本文關(guān)鍵詞：微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造工藝研究

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【摘要】：噴墨打印技術(shù)是一種非接觸式的打印技術(shù),以其低成本、耐用度高、小型化、可控性高與高精密制造等特點,而使其在多個領(lǐng)域的應(yīng)用中占有很大的優(yōu)勢�，F(xiàn)今,噴墨打印技術(shù)的一個重要分支——壓電式噴墨打印技術(shù),以便于微型化制造、可批量化生產(chǎn)、壽命長和墨液性能要求低等優(yōu)勢,而被廣泛應(yīng)用于電子制造業(yè)、生命科學(xué)、快速成型技術(shù)與其他領(lǐng)域,即說明了壓電式噴墨技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的巨大研究價值。然而,國內(nèi)壓電式噴墨技術(shù)的研究主要是針對噴墨技術(shù)理論進(jìn)行研究,而在噴墨應(yīng)用方面的研究仍采用國外的噴墨打印噴頭。本文立足于非接觸陣列式的噴墨打印技術(shù)的一個重要分支——壓電式噴墨打印技術(shù),著眼于國內(nèi)對微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造的研究不足,圍繞著微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)設(shè)計、MEMS工藝制造優(yōu)化和墨滴噴射測試三個方面開展了相應(yīng)的研究。首先,研究了壓電式噴墨結(jié)構(gòu)所涉及的理論模型,而設(shè)計了一種微型壓電式噴墨打印頭結(jié)構(gòu)；結(jié)合MEMS技術(shù)設(shè)計了工藝流程,通過MEMS制造工藝優(yōu)化而制造微型壓電噴墨打印頭結(jié)構(gòu)。并且,采用激光多普勒振動測試振動元件,而闡述制造工藝優(yōu)化的重要性。為了驗證微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造的可行性,進(jìn)行了墨滴噴射測試。本文所涉及的研究內(nèi)容包括：(1)通過對壓電式噴墨打印技術(shù)所涉及的壓電理論與墨滴噴射原理進(jìn)行研究,對比Epson壓電噴墨結(jié)構(gòu),而設(shè)計了一種微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)。并且,介紹了微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)所涉及的理論模型。(2)基于MEMS相關(guān)技術(shù)設(shè)計了微型噴墨結(jié)構(gòu)的制造工藝流程,使用相關(guān)的MEMS技術(shù)及測量技術(shù),且對結(jié)構(gòu)材料和工藝實驗設(shè)備進(jìn)行了選擇。采用實驗優(yōu)化后MEMS制造工藝,制備了微型壓電噴墨打印頭結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)材料如下：選取硅為結(jié)構(gòu)基體,干氧1um/SiO2薄膜為絕緣彈性層,濺射30nm/Ti和200nm/Pt為下電極金屬,制備1um/PZT為壓電薄膜,濺射200nm/Pt為上電極,沉積1um/聚對二甲苯材料為保護(hù)層,干法刻蝕釋放振動板,鍵合工藝制備SU8膠的腔室結(jié)構(gòu)。(3)為了提高微型壓電噴墨打印頭的分辨率,采用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕硅基溝槽釋放振動元件,優(yōu)化刻蝕工藝,選用刻蝕鈍化時間比分別為9s/2s、11s/2s (C4F8下電極射頻功率為40W)和11s/2s (C4F8下電極射頻功率為0W)的三步刻蝕工藝,刻蝕寬度為150gm、深度為300μm的直壁硅基溝槽及底部極少過刻量的Si02薄膜。(4)墨滴噴射測試的實現(xiàn),驗證了微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造工藝的可行性。
【關(guān)鍵詞】：微型壓電噴墨結(jié)構(gòu) MEMS制造技術(shù) 干法刻蝕技術(shù) 墨滴噴射
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP334.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 國外噴墨打印技術(shù)發(fā)展概述9-16
• 1.1.1 噴墨打印技術(shù)的理論發(fā)展9-10
• 1.1.2 噴墨打印技術(shù)的分類10-16
• 1.2 國內(nèi)噴墨打印技術(shù)概述16-17
• 1.3 噴墨打印技術(shù)的應(yīng)用17-18
• 1.3.1 電子制造業(yè)的應(yīng)用17
• 1.3.2 生物組織的應(yīng)用17-18
• 1.3.3 快速成型技術(shù)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用18
• 1.4 研究內(nèi)容18-20
• 2 微型壓電噴墨的結(jié)構(gòu)設(shè)計20-26
• 2.1 壓電效應(yīng)及本構(gòu)方程模型20-21
• 2.2 微型壓電式噴墨結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案21-25
• 2.2.1 墨滴噴射原理22-23
• 2.2.2 壓電式噴墨結(jié)構(gòu)的設(shè)計及理論模型23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3. 微型壓電式噴墨結(jié)構(gòu)的制造26-44
• 3.1 MEMS技術(shù)概述26-27
• 3.2 微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)的制造工藝流程設(shè)計27-28
• 3.3 噴墨結(jié)構(gòu)制造工藝的原理及設(shè)備28-34
• 3.3.1 光刻技術(shù)28-29
• 3.3.2 二氧化硅薄膜制備29-30
• 3.3.3 金屬材料薄膜的制備30-32
• 3.3.4 聚合物薄膜制備32
• 3.3.5 刻蝕技術(shù)32-33
• 3.3.6 測試設(shè)備33-34
• 3.4 微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造的工藝優(yōu)化34-43
• 3.4.1 基底材料選取及預(yù)處理34-35
• 3.4.2 振動材料選取與制備35-36
• 3.4.3 下電極圖形制備36-37
• 3.4.4 壓電薄膜制備37-38
• 3.4.5 上電極圖形制備38-39
• 3.4.6 保護(hù)層制備39-40
• 3.4.7 釋放振動板40-41
• 3.4.8 腔室結(jié)構(gòu)的制備41-42
• 3.4.9 微型壓電噴墨打印頭結(jié)構(gòu)的制備42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4. 干法刻蝕硅基溝槽的工藝優(yōu)化44-54
• 4.1 DRIE的刻蝕原理44-46
• 4.2 硅基溝槽刻蝕的實驗及設(shè)備46-48
• 4.3 刻蝕鈍化時間比與兩步刻蝕工藝的優(yōu)化48-50
• 4.4 硅基溝槽尺寸的優(yōu)化50-51
• 4.5 C_4F_8下電極射頻功率的優(yōu)化51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 5 微型壓電噴墨頭的振動與噴墨測試54-59
• 5.1 激光多普勒振動測試54-56
• 5.2 噴墨測試56-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 羅志偉;趙小雙;羅瑩瑩;李志紅;;微滴噴射技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué));2015年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王樂樂;新型壓電式噴墨頭的數(shù)值仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2014年

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本文編號：659379