העיקרון של טכנולוגיית הזרקה מדויקת של סיליקון נוזלי{{0}

טכנולוגיית מיקרו-הזרקה מדוייקת של סיליקון נוזלי היא תהליך ייצור-מתקדם המשלב הזרקה מסורתית עם התכונות של חומרי סיליקון נוזליים. הוא תוכנן במיוחד לייצור חלקי סיליקון בעלי ממדים זעירים, מבנים מורכבים ודרישות מחמירות.

הזרקת סיליקון נוזלי
I. סקירה כללית של עקרונות הליבה

עקרון הליבה של הזרקת סיליקון נוזלי מיקרו-בדיוק הוא כדלקמן: שני רכיבים (רכיב A ורכיב B) של סיליקון נוזלי נמדדים במדויק ומערבבים באופן אחיד בטמפרטורה נמוכה. לאחר מכן, באמצעות מערכת הזרקה מדויקת, הוא מוזרק לתוך חלל תבנית מחומם מראש,-בדיוק גבוה בלחץ נמוך. בתוך התבנית, הסיליקון עובר תגובה מהירה של גיפור (-קישור צולב) עקב חימום, הופך מנוזל לאלסטומר מוצק, וכך מתקבל המוצר הסופי.

ההבדל הגדול ביותר שלו מהזרקה תרמופלסטית מסורתית הוא שהחומר הוא נוזלי, לא מוצק, ותהליך הריפוי הוא תגובת קישור צולבת-כימית ולא שינוי שלב קירור פיזי.

II. מרכיבים ועקרונות מרכזיים של המערכת הטכנית

מערכת הזרקת מיקרו-שלמה שלמה של LSR כוללת בעיקר את מרכיבי המפתח הבאים:

1. מערכת האכלה ומדידה

עיקרון: חומרי LSR מאוחסנים ומועברים בנפרד כשני רכיבים, A (פולימר בסיס + זרז) ו-B (פולימר בסיס + חומר צולב), בדרך כלל בתופים או באמצעות מערכת שאיבה. זה נועד למנוע-הצלבות לפני שהם נכנסים למכונה.

מדידה מדויקת: משאבות מדידת ציוד דיוק- גבוהה או משאבות בוכנה משמשות לספק רכיבים A ו-B ביחס מדויק מאוד (בדרך כלל 1:1). דיוק המדידה קובע ישירות את היציבות הכימית והתכונות הפיזיקליות של המוצר הסופי.

2. מערכת ערבוב דינמית

עקרון: הרכיבים A ו-B שנמדדו במדויק מוזנים לתוך מערבל סטטי.

מיקסר סטטי: החלק הפנימי שלו מורכב מסדרה של אלמנטים ספירליים מיוחדים החותכים, מחלקים ומשלבים מחדש את זרימת הנוזל, ומשיגים ערבוב יסודי ואחיד של רכיבים A ו-B ללא כל חלקים נעים. האורך ועיצוב המבנה הפנימי של המיקסר מבטיחים ערבוב מלא.

3. יחידת הזרקה מדויקת

עקרון: גומי סיליקון נוזלי מעורבב אחיד מסופק לגליל ההזרקה. בורג או בוכנה מדויקים דוחפים את חומר הגומי מחזית החבית לתוך התבנית בטמפרטורה נמוכה (בדרך כלל נשמרת על ידי מערכת קירור מים, כגון 20-30 מעלות).

נקודות מפתח:

טמפרטורה נמוכה: מונע גיפור מוקדם של חומר הגומי בתוך החבית.

לחץ הזרקה נמוך: בשל הצמיגות הנמוכה ויכולת הזרימה המעולה של LSR, לחץ ההזרקה בדרך כלל נמוך בהרבה מזה המשמש בהזרקת פלסטיק. זה עוזר להגן על מבנה העובש המורכב והתוספות כגון שבבים.

בקרת דיוק: בקרת לולאה-סגורה מדויקת של תהליכי הזרקה, לחץ והחזקה בלחץ מבטיחה את השלמות והיציבות של מילוי חללים מיקרו-.

4. מערכת עובש-בטמפרטורה גבוהה

עיקרון: התבנית חיונית ליציקה; הוא מחומם לטמפרטורת הגיפור (בדרך כלל 150 מעלות - 200 מעלות).

שיטת חימום: חימום אחיד מושג בדרך כלל באמצעות מוטות חימום מובנים- או מערכת זרימת שמן חם/מים חמים.

עיצוב מיקרו-מבנה: חלל התבנית ומערכת הרצים מעובדים במדויק-(לדוגמה, ליטוש מראה, עיבוד מיקרו-לפריקה חשמלית של אלקטרודות), ומשיגים דיוק ממדי עד לרמת המיקרומטר. מערכות רץ קר נמצאות בשימוש נרחב כדי למנוע מהשרף להתמצק בתוך הרצים, ולהפחית את הפסולת.

