【摘要】：噴墨打印技術(shù)從最初局限于打印領(lǐng)域,已快速擴(kuò)展到微電子、生物制藥、細(xì)胞打印等多個(gè)不同領(lǐng)域,在技術(shù)層面產(chǎn)生巨大變革,打印頭的關(guān)鍵指標(biāo)如DPI(dots per inch)、墨滴體積、噴墨量、噴射速度、噴墨功率等得到良好的改進(jìn)和優(yōu)化,使如今的噴墨打印設(shè)備具有穩(wěn)定性好、噴射速度快、功耗低、分辨率高、墨滴易于控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。壓電式噴墨打印技術(shù)的出現(xiàn)為打印頭行業(yè)帶來(lái)了變革,其中打印頭振動(dòng)板的研發(fā)是不容忽視的一環(huán),通過(guò)振動(dòng)板振動(dòng)為墨滴噴射提供充足的動(dòng)力,合理的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)可為振動(dòng)板實(shí)現(xiàn)高集成度等優(yōu)點(diǎn),適當(dāng)?shù)墓に囘x擇將提高打印頭的壽命和振動(dòng)性能,故本文以此為基點(diǎn),結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn),對(duì)壓電式噴墨打印頭的振動(dòng)板結(jié)構(gòu)展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)結(jié)合Comsol有限元軟件模擬和工藝條件,對(duì)結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了選型,不斷對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化;比較了各種制備工藝加工出的材料特性,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件,選擇最適合的加工工藝。采用100晶向的四英寸硅片為基底,確定了以鉑金(Pt)為上下電極、二氧化硅(SiO_2)為彈性層、鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜為壓電元件的一體化振動(dòng)板結(jié)構(gòu),并通過(guò)干濕法結(jié)合的方法最終完成了振動(dòng)板的釋放。(2)確定好材料和工藝方案后,結(jié)合MEMS加工特點(diǎn),提出振動(dòng)板的整體化設(shè)計(jì)和加工方案,首先利用濕法腐蝕釋放大部分硅杯,然后制備好正面的振動(dòng)結(jié)構(gòu),最后通過(guò)深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)釋放整體的硅杯。其中在工藝上進(jìn)行了優(yōu)化,創(chuàng)新性的使用PDMS作為KOH腐蝕硅杯時(shí)的掩膜,效果良好;調(diào)整氫氟酸緩沖液水浴溫度,控制氧化層的腐蝕均勻性和側(cè)蝕量等。(3)在王水腐蝕Pt后,去除作為掩膜的負(fù)性光刻膠時(shí)殘留膠膜問(wèn)題,創(chuàng)新性提出采用雙層膠工藝提高去除殘膠效果,以容易去除的正性光刻膠為底層膠膜,抗刻蝕比高的負(fù)性光刻膠為頂層膠膜,對(duì)底層膠膜進(jìn)行了選擇,并對(duì)膠膜厚度和底層膠膜相對(duì)頂層膠膜的縮進(jìn)距離進(jìn)行了優(yōu)化,以達(dá)到最佳去除殘膠效果。(4)對(duì)壓電式噴墨打印頭的振動(dòng)板進(jìn)行激光多普勒振動(dòng)測(cè)試,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的合理性和實(shí)用性;使用SU-8膠制作腔室層,完成打印頭一體化制造后,進(jìn)行了噴墨測(cè)試,成功噴射出體積為12pL的球狀墨滴,證明了一體化壓電式噴墨打印頭的可行性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP334.83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2670552