在生產(chǎn)更便宜的組件時，要有光！幸運的是，一個國際研究團隊開發(fā)了一種基于光的操作方法，可用于批量生產(chǎn)智能手機、計算機和其他設(shè)備的電子元件。當(dāng)然，生產(chǎn)這些組件的成本更低、速度更快的方法將使從服裝到家用電器的日常物品連接到互聯(lián)網(wǎng)變得更容易——在成本方面——從而推進物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。

在使用光電鑷子組裝一排焊珠后，研究人員凍結(jié)了液體并降低了壓力，因此凍結(jié)的液體將固體變成了氣體，從而使設(shè)備變干。接下來，他們加熱珠子以將它們?nèi)诤铣?a href="http://www.socialnewsupdate.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣連接。圖片來源：張帥龍。

根據(jù)光學(xué)學(xué)會 (OSA) 的說法，光阱利用光來保持和移動液體中的小物體，是一種用于組裝電子和光學(xué)設(shè)備的有前途的非接觸式方法。在《?光學(xué)快報》雜志上，蘇格蘭格拉斯哥大學(xué)微操作研究小組的研究人員?詳細介紹了他們使用稱為光電鑷子的先進光學(xué)捕獲方法組裝電觸點的方法。由于研究小組成員張帥龍開發(fā)的創(chuàng)新冷凍干燥方法，可以在不干擾組裝部件的情況下去除液體。 ?“這些光電鑷子形成的力被比作‘星際迷航’式的牽引光束，它可以在沒有任何物體接觸的情況下通過介質(zhì)移動物體，”顯微操作研究小組負責(zé)人Steven Neale說?！斑@讓人聯(lián)想到?jīng)]有機械臂的裝配線。相反，分立元件在光的圖案引導(dǎo)下幾乎神奇地組裝起來?！?/p>

為了演示該技術(shù)，研究人員將微型焊珠圖案與光電陷阱組裝在一起，去除液體，并加熱圖案以將焊珠融合在一起，形成電連接。焊珠旨在表明，在未來，這種微?？梢越M裝和融合以形成電連接。

“光電鑷子具有成本效益，并允許對粒子進行并行顯微操作，”張說?！霸瓌t上，我們可以同時移動 10,000 顆珠子。將此與我們的冷凍干燥方法相結(jié)合，可以創(chuàng)建一個非常便宜的平臺，適用于大規(guī)模生產(chǎn)?！?/p>

根據(jù)這項研究，這項新技術(shù)可以提供一種替代方法來制造連接當(dāng)今許多電子產(chǎn)品中的組件的電路板。目前，這些類型的設(shè)備是使用自動機器制造的，這些機器可以拾取微小的零件，將它們放在電路板上，然后將它們焊接到位。這個過程需要一個昂貴的電動平臺來定位電路板，以及一個昂貴的高精度機械臂來拾取微小部件并將其放置到設(shè)備上。隨著電子產(chǎn)品尺寸的縮小提高了精度要求，這些顯微操作系統(tǒng)的成本不斷增加。 ?“光電鑷子和冷凍干燥技術(shù)不僅可用于組裝焊珠，還可用于組裝各種物體，如半導(dǎo)體納米線、碳納米管、微型激光器和 microLED，”張說。“最終，我們希望使用該工具將電容器和電阻器等電子元件以及激光器和 LED 等光子設(shè)備組裝到一個設(shè)備或系統(tǒng)中?！?/p>

在使用光電鑷子組裝出直徑為 40 微米的市售焊珠圖案后，研究人員將光電鑷子裝置中的液體冷凍并降低周圍的壓力，使冷凍液體從固體直接變成氣體. 這種方法允許組裝的焊珠在去除液體后保持固定在原位。據(jù)研究人員稱，它可用于去除任何類型的光阱使用的液體，甚至可以去除聲波形成的陷阱。 ?除了將焊珠組裝成不同的線外，該團隊還演示了多個焊珠的平行組裝，并使用焊珠形成電氣連接。焊珠表現(xiàn)出強大的介電力，這意味著它們可以準(zhǔn)確快速地移動，從而可以非常有效地組裝結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，研究人員正在努力將他們基于實驗室的系統(tǒng)變成一個將光電鑷子和冷凍干燥過程結(jié)合在一個單元中的系統(tǒng)。他們還在開發(fā)一個軟件界面，以根據(jù)需要捕獲的粒子數(shù)量來控制光圖案的生成。

審核編輯 黃昊宇