压电喷墨打印头喷墨腔室制作工艺研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yydx_2009
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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。
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