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微流控芯片注塑成型工艺规范的试验研究与质量预测

庞中华

   常规注塑成型工艺及理论已经很成熟,而随着科技发展对微注塑件的需求和微注塑成型技术的发展,微注塑成型的理论和工艺研究变得尤为重要。解决微注塑件成型中的缺陷问题并建立较为系统的工艺规范成为亟需解决的问题。 本课题以一种典型的微结构塑件——微流控芯片为对象开展研究。微流控芯片的注塑成型兼有常规注塑成型和微注塑成型的特性。如何解决微流控芯片的成型缺陷,如微通道复制不完整、表面波纹、溢料飞边、翘曲变形等,是本文的研究重点。为此首先对微通道宽度分别为50μm、70μm的两种微流控芯片进行研究。通过改进模具设计结构,对微流控芯片做大量注塑成型试验并加以理论分析,找出避免或减少成型缺陷的方法,特别是提高微通道复制度的方法,从而制定出一套微流控芯片注塑成型工艺规范。 其次,针对具有不同宽度微通道的其他规格的微流控芯片,相应设计制作了模具,在已制定的工艺规范基础上安排正交试验,对微通道宽度为30μm、80μm和100μm的3种微流控芯片成型进行分析研究,从而找出模具温度、冷却时间、保压时间、注射压力对微流控芯片成型质量的影响程度,进一步验证注塑成型工艺规范对控制微通道即微流控芯片成型质量的适用性。 其三,为减少后续键合的工作量,在注塑成型时成型微流控芯片盖片上的储液池,采用定模先抽芯机构,设计制造了微流控芯片基片、附有储液池的盖片一体化成型模具,并将注塑成型工艺规范应用于此,得到了合格的制品。 在此基础上运用决策树分类方法,以工艺参数中的模具温度、保压时间、冷却时间、注射压力为输入,以实际测得的微流控芯片微通道宽度为输出,创建决策树训练样本和测试样本,通过SPSS中C&R Tree模型进行训练和测试。直到决策树的拟合精度满足使用要求,以此模型预测微通道的开口宽度与试验值比较,误差较小,因此建立的决策树分类方法是可行的。 本文还将热流道技术用于微流控芯片的注塑成型,经试验验证:在相同工艺参数下也可以得到高质量的微流控芯片。同时表现出省料、省时、熔体注射压力损失小等优点。 在多方面验证下,本文制定的微流控芯片注塑成型工艺规范可用于指导微流控芯片的实际生产。……   
[关键词]:微注塑成型;微流控芯片;微通道;工艺规范;预测
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2010年
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