作為噴墨打印技術(shù)的重要分支,壓電式噴墨打印技術(shù)憑借其打印分辨率高、成本低、使用壽命長和墨水兼容性好等優(yōu)點(diǎn),在印刷電子、細(xì)胞打印和生物制藥等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。但是,國內(nèi)壓電噴墨打印頭的開始研究的時(shí)間較晚,而其核心部件壓電振動板的專利技術(shù)被國外公司所掌握,本文旨在自主設(shè)計(jì)出具有低成本、可批量生產(chǎn)的壓電噴墨打印頭振動板結(jié)構(gòu),打破專業(yè)技術(shù)壁壘。本文選擇合適的振動板材料和工藝方法,設(shè)計(jì)并模擬優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸,成功制備出壓電噴墨打印頭振動板,并通過多普勒測振儀測試其振動性能,最終對壓電噴墨打印頭的墨滴噴射性能進(jìn)行測試,主要研究內(nèi)容如下:（1）結(jié)合專利和文獻(xiàn),對比分析常用振動板材料的力學(xué)性能及制備工藝復(fù)雜度,選擇厚度為300μm的兩英寸單晶硅片,SiO₂為彈性板材料;綜合壓電性、介電性和疲勞性因素,選擇鋯鈦酸鉛（Lead zirconate titanate,PZT）作為壓電材料;對比金屬和非金屬材料對PZT壓電性能的影響,選擇Pt/Ti作為PZT下電極,Cu/Au/Cr作為PZT上電極;選擇聚酰亞胺（PI）作為保護(hù)層;最后選擇優(yōu)化的MEMS工藝制備振動板結(jié)構(gòu)。（2）在COMSO... 

【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)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 噴墨打印技術(shù)的發(fā)展歷程及分類
        1.1.1 噴墨打印技術(shù)的發(fā)展歷程
        1.1.2 噴墨打印技術(shù)的分類
    1.2 壓電式噴墨打印技術(shù)的優(yōu)勢及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 壓電式噴墨打印技術(shù)優(yōu)勢
        1.2.2 壓電式噴墨打印技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究意義及主要研究內(nèi)容
2 壓電式噴墨打印頭振動板結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)
    2.1 振動板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.1.1 基底材料的選擇
        2.1.2 彈性層材料的選擇
        2.1.3 壓電材料的選擇
        2.1.4 電極材料的選擇
        2.1.5 保護(hù)層材料的選擇
    2.2 工藝方法的選擇
        2.2.1 光刻技術(shù)
        2.2.2 薄膜沉積技術(shù)
        2.2.3 刻蝕技術(shù)
    2.3 本章小結(jié)
3 壓電噴墨振動板結(jié)構(gòu)尺寸模擬
    3.1 有限元分析的理論介紹
    3.2 壓電驅(qū)動器建模分析
    3.3 壓電驅(qū)動器結(jié)構(gòu)尺寸模擬
        3.3.1 驅(qū)動波形的對比分析
        3.3.2 SiO_2彈性層的寬度和長度對振幅的影響
        3.3.3 SiO_2彈性層的厚度對振幅的影響
        3.3.4 Cu上電極的厚度對振動板振幅的影響
        3.3.5 PZT壓電層的厚度對振幅的影響
        3.3.6 不同PZT薄膜寬度對振動板振幅的影響
        3.3.7 驅(qū)動電壓對振動板振幅的影響
        3.3.8 壓電驅(qū)動器的振動模態(tài)分析
    3.4 本章小結(jié)
4 壓電噴墨打印頭振動板制備工藝
    4.1 壓電噴墨打印頭振動板結(jié)構(gòu)的MEMS制備工藝流程
    4.2 壓電噴墨打印頭振動板制備工藝實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 SiO_2彈性層制備工藝
        4.2.2 Pt下電極制備工藝
        4.2.3 PZT壓電薄膜制備工藝
        4.2.4 復(fù)合上電極制備工藝
        4.2.5 保護(hù)層制備工藝
        4.2.6 干法刻蝕硅杯工藝
    4.3 振動板Cu上電極腐蝕工藝優(yōu)化
        4.3.1 傳統(tǒng)腐蝕工藝
        4.3.2 上電極腐蝕工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 腐蝕工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
5 壓電噴墨打印頭振動板性能測試
    5.1 壓電驅(qū)動振動板封裝工藝及振動測試方法
        5.1.1 壓電驅(qū)動振動板封裝工藝
        5.1.2 激光多普勒振動測試技術(shù)
    5.2 多普勒振動測試結(jié)果討論
        5.2.1 振動板的振型討論
        5.2.2 不同SiO_2寬度對振幅的影響
        5.2.3 不同SiO_2厚度對振幅的影響
        5.2.4 不同PZT厚度對振幅的影響
        5.2.5 驅(qū)動電壓對振動板振幅的影響
        5.2.6 振動板諧振頻率分析
    5.3 噴墨測試實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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(xiàn)】：
期刊論文
[1]淺析噴墨印刷技術(shù)[J]. 高巧俠.  廣東印刷. 2018(06)
[2]噴墨印刷技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J]. 寧布,張睿,劉忠俊,程光耀.  包裝工程. 2018(17)
[3]3種酸洗液對用重量法測定Cu腐蝕速率準(zhǔn)確性的對比研究[J]. 劉星辰,李坤,陳卓元,孫曉英,李佳潤.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2018(04)
[4]淺談噴墨數(shù)字印刷技術(shù)[J]. 李靜靜,陳權(quán)威.  印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化. 2014(05)
[5]中國寬幅噴墨打印發(fā)展縱覽[J]. 樊俊耀.  數(shù)碼印刷. 2014(03)
[6]噴墨打印頭市場現(xiàn)狀及展望[J]. 劉成芳.  中國印刷. 2014(03)
[7]噴墨印刷的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展之路(上)[J]. 姚海根.  印刷雜志. 2013(03)
[8]噴墨系統(tǒng)的供墨壓力均勻性研究[J]. 周曉舟,張祥林,羅明,饒赟,梅領(lǐng)亮.  印制電路信息. 2012(02)
[9]硝酸型酸性蝕刻液蝕刻工藝的研究[J]. 李佳,李德良,莫凌.  表面技術(shù). 2010(03)
[10]噴墨印刷技術(shù)原理與應(yīng)用[J]. 劉其紅.  印刷工業(yè). 2009(04)

博士論文
[1]PZT薄膜晶化機(jī)理及取向控制研究[D]. 萬靜.電子科技大學(xué) 2015
[2]基于MEMS技術(shù)的壓電微噴的研制[D]. 許立寧.中國科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所） 2005



本文編號：3302288