噴墨打印頭聚合物腔室的設計與制作.pdf

1、噴墨打印頭作為日常生產(chǎn)生活中不可缺少的部分，不僅應用于文字和商業(yè)印刷領域，同時也應用于包裝、陶瓷印花和集成電路打印。本文主要研究壓電噴墨打印頭聚合物腔室的設計與制造工藝，內(nèi)容包括以下4部分：
　　（1）綜述噴墨打印頭研究進展。微機電系統(tǒng)（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System）的發(fā)展為噴墨打印頭腔室的制作提供了新的途徑，采用 MEMS工藝制作的噴墨打印頭具有周期短、對準精度高和成本低等優(yōu)點，并且

2、可以提高打印頭的分辨率。
　　（2）噴墨打印頭腔室結構的設計與優(yōu)化。對比硅及其化合物、金屬（Ni）、玻璃、Parylene、PI和SU-8光刻膠的性能，選擇SU-8光刻膠作為本文噴墨打印頭腔室材料；結合壓電理論和流體理論，運用COMSOL軟件優(yōu)化了壓力腔室尺寸、噴孔板厚度和噴孔形狀。本文設計的噴墨打印頭噴孔板厚度為40~45μm；噴孔形狀為錐形孔；壓力腔室的長度、寬度、高度分別為1000~1200μm、120~140μm、140~

3、160μm。
　　（3）噴墨打印頭腔室工藝制作與優(yōu)化。
　　采用光刻工藝和鍵合工藝制作SU-8光刻膠噴墨打印頭腔室；聯(lián)立紫外曝光過程中衰減模型與直邊衍射模型，得到紫外光在SU-8光刻膠不同深度的光強分布，為聚合物錐形噴孔制作提供理論依據(jù)；研究聚合物力學性能和界面粘結機理，為鍵合工藝提供理論指導；提出結合率、變形量、鍵合強度三種評價鍵合質量的指標。
　　定量分析了SU-8光刻膠交聯(lián)程度與腔室工藝參數(shù)的關系。采用低曝光量與

4、低后烘溫度（105mJ/cm2，65℃）制作出玻璃化轉變溫度為60℃，環(huán)氧樹脂轉化率為47.2%，處于弱交聯(lián)狀態(tài)的SU-8光刻膠噴孔板。然后采用低溫熱壓鍵合工藝粘結噴孔與開放腔室，形成壓電噴墨打印頭聚合物腔室。鍵合溫度為60℃、鍵合壓強為0.1~0.12MPa，使得噴孔板與開放腔室鍵合強度達到噴墨要求。
　　采用鄰近式曝光方式制作SU-8光刻膠錐形噴孔，噴孔錐度隨著曝光間隙的增加而變大。選擇曝光量范圍為100~110mJ/cm2，