噴墨打印技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢成為日常生活不可或缺的一部分,其應(yīng)用范圍日益擴大,從傳統(tǒng)的圖像打印擴展到柔性集成電路、電化學(xué)電池和生物芯片的打印等。噴墨腔室是壓電噴墨打印頭的重要組成部分,其制作工藝直接決定了墨滴的噴射質(zhì)量和效果,本文研究了結(jié)合光刻與鍵合工藝制作噴墨腔室的方法。主要研究內(nèi)容有:（1）依據(jù)材料特性和腔室制作要求對比分析了聚二甲硅氧烷、聚對二甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺和SU-8光刻膠等不同材料,最終選取物理化學(xué)性能優(yōu)良的SU-8光刻膠作為腔室制作材料,并提出一種結(jié)合光刻與熱鍵合工藝制作噴墨腔室的方案。（2）分析了壓電驅(qū)動器振動理論及流體理論,并結(jié)合COMSOL軟件模擬仿真優(yōu)化了噴墨腔室各部分的尺寸。本文設(shè)計的壓電噴墨打印頭腔室尺寸為:1000×120×140μm,限流部尺寸為:1500×35×140μm,噴孔為外徑20μm、內(nèi)徑30μm的倒錐孔,噴孔板厚度為40μm。（3）依據(jù)熱鍵合機理、交聯(lián)機理和聚合物力學(xué)性能確定了熱鍵合參數(shù);噴孔板的交聯(lián)程度直接決定其玻璃點溫度和楊氏模量,從而在熱鍵合過程中影響腔室變形率、鍵合強度和鍵合率,通過實驗對噴孔板的交聯(lián)程度進行了優(yōu)化。最終確定... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 噴墨打印的分類和發(fā)展
        1.1.1 噴墨打印的分類
        1.1.2 噴墨打印的發(fā)展
    1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀和研究意義
        1.2.1 國內(nèi)噴墨打印技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 研究意義
    1.3 噴墨腔室制作工藝研究現(xiàn)狀
        1.3.1 濕法刻蝕工藝
        1.3.2 微電鑄工藝
        1.3.3 犧牲層工藝
        1.3.4 干膜層壓工藝
        1.3.5 粘結(jié)工藝
    1.4 本文主要內(nèi)容
2 壓電噴墨打印頭腔室制作工藝方案
    2.1 腔室材料選擇
    2.2 壓電噴墨打印頭噴墨腔室制作工藝方案
        2.2.1 利用干膜層壓工藝制作壓電噴墨打印頭噴墨腔室工藝方案
        2.2.2 結(jié)合光刻和熱鍵合工藝制作壓電噴墨打印頭噴墨腔室方案
    2.3 本章小結(jié)
3 壓電噴墨打印頭噴墨腔室結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 壓電驅(qū)動器振動理論分析
        3.1.1 壓電原理
        3.1.2 PZT振動機理
    3.2 流體理論
        3.2.1 流體流態(tài)判斷
        3.2.2 流體動力學(xué)控制方程
    3.3 腔室結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.1 噴墨腔室仿真模型的建立
        3.3.2 噴孔板厚度優(yōu)化
        3.3.3 噴孔孔徑及類型優(yōu)化
        3.3.4 限流部結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
4 SU-8腔室鍵合工藝及參數(shù)研究
    4.1 聚合物鍵合機理
    4.2 SU-8光刻膠交聯(lián)機理及測定
        4.2.1 SU-8光刻膠交聯(lián)機理
        4.2.2 交聯(lián)程度測定
    4.3 聚合物力學(xué)性能
        4.3.1 聚合物溫度依賴性
        4.3.2 聚合物時間依賴性
    4.4 表面改性處理
    4.5 腔室質(zhì)量評價指標(biāo)
