功能材料薄膜在壓電噴頭中的應(yīng)用研究.pdf

1、壓電噴墨技術(shù)是未來高精度打印的主要發(fā)展方向，作為壓電噴墨技術(shù)核心的壓電噴頭在圖文印刷、印制電路板、3D打印等工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。然而由于起步晚、工藝復(fù)雜等諸多方面的原因，國內(nèi)尚無具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壓電噴頭。本文針對(duì)功能材料薄膜在一種自主研發(fā)壓電噴頭中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　本文首先介紹了壓電噴頭的結(jié)構(gòu)、工作原理，闡述了薄膜殘余應(yīng)力的測量方法及其理論模型，對(duì)薄膜與基底結(jié)合強(qiáng)度的測量的十字切割法、劃痕法和垂直拉伸法及其理論

2、進(jìn)行了探討。根據(jù)壓電噴頭振動(dòng)板的性能要求，選擇SiO2/SiNx復(fù)合薄膜作為振動(dòng)板，并通過模擬方法得到復(fù)合薄膜層中SiO2層與SiNx層的最佳厚度比例。采用基底曲率法分別對(duì)SiO2層和SiNx層的殘余應(yīng)力進(jìn)行測量。通過改變PECVD沉積SiNx薄膜的工藝參數(shù)，將SiO2/SiNx復(fù)合薄膜振動(dòng)板的整體應(yīng)力降至最小。
　　基于壓電噴頭的防護(hù)要求，先后選用PZT、SiNx、BN303光刻膠和Parylene對(duì)壓電噴頭進(jìn)行防護(hù)，并對(duì)其防護(hù)

3、效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PZT、SiNx和BN303光刻膠均不能對(duì)壓電噴頭進(jìn)行有效防護(hù)，最終選取Parylene作為壓電噴頭的保護(hù)層。采用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證Parylene作為壓電噴頭防護(hù)層的可行性問題，研究結(jié)果表明:Parylene的臺(tái)階覆蓋性能強(qiáng)，具有很好的耐腐蝕性能和耐熱性能，并能采用氧等離子體刻蝕的方法進(jìn)行圖形化，與壓電噴頭的制備工藝具有很好的兼容性。針對(duì)Parylene與基底結(jié)合強(qiáng)度不足的問題，采用不同方式對(duì)基底進(jìn)行預(yù)處理，利用

4、垂直拉伸法測量Parylene與基底的結(jié)合強(qiáng)度，得到采用硅烷偶聯(lián)劑(KH570)預(yù)處理基底可以顯著提高Parylene與基底的結(jié)合強(qiáng)度。為了確定Parylene C保護(hù)層的沉積厚度，分別采用模擬和實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化分析，得到Parylene C保護(hù)層的沉積厚度在450 nm至1μm之間為宜。以ParyleneC的相對(duì)介電常數(shù)的變化為指標(biāo)，對(duì)Parylene C保護(hù)層在墨水中的老化性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在短期內(nèi)墨水對(duì)Parylene C