压电喷墨打印头喷墨腔室制作工艺研究

发布时间：2017-04-02 07:12

  本文关键词：压电喷墨打印头喷墨腔室制作工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：喷墨打印技术的应用已从传统打印领域,扩展到工业印刷及其他前沿领域,如制造柔性集成电路、电化学电池和打印生物组织等。喷墨腔室是压电打印头的重要组成部分,但喷墨腔室制作方法存在制作周期长、工艺复杂、依赖于专用设备、对准困难等问题。本文研究了采用干膜层压工艺制作喷墨腔室的工艺方案,这种方法工艺简单、不需要专用设备并且对准精度高。主要研究内容有：(1)分析喷墨腔室的工作环境与打印头芯片制作工艺,选取SU-8胶作为制作喷墨腔室的材料。根据压电振动梁理论和流体理论,结合COMSOL软件模拟喷墨过程,优化喷墨腔室尺寸,分析喷孔板所受应力。(2)分析喷墨腔室的结构特点及SU-8胶结构的加工工艺,提出一种采用干膜层压键合工艺制作喷墨腔室的方案。分析聚合物在键合过程中的力学行为和聚合物的界面粘结机理；选取键合率、干膜变形量及通孔率、键合强度等指标评价键合质量。分析工艺参数对键合质量的影响,通过实验优化层压键合工艺参数。(3)阐述压电打印头喷墨腔室的制作工艺步骤,确定具体的工艺参数。改进旋涂夹具和旋涂工艺有效地降低“边珠效应”；采用缓慢升温、随炉冷却的方法前烘,和低温后烘的方法有效降低SU-8胶内应力；对比分析PET和PDMS材料,选择PDMS作为SU-8干膜基底；优化干膜的曝光参数和后烘参数；采用层压法增加喷孔板厚度至设计厚度。(4)测试喷墨腔室的喷孔板与开放腔室的键合强度,采用本课题组搭建的喷墨测试平台对打印头芯片进行充墨和喷墨测试。喷墨腔室键合强度满足设计要求；采用层压法制作的腔室顺利充墨,经过喷墨测试,打印头芯片可以正常工作。本文提出一种简便、快速、低成本的喷墨腔室制造工艺,为制作SU-8胶压电喷墨打印头提供了一种实用的方案。
【关键词】：压电打印头 喷墨腔室 SU-8干膜 层压 制作工艺
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP334.83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 喷墨腔室的制作工艺研究现状10-14
• 1.2.1 微电铸11-12
• 1.2.2 微注塑12-13
• 1.2.3 激光加工13
• 1.2.4 牺牲层13-14
• 1.2.5 高温键合14
• 1.3 干膜层压键合的研究现状14-18
• 1.3.1 键合技术14-15
• 1.3.2 干膜光刻胶15-16
• 1.3.3 干膜层压键合的研究现状16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 2 喷墨腔室材料选取与结构设计19-27
• 2.1 喷墨腔室材料选取19-20
• 2.2 喷墨腔室数值模拟20-25
• 2.2.1 压电振动梁理论分析21-22
• 2.2.2 流体理论分析22
• 2.2.3 喷墨腔室结构设计22-25
• 2.2.4 喷孔板受力分析25
• 2.3 本章小结25-27
• 3 喷墨腔室的制作工艺方案27-42
• 3.1 喷墨腔室制作工艺方案选取27-28
• 3.2 键合机理28-33
• 3.2.1 聚合物的蠕变29-30
• 3.2.2 聚合物的松弛30
• 3.2.3 Maxwell模型30-32
• 3.2.4 界面粘结机理32-33
• 3.3 键合质量的评价33-35
• 3.4 实验参数的确定35-40
• 3.4.1 键合温度35-36
• 3.4.2 干膜厚度36-39
• 3.4.3 表面处理39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 喷墨腔室的制作工艺研究42-56
• 4.1 实验工艺42-45
• 4.1.1 实验所需设备及所用材料42
• 4.1.2 喷墨腔室制作工艺步骤42-45
• 4.2 实验分析45-54
• 4.2.1 匀胶工艺45-47
• 4.2.2 降低SU-8胶应力47-48
• 4.2.3 干膜基底选择48-50
• 4.2.4 干膜的光刻工艺50-53
• 4.2.5 喷孔板的制作53-54
• 4.3 本章小结54-56
• 5 压电喷墨打印头喷墨腔室测试56-60
• 5.1 喷墨腔室的键合强度测试56-58
• 5.2 喷墨腔室的充墨和喷墨测试58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

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