    4.6 鍵合裝置及參數(shù)優(yōu)化
        4.6.1 鍵合對準(zhǔn)裝置
        4.6.2 鍵合參數(shù)確定
        4.6.3 噴孔板參數(shù)優(yōu)化
        4.6.4 鍵合率優(yōu)化
    4.7 本章小結(jié)
5 噴墨腔室噴孔制作及參數(shù)優(yōu)化
    5.1 光學(xué)曝光方式分析
    5.2 鄰近式曝光衍射原理分析
    5.3 MATLAB模擬仿真與分析
    5.4 曝光過程優(yōu)化
        5.4.1 優(yōu)化曝光間隙的均勻性
        5.4.2 曝光間隙的優(yōu)化
    5.5 本章小結(jié)
6 噴墨腔室制作工藝流程及測試
    6.1 噴墨腔室制作工藝流程
    6.2 充墨測試
    6.3 噴墨測試
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]噴墨打印頭國產(chǎn)化未來可期[J]. 謝永林.  印刷工業(yè). 2017(11)
[2]SU-8干膜噴墨腔室的制作工藝研究[J]. 智利莎,馮建波,伊茂聰,鄒赫麟.  機電技術(shù). 2016(03)
[3]噴墨打印頭陶瓷噴孔的皮秒激光加工研究[J]. 褚祥誠,仲作金,張紅軍,張淑蘭,周梅,崔宏超,文軍,鐘敏霖.  佛山陶瓷. 2014(12)
[4]流體粘彈性對噴墨印刷液滴參數(shù)影響[J]. 郭健,唐正寧.  包裝工程. 2014(15)
[5]壓電式噴墨的建模與分析[J]. 常瑩瑩,唐正寧,李俊鋒.  包裝工程. 2012(17)
[6]壓電效應(yīng)及其在材料方面的應(yīng)用[J]. 閻瑾瑜.  數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2011(01)
[7]含硫醚結(jié)構(gòu)均苯型聚酰亞胺的合成及表征[J]. 張藝,鄭雪菲,牛新星,張燕珠,肖善雄,林文璇,劉四委,黃愛萍,池振國,許家瑞.  高分子學(xué)報. 2010(11)
[8]噴墨印刷模擬研究[J]. 史永晶,唐正寧.  中國印刷與包裝研究. 2009(04)
[9]Parylene薄膜及其在MEMS中的應(yīng)用[J]. 王亞軍,劉景全,楊春生,沈修成,郭忠元.  微納電子技術(shù). 2008(07)
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博士論文
[1]微流控芯片注射成型及模內(nèi)鍵合研究[D]. 楚純朋.中南大學(xué) 2014
[2]電化學(xué)檢測的PMMA集成毛細管電泳芯片制作工藝研究[D]. 朱學(xué)林.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[3]PMMA集成毛細管電泳芯片制作工藝研究[D]. 劉軍山.大連理工大學(xué) 2005

碩士論文
[1]噴墨打印頭聚合物腔室的設(shè)計與制作[D]. 馮建波.大連理工大學(xué) 2017
[2]壓電噴墨打印頭驅(qū)動器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與波形設(shè)計[D]. 魏宏芳.大連理工大學(xué) 2017
[3]柔性電子中PDMS的力學(xué)性能及粘接研究[D]. 俞天.揚州大學(xué) 2017
[4]用于微執(zhí)行器的PZT壓電薄膜制備與表征[D]. 王文好.大連理工大學(xué) 2015
[5]高速噴墨打印機高精度實時控制系統(tǒng)[D]. 謝斌強.重慶大學(xué) 2014
[6]固體聚合物表面接觸角的測量及表面能研究[D]. 陳曉磊.中南大學(xué) 2012
[7]高粘度壓電微噴裝置實驗研究[D]. 郁朋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[8]聚合物微流控芯片超聲波鍵合方法研究[D]. 鄭英松.大連理工大學(xué) 2009
[9]聚合物微流控芯片模內(nèi)鍵合微通道變形研究[D]. 藍才紅.中南大學(xué) 2009
[10]壓電式噴墨的建模與分析[D]. 王貝.西安電子科技大學(xué) 2009



本文編號：3468778