基于电化学方法的微铜线拾取研究及仿真

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xgimi1985
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微操作技术主要是通过使用操作工具对操作对象进行拾取、转移、释放等操作的技术,它的发展制约着微制造领域的进步。目前微操作技术主要应用在微机电系统装配领域,比较常用的方法是使用操作工具对操作对象进行夹持。在操作过程中容易因夹持力过大损坏操作对象,释放时易受静电力等作用力影响导致失败。本文在分析现有操作方法的基础上,提出了一种基于电化学沉积的金属微构件操作新方法,该新方法主要是利用电化学方法产生金属沉积,通过金属沉积将操作工具移液管与操作对象结合为一体,然后通过微动平台控制移液管的运动实现对操作对象的拾取、释放等操作。
  首先分析现有主流操作方法存在的问题,提出了一种基于电化学的金属微构件操作方法,对该方法的可行性进行分析。随后针对拾取、释放操作进行建模与受力分析,从理论上验证该方法的可行性。
  针对环境相对湿度对电化学沉积的影响问题,使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对此进行仿真分析,找出最佳的进行实验的环境条件。在此基础之上,针对电化学沉积过程中的电流密度、电解液浓度影响因素,建立电化学沉积仿真模型并进行仿真研究,找出不同电流密度、电解液浓度与沉积速率之间的关系。
  针对电化学沉积速率与电流密度、电解液浓度之间的关系难以用数学表达式来确定的问题,使用BP神经网络建立它们之间的映射关系。然后以确定的电化学沉积速率为目标值,利用遗传算法对各个影响因素进行优化,找出最为理想的电流密度、电解液浓度参数值。
  对拾取过程中的影响因素进行分析,使用ABAQUS有限元仿真软件对电化学沉积完成后的拾取操作进行有限元仿真,研究拾取操作过程中移液管管嘴与微铜线接触处的金属沉积的应力变化情况以及拾取过程中移液管管嘴处的应力变化情况。通过仿真,可以证明该方法能够进行实际的拾取操作。
  
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