如: 型腔尺寸微小, 比表面积增大; 熔料流经微流道、型腔时凝结速度加快, 易导致填充不完全, 需要高的模具温度等。普通模具模温一般设置在 20四川 50℃，, 而微注射成形模具模温可达 60四川 180℃。为了满足高模 温的要求,同时尽量提高升温速率, 采用电热棒加热。热电偶( 铁/ 康铜) 、电热棒( 6mm) 与微注射成形机内部控制软件组成调温系统。如此高的模具温度,自然冷却势必会增大生产周期, 因此采用多通道水循环冷却。 
微注射成形模具的微型腔多为盲孔结构, 并且加工与配合精度很高, 依靠传统的分型面、 
结构间隙已无法充分排气。型腔里的气体如不能及时排出, 会造成热点、充填不足等缺陷, 为此设置了抽真空通路及相应的密封结构。另外, 由于微零件体积小、质量轻、壁薄, 其顶出不宜采用常规的机械顶出, 因而采用吸附装置来完成微型零件的脱模。 
2.2微模具型腔镶块的设计与制作 
图 2 为 微结 构 零 件 模 具 镶 块的 局 部 结 构cad 图, 其 微 结 构 型 腔 直 径 为 50 μm, 深 度 约250 μm 。微结构零件主体结构为常规尺寸, 因此其流道、浇口为常规尺寸。图 3 是微型零件模具镶块的局部结构 cad 图, 将型腔、流道与浇口置于同一硅片上。其最小型腔直径为 300 μm , 厚约300 μm 。微型零件是独立的微小零件, 需要微流道及浇口。该模具采用 500 μm * 300 μm 的矩形流道和30 μm * 300 μm * 100 μm 的矩形浇口。 
微型腔镶块制作工艺如下: ①根据零件 cad图制作掩模版, 在玻璃上镀一层 10nm 厚的铬薄膜, 根据原图定义出透光与不透光部分; ②硅片前处理, 通过脱脂、抛光、酸洗、水洗净化等方法加工硅表面, 提高光刻胶与硅片的黏着力; ③蒸铝, 在硅片上蒸镀一层厚 1μm 左右的金属铝薄膜; ④甩胶, 在附有铝薄膜的硅片上均匀涂敷一层正性光刻胶; ⑤曝光, 在涂 有光刻胶的硅片上覆盖掩模版, 利用波长为 350 m 的紫外光透过掩模版对光刻胶进行选择性照射; ⑥显影, 将曝光后的硅片浸泡于显影液中, 光刻胶被照部分溶于显影液而除 
去, 得到与掩模版相同的图形; ⑦去胶; ⑧icp 刻蚀, 利用等离子进行深槽刻蚀; ⑨去铝, 将铝保护膜腐蚀去除, 最终制得微型腔镶块局部结构。 
3 微注射成形实验与结果 
采用 babyplast 6/ 10 微注射成形机进行注射成形实验。成形机结构为双柱塞式, 塑化 
室内置大量钢球以提高塑化速率及塑化均匀性。合模力为 50kn, 最大注射压力为 265m pa, 注射柱塞直径为 10mm , 最大注射量为 4cm 。利用本实验设计制造的微型模具进行微注射成形实验,实验材料选用聚丙烯 
安装模具前对硅微型腔镶块进行超声清洗,去除加工过程中残留的污物, 尤其是模腔内部; 再用无水乙醇清洗硅片并吹干, 以免微型模腔内残留水分; 不要涂敷脱模剂。以上操作的目的除了防止注塑件被污染外, 主要是防止杂质进入微小型腔造成填充不足。 
熔融的聚丙烯粘度小、流动性好, 这是采用聚丙烯的主要原因之一。实验工艺参数与常规注射成形不同之处有: 注射压力较大, 模具温度较高,高的模具温度需要更长的加热、保压及冷却时间; 模具需要抽真空来满足微小型腔的填充。由于微结构型腔直径微小, 且为盲孔结构, 如果注射前不抽真空, 熔料充填微小模腔时空气被急速压迫而温度升高, 易导致底部熔料烧蚀, 并且微型腔填充不完全。为验证这种烧蚀现象, 同时分析模具温度、注射压力对微注射成形的影响, 注射前未进行抽真空, 并设定熔料温度不变, 模具温度与注射压力变化如表 1 所示。 
