本文關(guān)鍵詞：功能材料薄膜在壓電噴頭中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 壓電噴頭 振動(dòng)板 保護(hù)層 SiN_x Parylene C

【摘要】：壓電噴墨技術(shù)是未來高精度打印的主要發(fā)展方向,作為壓電噴墨技術(shù)核心的壓電噴頭在圖文印刷、印制電路板、3D打印等工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。然而由于起步晚、工藝復(fù)雜等諸多方面的原因,國內(nèi)尚無具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壓電噴頭。本文針對(duì)功能材料薄膜在一種自主研發(fā)壓電噴頭中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。本文首先介紹了壓電噴頭的結(jié)構(gòu)、工作原理,闡述了薄膜殘余應(yīng)力的測(cè)量方法及其理論模型,對(duì)薄膜與基底結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量的十字切割法、劃痕法和垂直拉伸法及其理論進(jìn)行了探討。根據(jù)壓電噴頭振動(dòng)板的性能要求,選擇SiO2/SiNx復(fù)合薄膜作為振動(dòng)板,并通過模擬方法得到復(fù)合薄膜層中Si02層與SiNx層的最佳厚度比例。采用基底曲率法分別對(duì)Si02層和SiNx層的殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量。通過改變PECVD沉積SiNx薄膜的工藝參數(shù),將SiO2/SiNx復(fù)合薄膜振動(dòng)板的整體應(yīng)力降至最小基于壓電噴頭的防護(hù)要求,先后選用PZT、SiNx、BN303光刻膠和Parylene對(duì)壓電噴頭進(jìn)行防護(hù),并對(duì)其防護(hù)效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)PZT、SiNx和BN303光刻膠均不能對(duì)壓電噴頭進(jìn)行有效防護(hù),最終選取Parylene作為壓電噴頭的保護(hù)層。采用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證Parylene作為壓電噴頭防護(hù)層的可行性問題,研究結(jié)果表明：Parylene的臺(tái)階覆蓋性能強(qiáng),具有很好的耐腐蝕性能和耐熱性能,并能采用氧等離子體刻蝕的方法進(jìn)行圖形化,與壓電噴頭的制備工藝具有很好的兼容性。針對(duì)Parylene與基底結(jié)合強(qiáng)度不足的問題,采用不同方式對(duì)基底進(jìn)行預(yù)處理,利用垂直拉伸法測(cè)量Parylene與基底的結(jié)合強(qiáng)度,得到采用硅烷偶聯(lián)劑(KH570)預(yù)處理基底可以顯著提高Parylene與基底的結(jié)合強(qiáng)度。為了確定Parylene C保護(hù)層的沉積厚度,分別采用模擬和實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化分析,得到Parylene C保護(hù)層的沉積厚度在450 nm至1μm之間為宜。以ParyleneC的相對(duì)介電常數(shù)的變化為指標(biāo),對(duì)Parylene C保護(hù)層在墨水中的老化性能進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在短期內(nèi)墨水對(duì)Parylene C薄膜的性能影響不大。最后通過對(duì)所制備的壓電噴頭進(jìn)行墨滴噴射觀察,驗(yàn)證了Parylene C薄膜材料能夠?qū)弘妵婎^進(jìn)行有效防護(hù)。
【關(guān)鍵詞】：壓電噴頭 振動(dòng)板 保護(hù)層 SiN_x Parylene C
【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】：2015
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景與意義10-12
• 1.2 壓電噴頭及功能材料薄膜在器件中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 壓電噴頭技術(shù)的發(fā)展及其研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 功能材料薄膜及其在壓電噴頭中的應(yīng)用14-16
• 1.2.3 器件防護(hù)的研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 功能材料薄膜在壓電噴頭中應(yīng)用的相關(guān)理論18-27
• 2.1 壓電效應(yīng)與壓電材料18-20
• 2.1.1 壓電效應(yīng)18-19
• 2.1.2 壓電材料19-20