עיצוב אוורור: בשל הנזילות הגבוהה של LSR והפוטנציאל להיווצרות גז במהלך ריפוי, תעלות אוורור מדויקות הן חיוניות כדי למנוע מגזים כלואים לגרום למחסור בחומר או להישרף במוצר.

5. אשפרה ופריקה

עיקרון: כאשר ה-LSR המעורב מוזרק לתבנית החמה, תגובת הקישור ההצלבה- מופעלת ומתמשכת במהירות. בתוך זמן הגיפור שנקבע, הסיליקון הנוזלי הופך לחלוטין לאלסטומר מוצק.

פירוק התבנית: לאחר היציקה, התבנית נפתחת, והמוצר המוגמר הזעיר נפלט דרך מערכת פליטה מדויקת (או באמצעות אוויר דחוס). בשל הגמישות של סיליקון, אפילו מבנים מורכבים קלים לפורקן.

III. שלבי זרימת תהליך

שילוב המערכות לעיל, זרימת התהליך היא כדלקמן:

1. הכנת חומרים ומדידה: רכיבים A ו-B נמשכים במדויק ממיכל החומר בטמפרטורות נמוכות באמצעות משאבות מדידה.

2. ערבוב: רכיבים A ו-B מעורבבים היטב במיקסר סטטי ליצירת תרכובת הזרקה הומוגנית.

3. הזרקה: ביחידת הזרקה מקוררת, בורג/בוכנה מזריק כמות מדודה של התרכובת המעורבת לתוך חלל התבנית המחוממת מראש במהירות נמוכה ובלחץ נמוך.

4. לחץ מילוי והחזקה: התרכובת ממלאת במהירות את כל החלל, כולל המיקרו-מבנה. שלב לחץ החזקה קצר מבטיח שהפרש הנפח הנגרם כתוצאה מהתכווצות-הצולבת יפוצה.

5. גיפור: התרכובת מוחזקת בתבנית-בטמפרטורה גבוהה למשך פרק זמן כדי להשלים את תגובת ההצלבה- והריפוי.

6. פתיחה ופליטת עובש: התבנית נפתחת, וחלקי הסיליקון המיקרו-יצוקים נפלטים.

7. חזרה על התהליך: כל המחזור חוזר על עצמו אוטומטית, כאשר התרכובת נשארת נוזלית ברץ הקר למחזור ההזרקה הבא.

IV. תכונות טכניות ויתרונות

דיוק ודיוק מימדים גבוהים במיוחד וחזרה: נהנה מדידה מדויקת, בקרת הזרקה ותהליך גיפור יציב.

יכולת שכפול פרטים מעולה: LSR עם צמיגות- נמוכה יכול לשכפל בצורה מושלמת מבנים ברמת מיקרון- על תבניות.

יעילות ואוטומציה גבוהה: זמן מחזור קצר מאפשר ייצור אוטומטי לחלוטין 24/7.

נקי וזיהום-ללא: LSR עצמו הוא חומר- רפואי, ללא תוצרי לוואי בתהליך, מה שהופך אותו למתאים לתחומים תובעניים כגון יישומים רפואיים ואופטיים.

יכולת אינטגרציה חזקה עם תוספות: יצוק בקלות יתר על גבי רכיבים מיקרואלקטרוניים (כגון שבבי חיישן) וחלקי מתכת.

V. אזורי יישום טיפוסיים

מכשירים רפואיים: מיקרו-קטטרים, שסתומים, אטמים, רכיבי אספקת תרופות, מכלולי מכשירים מושתלים.

מיקרו-אלקטרוניקה ואלקטרוניקה אופטו: איטום מודול מצלמה, עטיית עדשות אופטית, שרוולי איטום מחברים, עטיית חיישן MEMS.

אלקטרוניקה לרכב: איטום והגנה למיקרו חיישנים שונים.

מוצרי אלקטרוניקה: אטמים עמידים למים עבור מכשירים לבישים חכמים, רכיבים מיקרואקוסטיים (כגון דיאפרגמות רמקולים).

לסיכום, טכנולוגיית הזרקת מיקרו-סיליקון נוזלי היא טכנולוגיית ייצור מתקדמת המציגה בצורה מושלמת את המאפיינים המצוינים של סיליקון נוזלי בקנה מידה מיקרו על ידי שליטה מדויקת בחומרים, בטמפרטורה, בלחץ ובזמן. זהו אחד מתהליכי הליבה לייצור מוצרי מיקרו מודרניים-בדיוק ובאמינות-גבוהה.