推荐使用约束橡胶层压 (CRL) 来制造精密微流控器件，因为它解决了制造复杂多层陶瓷结构固有的关键结构挑战。通过在标准液压机中引入受限的高强度橡胶块，该技术创建了一个“伪等静压”环境，均匀分布力，确保高质量的粘合，而不会压碎精密的内部特征。
核心要点：传统的单轴压制由于受力不均，经常会破坏微流控器件的内部腔体。CRL 通过利用受限橡胶的粘弹性特性来适应复杂形状，提供均匀的支撑，防止通道塌陷和分层，从而减轻了这种影响。
约束橡胶层压的力学原理
创建伪等静压
CRL 的根本优势在于它能够使用标准的实验室液压机模拟等静压。
在此过程中，受限的高强度橡胶块放置在压机平板之间。由于橡胶受到限制，在受压时无法向外膨胀，迫使其多方向而非仅垂直方向分布压力。
利用粘弹性变形
CRL 的成功在很大程度上依赖于橡胶材料的粘弹性变形。
与刚性金属平板不同，橡胶创建了一个柔性界面，可以变形以匹配低温共烧陶瓷 (LTCC) 的表面轮廓。这使得压力能够均匀施加，即使在具有台阶、不平坦地形或复杂表面轮廓的结构上也是如此。
解决制造缺陷
减轻腔体塌陷
微流控制造中的主要失效模式之一是在层压阶段压碎内部通道（腔体）。
CRL 有效地减轻了腔体塌陷，因为橡胶从所有侧面均匀地支撑结构。伪等静压效应确保压力不会集中在空心区域，从而保持微通道的完整性。
防止分层
在层与层之间实现气密密封对于微流控器件的功能至关重要。
CRL 通过在整个表面区域施加一致的压力，确保多层生带具有良好的粘合性。这种均匀性消除了传统刚性压制方法经常留下的薄弱点和气穴，显著降低了分层的风险。
传统方法的局限性
单轴压制的弊端
要理解 CRL 的价值，必须了解它所取代的方法：传统的单轴压制。
单轴压制沿一个方向（自上而下）施加力，这会产生应力集中。在复杂的微流控器件中，这种定向力经常导致结构变形和粘合不均，使其不适用于精密应用。CRL 专门设计用于克服这些刚性限制。
为您的目标做出正确选择
在确定 LTCC 器件的制造工艺时，请考虑设计的复杂性。
- 如果您的主要关注点是复杂的内部几何形状： CRL 至关重要，因为其粘弹性支撑可以防止复杂微通道的变形和塌陷。
- 如果您的主要关注点是器件的可靠性： CRL 是更优的选择，因为它能促进均匀粘合，降低烧结或运行过程中层分离（分层）的可能性。
通过采用约束橡胶层压，您将从一种蛮力工艺转变为一种精密控制工艺，确保复杂微流控结构的高成品率。
总结表：
| 特征 | 传统单轴压制 | 约束橡胶层压 (CRL) |
|---|---|---|
| 压力分布 | 定向（自上而下） | 伪等静压（多方向） |
| 腔体完整性 | 塌陷/压碎风险高 | 保护精密的内部通道 |
| 表面适应性 | 仅刚性、平面接触 | 柔性粘弹性轮廓匹配 |
| 粘合质量 | 粘合不均风险 | 均匀气密密封 |
| 失效模式 | 应力集中 | 层间一致支撑 |
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参考文献
- Yannick Fournier. 3D Structuration Techniques of LTCC for Microsystems Applications. DOI: 10.5075/epfl-thesis-4772
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
