5/6/7/8 ）： 2243 - 2250 . doi: 10.1007/s00170-016-9538-8 http://dx.doi.org/10.1007/s00170-016-9538-8

DAVID J G . Introduction to Electrodynamics ［M］. Fourth Edtion . Cambridge University Press ， 2017 .

SENGUPTA R ， KHAIR A S ， WALKER L M . Electric fields enable tunable surfactant transport to microscale fluid interfaces ［J］. Physical Review E ， 2019 ， 100 （ 2-1 ）： 023114 . doi: 10.1103/physreve.100.023114 http://dx.doi.org/10.1103/physreve.100.023114

MIKEŠ P ， BAKER D A ， UHLIN A ， et al . The mass production of lignin fibres by means of needleless electrospinning ［J］. Journal of Polymers and the Environment ， 2021 ， 29 （ 7 ）： 2164 - 2173 . doi: 10.1007/s10924-020-02029-7 http://dx.doi.org/10.1007/s10924-020-02029-7

刘民哲，王泰升，李和福，等 . 静电场辅助的微压印光刻技术［J］. 光学精密工程， 2017 ， 25 （ 3 ）： 663 - 671 . doi: 10.3788/OPE.20172503.0663 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20172503.0663

LIU M ZH ， WANG T SH ， LI H F ， et al . Electrostatic field assisted micro imprint lithography technology ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2017 ， 25 （ 3 ）： 663 - 671 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20172503.0663 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20172503.0663

MARTIN J M ， DELANEY K T ， FREDRICKSON G H . Effect of an electric field on the stability of binary dielectric fluid mixtures ［J］. The Journal of Chemical Physics ， 2020 ， 152 （ 23 ）： 234901 . doi: 10.1063/5.0010405 http://dx.doi.org/10.1063/5.0010405

XU X Y ， XU Z ， WANG X D ， et al . Loading a high-viscous droplet via the cone-shaped liquid bridge induced by an electrostatic force ［J］. Langmuir ， 2021 ， 37 （ 7 ）： 2334 - 2340 . doi: 10.1021/acs.langmuir.0c03154 http://dx.doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c03154

ZHU P ， XU Z ， XU X Y ， et al . Squeezing dynamic mechanism of high-viscosity droplet and its application for adhesive dispensing in sub-nanoliter resolution ［J］. Micromachines ， 2019 ， 10 （ 11 ）： 728 . doi: 10.3390/mi10110728 http://dx.doi.org/10.3390/mi10110728

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