图 7 所示为微结构注塑件。材料聚丙烯, 注射熔 料温 度 220℃ , 模 具温 度 100℃ , 注 射 压力100m pa, 保压 10s, 微结构 部分为直径 50.4 μm、高度约 200 μm 的微圆柱。实验测得不同工艺参数下最小微圆柱径向尺寸偏差在- 1四川 0.5 μm 范围内, 微圆柱最大高度小于 220 μm, 高度方向偏差较大。其中模具温度低于 50℃时微圆柱径向尺寸小于型腔直径, 这是由于熔料在微小型腔内快速冷凝, 产生的收缩无法通过保压来弥补。这种模具温度下微圆柱最大高度约 150 μm , 除了熔料的快速冷凝外, 微型腔内的残余空气是导致填充不足的主 要原 因。当模 具温 度在 100 ℃左右时, 无保压或保压时间较短时微圆柱径向收缩; 当保压时间大于 10s、注射压力大于 100m pa 时, 微圆柱脱模后有微小的膨胀, 这是由于熔料是在较大的压力 下凝结 的; 这种模 温下微 圆柱高 度在200 μm 左 右, 仍没 有得到 完全 的填 充。实 验发现, 在模具温度、注射压力、保压时间都较大时, 容易出现脱模困难的现象, 其中一个原因就是上述膨胀现象, 另一个主要原因是微型腔没有脱模斜度, 因为 l iga、准 liga、离子蚀刻工艺加工的微型腔垂直度都很好, 很难使型腔壁产生斜度。 
对微圆柱高度填充情况进行了实验分析, 如图8 所示。模具温度对微圆柱高度影响较大, 微圆柱高度随模具温度的升高明显增加。注射压力对微圆柱高度的影响受模具温度的制约, 当模具温度较低时( 小于 50 ℃) , 微圆柱高度随注射压力的增加略有增大; 中等模具温度下( 80℃ ) , 随注射压力的增加 微 圆 柱 高 度 明 显 增 大; 在 高 模 具 温 度 下 
( 100℃ ) , 熔料流动性好且凝结速度较慢, 该压力范围几乎都可以达到极限高度, 因此注射压力对其影响也很小。 
图 9 所示 为 微型注塑件。材 料为 聚丙烯, 熔 料 温 度 220℃ ,模具 温度 100℃，压力 80m pa, 塑 件 为直径约 295 μm 、厚度约294 μm 的微圆片, 浇口宽 30 μm。对最小微圆片径向尺寸统计分析知, 其尺寸偏 差在 - 10四川3 μm 范围内。其中径向收缩除了前面提到的原因外, 微小的浇口也是一个主要原因, 即冷却过程中微小浇口中的熔料较型腔熔料冷凝较快, 因此型腔中熔料冷凝收缩后不能得到继续填充。可以通过提高模具温度, 降低模具冷却速度来减小径向收缩。微圆片模具可以通过分型面来排气, 填充完成后型腔内无残留气体, 因此厚度方向可以得到完全的填充。实验中应当避免前面提到的脱模后的膨胀现象, 因为微结构塑件的微小部分是固定在基片上的, 可以通过顶出基片带动微结构部分脱出, 而如果微型圆片与型腔壁间存在较大的压力, 将导致无法脱模。实验发现, 模具温度低于 50℃时熔料在微小流道中冷凝过快, 易造成无法继续填充, 如图 10 所示, 靠增加注射压力是无法保证微圆片填充完全的。 
结论 
本实验注射成形了微结构零件及微型零件, 通过分析不同工艺参数下微圆柱及微圆片的填充情况, 发现模具温度、注射压力及保压时间是影响微零件注射成形的关键因素。实验材料选用聚丙烯, 模具温度 在 80 四川 100℃之间，注射压力在120m pa 以上时微圆柱填充较好。微圆片的流道及浇口微小, 型腔填充需较长时间, 因此需要更长的保压时间。模具温度 100 ℃, 注射压力在 80mpa 以上时微圆片填充完好。微圆柱型腔的深宽比较大且为盲孔结构, 注射前模腔没有抽真空, 出现了填充不完全、微结构顶端部分烧蚀等缺陷。

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