本文關(guān)鍵詞：新型壓電式噴墨打印頭一體化腔室制造

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【摘要】：壓電式噴墨打印頭使用壽命長(zhǎng),能夠使用多種不同類型的墨水及其他介質(zhì),包括黏度較高的樹脂、導(dǎo)電材料、生物蛋白質(zhì)等,目前已有在生物細(xì)胞、生物器官、印制電路板以及3D打印的應(yīng)用。腔室是壓電式噴墨打印頭的重要組成部分,然而目前腔室制造周期長(zhǎng),噴孔與振動(dòng)板結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)精度低、腔室殘留物去除困難等。本文結(jié)合鍵合與光刻工藝制造的壓電式噴墨打印頭一體化腔室,避免對(duì)準(zhǔn)精度低、制造周期長(zhǎng)、腔室填充物去除困難等難題。主要研究?jī)?nèi)容有：(1)首次綜述噴墨打印頭腔室制造工藝研究現(xiàn)況,根據(jù)流體分析理論、結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及ComsOl模擬軟件優(yōu)化噴孔尺寸及限流部結(jié)構(gòu)尺寸。本文優(yōu)化設(shè)計(jì)壓力腔室尺寸為200×110×1000μm,限流部結(jié)構(gòu)尺寸為30×110×135μm,噴孔尺寸為Φ50×40μm。(2)提出一種結(jié)合鍵合與光刻工藝的腔室制造方案；對(duì)比分析聚酰亞胺、聚甲基異丙烯基酮、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物、甲基異丁基酮和二甘醇二甲醚復(fù)合物、SU-8光刻膠等材料,選取物理化學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的SU-8作為制造腔室的材料。(3)研究分析非晶態(tài)聚合物粘彈性特性、流變行為及鍵合機(jī)理,壓電式噴墨打印頭一體化腔室鍵合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)；并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)熱鍵合參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后鍵合溫度50℃,鍵合壓力160 KPa,鍵合時(shí)間6 mmin制造直徑2 inch硅片大小、單個(gè)腔室為200(寬)×110(深)×1000(長(zhǎng))μm的鍵合面積達(dá)到100%,腔室平均最大變形量為5.256μm。(4)詳細(xì)闡述壓電式噴墨打印頭一體化腔室的制造工藝流程,首先在基底上旋涂一層SU-8光刻膠,前烘、曝光、后烘、顯影后得到開放式腔室結(jié)構(gòu)；在一定厚度的PDMS上旋涂10μSU-8光刻膠,充分前烘后與開放式腔室結(jié)構(gòu)在一定溫度下鍵合,冷卻至室溫后,緩慢撕去PDMS;然后利用噴孔層掩膜版對(duì)其曝光。一定配比PDMS鍵合時(shí)既能補(bǔ)償?shù)谝粚忧皇也黄降娜毕萦植粫?huì)在腔室處變形過(guò)大；添加抗反射層和設(shè)計(jì)掩膜版時(shí)補(bǔ)償孔直徑尺寸制造出的Φ50 × 40μm的噴孔得到很大改善。(5)對(duì)結(jié)合鍵合與光刻工藝制造壓電式噴墨打印頭一體化腔室的質(zhì)量進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試、充墨測(cè)試和噴墨測(cè)試。本文制造的腔室抗拉強(qiáng)度大于2.1 MPa,可以順利完成充墨,利用課題組噴墨測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得噴墨過(guò)程。本文提出一種新型壓電式噴墨打印頭一體化腔室制造工藝,具有重大的理論意義和商業(yè)潛力。
【關(guān)鍵詞】：噴墨打印頭 一體化腔室 SU-8 熱鍵合 制造工藝
【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)】：TP334.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 噴墨打印頭的發(fā)展歷史9-11
• 1.2 噴墨打印頭儲(chǔ)墨腔室制造工藝研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 濕法刻蝕制造噴墨打印頭腔室11-13
• 1.2.2 高溫鍵合制造噴墨打印頭腔室13
• 1.2.3 利用犧牲層制造噴墨打印頭腔室13-16
• 1.2.4 粘結(jié)制造噴墨打印頭腔室16
• 1.3 噴墨打印頭市場(chǎng)比例分布16
• 1.4 壓電式噴墨打印頭腔室研究現(xiàn)況16-17
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 壓電式噴墨打印頭一體化腔室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-22
• 2.1 一體化腔室流體分析理論18-19
• 2.2 一體化腔室噴孔尺寸設(shè)計(jì)19-20
• 2.3 一體化腔室限流部結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 壓電式噴墨打印頭一體化腔室工藝方案與材料選取22-27
• 3.1 一體化腔室制造工藝方案22-25
• 3.1.1 利用犧牲層技術(shù)制造壓電式噴墨打印頭一體化腔室實(shí)驗(yàn)22-24
• 3.1.2 鍵合與光刻工藝制造壓電式噴墨打印頭一體化腔室方案24-25
• 3.2 一體化腔室材料選取25-26
• 3.3 本章小結(jié)26-27
• 4 非晶態(tài)聚合物粘彈性特性、鍵合機(jī)理理論研究及鍵合參數(shù)優(yōu)化27-42
• 4.1 非晶態(tài)聚合物粘彈性特性、流變行為及鍵合機(jī)理27-34
• 4.1.1 非晶態(tài)聚合物粘彈性理論模型27-30
• 4.1.2 溫度依賴性對(duì)非晶態(tài)聚合物的影響30-31
• 4.1.3 時(shí)間依賴性對(duì)非晶態(tài)聚合物的影響31-33
• 4.1.4 熱鍵合機(jī)理33-34
• 4.2 鍵合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)34-35
• 4.2.1 鍵合后腔室變形量34-35
• 4.2.2 鍵合率35
• 4.2.3 鍵合強(qiáng)度35
• 4.3 熱鍵合參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)35-41
• 4.3.1 熱鍵合溫度參數(shù)優(yōu)化36-37
• 4.3.2 熱鍵合壓力參數(shù)優(yōu)化37-38
• 4.3.3 熱鍵合時(shí)間參數(shù)優(yōu)化38-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 5 壓電式噴墨打印頭一體化腔室制造工藝研究42-58
• 5.1 工藝實(shí)驗(yàn)42-46
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備42
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)材料42-43
• 5.1.3 一體化腔室制造工藝流程43-46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析46-56
• 5.2.1 SU-8光刻膠厚膠光刻46-49
• 5.2.2 后烘條件對(duì)SU-8光刻質(zhì)量的影響49-52
• 5.2.3 鍵合層基底的影響52-53
• 5.2.4 噴孔的顯影53-56
• 5.3 本章小結(jié)56-58
• 6 壓電式噴墨打印頭一體化腔室測(cè)試58-63
• 6.1 一體化腔室拉伸強(qiáng)度測(cè)試58-59
• 6.2 一體化腔室充墨測(cè)試59-60
• 6.3 一體化腔室噴墨測(cè)試60-62
• 6.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王彬;陳翔;許寶建;金慶輝;趙建龍;徐元森;;基于SU-8負(fù)膠的微流體器件的制作及研究[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2006年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周平;硅片直接鍵合測(cè)量技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：753395