近年來,隨著微機電技術的迅速發(fā)展,微納尺度的打印技術被廣泛應用在各種微器件的制造上。然而,目前多數電噴射打印是通過減少打印噴嘴內徑來提高打印分辨率,這會導致噴孔易堵塞,同時也限制電噴射打印溶液的類型。為了解決這些問題,本文在傳統(tǒng)電噴射打印技術的基礎上設計了一種新型的基于硅針尖浸潤聚焦電噴射打印噴頭的結構,并對硅針尖上的液體浸潤及其電噴射行為展開了研究。(1)在傳統(tǒng)電噴射打印技術的基礎上,設計了硅針尖浸潤聚焦電噴射打印噴頭的結構;對所設計的硅尖打印噴頭結構的浸潤和電噴射行為進行了數值模擬,分析了液膜浸潤情況,詳細討論了打印溶液參數對液膜浸潤的影響;結合流體力學數值仿真和BoxBehnken法構建了打印溶液參數和打印液滴大小的響應面模型,獲得了打印溶液參數對打印液滴大小的影響規(guī)律。(2)為了制備出高質量的納米硅尖,以提高打印分辨率,首先探究了濕法各向異性刻蝕硅尖中刻蝕溫度對刻蝕硅尖形貌的影響,得到濕法刻蝕硅尖的刻蝕參數,制備出曲率半徑67nm的硅尖,并且成功集成到硅尖打印頭上。同時,利用濕法各向異性刻蝕制備出深度為50μm的硅杯儲墨池和寬度為878μm的十字梁槽作為供墨流道。然后,采用射頻...

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 微納尺度打印制造技術簡介
        1.1.1 熱氣泡噴墨打印技術
        1.1.2 壓電耦合噴墨打印技術
        1.1.3 常規(guī)電噴射打印技術
        1.1.4 新型電噴射打印技術
    1.2 本文研究內容的提出
    1.3 本文的研究內容和結構安排
2 硅尖打印頭結構設計及數值模擬
    2.1 COMSOL軟件和相場方法
    2.2 硅尖液膜受力分析
    2.3 電噴射打印控制方程
        2.3.1 流體運動方程
        2.3.2 電場方程
        2.3.3 界面追蹤方程
    2.4 仿真模型建立
        2.4.1 幾何建模和物理場的選定
        2.4.2 網格的劃分和物理場邊界條件的設定
    2.5 仿真結果分析
        2.5.1 毛細浸潤過程仿真分析
        2.5.2 硅尖電噴射過程仿真分析及實驗驗證
    2.6 本章小結
3 溶液參數對打印液滴大小的影響研究
    3.1 響應面參數分析方法
        3.1.1 樣本提取規(guī)則
        3.1.2 響應面分析中的回歸技術
    3.2 溶液參數的RSM模型
    3.3 溶液參數RSM模型結果與討論
        3.3.1 表面張力系數和動力粘度對打印液滴大小的影響
        3.3.2 動力粘度和相對介電常數對打印液滴大小的影響
        3.3.3 表面張力系數和相對介電常數對打印液滴大小的影響
    3.4 本章小結
4 硅尖打印頭制備工藝
    4.1 硅尖打印頭制備工藝選擇
    4.2 硅尖打印頭的制備
        4.2.1 硅杯及十字梁槽的制備工藝
        4.2.2 硅尖的制備工藝
        4.2.3 硅尖電極的制備工藝
    4.3 硅尖打印頭電極的表面改性工藝
        4.3.1 氧等離子體表面改性工藝
        4.3.2 紫外臭氧表面改性工藝
    4.4 硅尖打印頭引線焊接封裝
    4.5 本章小結
5 電噴射打印平臺系統(tǒng)搭建與打印測試
    5.1 電噴射打印實驗系統(tǒng)
        5.1.1 打印平臺設計要求與零部件的選型
        5.1.2 龍門式三維伺服平臺結構與控制系統(tǒng)
        5.1.3 精密三維打印平臺系統(tǒng)集成
    5.2 毛細浸潤過程實驗測試
    5.3硅針尖電噴射打印實驗
        5.3.1 打印溶液與實驗操作
        5.3.2 打印結果分析
    5.4 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：3837663