微注塑成型技術四大組成部分發展現狀分析

據了解，傳統的、宏觀上的注塑成型技術在理論及工藝上已經發展得比較成熟，但微注塑成型技術及其相關研究仍處于起步階段。由于微注塑成型技術的研究涉及到很多相關領域，如微流變學、微流體力學、微傳熱學、聚合物的微觀流動形態學等，且這些相關領域的理論和技術本身都還很不成熟，因此尚未形成能夠指導微注塑成型技術的理論和方法。

微注塑成型技術四大組成部分發展現狀分析

而隨著微機電系統(MEMS)的迅猛發展，又迫切需要復雜微塑件或微注塑封裝技術在微機械系統中發揮重要作用，因此對微注塑成型技術的進一步深入研究至關重要。與傳統的注塑成型技術一樣，微注塑成型技術包括微注塑成型機、微注塑成型模具、微注塑成型材料、微注塑成型工藝四個方面。以下為這四個方面的發展現狀：

微注塑成型機的研究現狀

具體的微注塑機的發展現狀前節已經作了介紹。德國Aachen大學的IKV研究所一直從事注塑成型及其模具技術的研究，他們新近研制了一種高技術含量的微注塑成型概念機，獲得了比Microsystem50更小的注射量。這種微注塑機技術代表了目前最新的研究進展，它仍采用螺桿預塑化和柱塞注射單元分離式設計，只是注射推桿的直徑由Microsystem50型的Ф5mm減小到Ф2mm,其注射量可在5mg-300mg范圍內變化。

微注塑成型模具

在制造技術方面，由于微注塑成型模具的成型尺寸微小、加工精度高，傳統的模具制造方法已不能滿足其要求。目前主要應用以下制造技術來加工微注塑模具。

① LIGA技術

LIGA技術起源于德國，它是1986年由德國卡魯塞爾(Karlsruhe)核技術研究中心微結構研究所的W.Ehrfeld教授及其同事為了分離鈾同位素而首先開發出來的。LIGA技術以三個主要工藝為基礎:射線蝕刻、電鑄成型、注塑復制。由于LIGA技術可加工任意復雜的圖形結構，制造出具有高深寬比的超微細元件，加工精度高，可達亞微米級，因此它己經成為微型模具制造中的一種常用方法。

② 微銑削加工技術

為了提高其加工精度，研究者們在不斷地改進傳統的銑削加工技術。德國亞深的Fraunhofer產品技術研究所(IPT)和美國Fraunhofer機械制造技術改造中心設計了一種特殊的微型銑削加工機床，該機床帶有氣動軸承和主軸，在切削加工中，氣動軸承和主軸傳送切削刀具的運動更加穩定，每次傳送切削刀具的步距在30納米以內。

③ 激光加工技術

激光加工是一種既快捷又精密的微機械加工技術，它是一種脈沖工藝，在該工藝中光波脈沖可調至10ns-100ns.激光加工精度可達士um，制品尺寸可小至10um。激光加工技術可加工任何金屬，甚至碳鎢化合物，并能獲得很高的表面精度。

④ 微細放電加工技術(EDM)

美國的微型工業模具公司(MTD)功是應用EDM技術進行微型模具制造的先驅，該公司的數控EDM機床可以提供小至1.5um的步距進給，使用直徑從0.25mm到25um的黃銅和鍍鋅的金屬絲。MTD曾成功地制造出一種用于生產的大小為1.52X0.038mm、重量只有0.13mg塑件的微型模具，該模具的澆口尺寸小至0.05mm，型芯直徑只有0.11mm。德國亞深的IPT與瑞士的Agie合作開發了直徑只有20um的金屬絲。日本東京大學開發的微細電火花加工機床可以加工5um左右的細軸和微孔。

微注塑成型材料

由于微注塑成型中流道及型腔尺寸非常微小，因此用于微注塑成型加工的材料要求具有粘度低、機械性能高、快速固化、流動性好、固化溫度差值小、尺寸穩定性好等性能, 現階段常用的微注射成型聚合物原料主要有PMMA、PC、PA、POM、PSU、PEEK、LCP、PE及PA12- C 等。但現有的聚合物材料很少能同時兼顧所有的成型與使用性能的要求, 因此用具有微小尺寸的填料填充基體, 通過加入特殊助劑的方法使物料更適合微注射成型。當填料為同樣數量的超細氧化鋯粉,并在較好的充模能力與高生坯穩定性。

微注塑成型工藝

當微注射成型機、微注射成型模具及成型材料確定后，微注射成型工藝就成為保證微型塑件成型質量的重要因素。與傳統的注射成型工藝類似，目前國內外對微注塑成型工藝的研究也包括注射壓力、注射速度、成型溫度和時間等工藝參數，但是傳統注射成型的工藝條件并不完全適合于微注射成型，各工藝參數及其交互作用對成型的影響規律是目前微注射成型技術研究中的一大熱點。

總之，微注塑成型機發展過程很快，德國在此方面的研究起步最早，美國、日本緊隨其后。我國目前有清華大學微納米中心、上海交通大學微納米研究院、大連理工大學精密與特種加工教育部重點實驗室、中科院力學所和中南大學模具技術研究所對流體流動行為、微流體實驗技術及微注塑成型機理進行了一些卓有成效的研究探討;蘇州大學，哈爾濱工業大學等一些高校也正在進行一些相關研究。