微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造工藝研究.pdf

1、噴墨打印技術(shù)是一種非接觸式的打印技術(shù)，以其低成本、耐用度高、小型化、可控性高與高精密制造等特點(diǎn)，而使其在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中占有很大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)今，噴墨打印技術(shù)的一個(gè)重要分支——壓電式噴墨打印技術(shù)，以便于微型化制造、可批量化生產(chǎn)、壽命長(zhǎng)和墨液性能要求低等優(yōu)勢(shì)，而被廣泛應(yīng)用于電子制造業(yè)、生命科學(xué)、快速成型技術(shù)與其他領(lǐng)域，即說(shuō)明了壓電式噴墨技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的巨大研究?jī)r(jià)值。然而，國(guó)內(nèi)壓電式噴墨技術(shù)的研究主要是針對(duì)噴墨技術(shù)理論進(jìn)行研究，而在噴墨應(yīng)用方面

2、的研究仍采用國(guó)外的噴墨打印噴頭。
　　本文立足于非接觸陣列式的噴墨打印技術(shù)的一個(gè)重要分支——壓電式噴墨打印技術(shù)，著眼于國(guó)內(nèi)對(duì)微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造的研究不足，圍繞著微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、MEMS工藝制造優(yōu)化和墨滴噴射測(cè)試三個(gè)方面開(kāi)展了相應(yīng)的研究。首先，研究了壓電式噴墨結(jié)構(gòu)所涉及的理論模型，而設(shè)計(jì)了一種微型壓電式噴墨打印頭結(jié)構(gòu);結(jié)合MEMS技術(shù)設(shè)計(jì)了工藝流程，通過(guò)MEMS制造工藝優(yōu)化而制造微型壓電噴墨打印頭結(jié)構(gòu)。并且，采用激光多普勒振

3、動(dòng)測(cè)試振動(dòng)元件，而闡述制造工藝優(yōu)化的重要性。為了驗(yàn)證微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)制造的可行性，進(jìn)行了墨滴噴射測(cè)試。本文所涉及的研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)通過(guò)對(duì)壓電式噴墨打印技術(shù)所涉及的壓電理論與墨滴噴射原理進(jìn)行研究，對(duì)比Epson壓電噴墨結(jié)構(gòu)，而設(shè)計(jì)了一種微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)。并且，介紹了微型壓電噴墨結(jié)構(gòu)所涉及的理論模型。
　　(2)基于MEMS相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)了微型噴墨結(jié)構(gòu)的制造工藝流程，使用相關(guān)的MEMS技術(shù)及測(cè)量技術(shù)，且對(duì)結(jié)構(gòu)材料和工藝實(shí)

4、驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了選擇。采用實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后MEMS制造工藝，制備了微型壓電噴墨打印頭結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)材料如下:選取硅為結(jié)構(gòu)基體，干氧1um/SiO2薄膜為絕緣彈性層，濺射30nm/Ti和200nm/Pt為下電極金屬，制備1um/PZT為壓電薄膜，濺射200nm/Pt為上電極，沉積1um/聚對(duì)二甲苯材料為保護(hù)層，干法刻蝕釋放振動(dòng)板，鍵合工藝制備SU8膠的腔室結(jié)構(gòu)。
　　(3)為了提高微型壓電噴墨打印頭的分辨率，采用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕硅基溝槽釋