發(fā)布時間：2020-05-19 07:34

【摘要】：噴墨打印技術(shù)從最初局限于打印領(lǐng)域,已快速擴展到微電子、生物制藥、細胞打印等多個不同領(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。壓電式噴墨打印技術(shù)的出現(xiàn)為打印頭行業(yè)帶來了變革,其中打印頭振動板的研發(fā)是不容忽視的一環(huán),通過振動板振動為墨滴噴射提供充足的動力,合理的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計可為振動板實現(xiàn)高集成度等優(yōu)點,適當(dāng)?shù)墓に囘x擇將提高打印頭的壽命和振動性能,故本文以此為基點,結(jié)合國內(nèi)外研究文獻,對壓電式噴墨打印頭的振動板結(jié)構(gòu)展開研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)結(jié)合Comsol有限元軟件模擬和工藝條件,對結(jié)構(gòu)材料進行了選型,不斷對結(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)合實驗室實際條件,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板結(jié)構(gòu),并通過干濕法結(jié)合的方法最終完成了振動板的釋放。(2)確定好材料和工藝方案后,結(jié)合MEMS加工特點,提出振動板的整體化設(shè)計和加工方案,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結(jié)構(gòu),最后通過深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)釋放整體的硅杯。其中在工藝上進行了優(yōu)化,創(chuàng)新性的使用PDMS作為KOH腐蝕硅杯時的掩膜,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,去除作為掩膜的負性光刻膠時殘留膠膜問題,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,抗刻蝕比高的負性光刻膠為頂層膠膜,對底層膠膜進行了選擇,并對膠膜厚度和底層膠膜相對頂層膠膜的縮進距離進行了優(yōu)化,以達到最佳去除殘膠效果。(4)對壓電式噴墨打印頭的振動板進行激光多普勒振動測試,驗證了結(jié)構(gòu)的合理性和實用性;使用SU-8膠制作腔室層,完成打印頭一體化制造后,進行了噴墨測試,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP334.83

【參考文獻】

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本文編號：2670552