• 2.2 薄膜材料內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量與計(jì)算20-23
• 2.2.1 薄膜內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量方法20-21
• 2.2.2 薄膜內(nèi)應(yīng)力測(cè)量的理論研究21-23
• 2.3 膜基結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試方法及其理論模型23-26
• 2.3.1 十字切割法測(cè)量膜基結(jié)合強(qiáng)度23-24
• 2.3.2 劃痕法測(cè)量理論24-25
• 2.3.3 垂直拉伸法及其理論模型25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 功能材料薄膜在壓電噴頭振動(dòng)板中的應(yīng)用研究27-37
• 3.1 振動(dòng)板的材料選擇與制備工藝27-29
• 3.1.1 振動(dòng)板的材料選擇27
• 3.1.2 SiO_2的制備27-28
• 3.1.3 SiN_x的制備28-29
• 3.2 SiO_2/SiN_x復(fù)合振動(dòng)板的仿真優(yōu)化29-31
• 3.3 振動(dòng)板的殘余應(yīng)力分析優(yōu)化31-36
• 3.3.1 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理31-32
• 3.3.2 SiO_2/SiN_x復(fù)合振動(dòng)板的殘余應(yīng)力優(yōu)化32-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 壓電噴頭的防護(hù)與防護(hù)材料選擇37-49
• 4.1 壓電噴頭的防護(hù)37-38
• 4.2 無機(jī)材料薄膜用于壓電噴頭的保護(hù)層38-40
• 4.2.1 PZT薄膜用于壓電噴頭的保護(hù)層38-39
• 4.2.2 SiN_x薄膜用于壓電噴頭的保護(hù)層39-40
• 4.3 聚合物材料薄膜用于壓電噴頭的保護(hù)層40-41
• 4.4 Parylene薄膜介紹41-45
• 4.4.1 Parylene薄膜的分類41-42
• 4.4.2 Parylene薄膜的制備42-45
• 4.5 Parylene的性能分析實(shí)驗(yàn)45-48
• 4.5.1 Parylene沉積的敷形性實(shí)驗(yàn)45-46
• 4.5.2 Parylene的接觸角測(cè)量46-47
• 4.5.3 Parylene薄膜的耐腐蝕性能研究47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 5 Parylene在壓電噴頭防護(hù)中的應(yīng)用研究49-75
• 5.1 Parylene C薄膜的耐熱性能研究49-53
• 5.1.1 Parylene C的熱重分析實(shí)驗(yàn)49-51
• 5.1.2 Parylene C薄膜的差示掃描量熱分析實(shí)驗(yàn)51-53
• 5.2 Parylene薄膜的圖形化方法研究53-60
• 5.2.1 Parylene薄膜圖形化方法的選擇53-54
• 5.2.2 Parylene的圖形化刻蝕工藝54-56
• 5.2.3 氧等離子體對(duì)Parylene進(jìn)行圖形化的刻蝕機(jī)理56-57
• 5.2.4 刻蝕參數(shù)對(duì)Parylene刻蝕速率的影響57-59
• 5.2.5 光刻膠掩膜旋涂厚度的確定59-60
• 5.3 Parylene與基底結(jié)合強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究60-65
• 5.3.1 提高Parylene與基底結(jié)合強(qiáng)度的方法研究61-62
• 5.3.2 Parylene與基底結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量62-65
• 5.4 Parylene C保護(hù)層沉積厚度的優(yōu)化65-70
• 5.4.1 模擬仿真66-67
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試67-70
• 5.5 Parylene C保護(hù)層的老化實(shí)驗(yàn)分析70-72
• 5.6 噴墨測(cè)試分析72-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳清鑫;陳光紅;于映;羅仲梓;;PECVD法生長氮化硅工藝的研究[J];功能材料;2007年05期

2 王玉林,鄭雪帆,陳效建;低應(yīng)力PECVD氮化硅薄膜工藝探討[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;1999年04期

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本文編號(hào)：1110228