【摘 要】
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喷墨数字印刷逐渐扩展到生物医疗、陶瓷建材、纺织印染等工业领域,压电式喷墨打印头制造技术是国内需要集中突破的关键性技术。本文研究了压电式喷墨打印头的喷墨腔室制作工艺,主要研究内容如下:（1）介绍了喷墨打印头的各部分结构以及工作原理,确定喷墨腔室的组成结构以及喷孔的形状;依据喷墨腔室的工作性能要求,分析了微机电领域器件常用的材料,选择聚合物SU-8作为喷墨腔室的结构材料;分析了SU-8光刻胶的交联机理
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喷墨数字印刷逐渐扩展到生物医疗、陶瓷建材、纺织印染等工业领域,压电式喷墨打印头制造技术是国内需要集中突破的关键性技术。本文研究了压电式喷墨打印头的喷墨腔室制作工艺,主要研究内容如下:（1）介绍了喷墨打印头的各部分结构以及工作原理,确定喷墨腔室的组成结构以及喷孔的形状;依据喷墨腔室的工作性能要求,分析了微机电领域器件常用的材料,选择聚合物SU-8作为喷墨腔室的结构材料;分析了SU-8光刻胶的交联机理,不同交联度的SU-8可以由曝光参数和后烘参数控制,确定利用热键合工艺将完全交联的开放腔室与弱交联的大孔层和喷孔板键合在一起,阐述了制备一体化的SU-8喷墨腔室的工艺流程。（2）针对喷孔板塌陷造成腔室堵塞的问题,提出添加厚SU-8大孔层结构,并且确定了制备大孔层的工艺流程;依据材料的断裂失效原理,利用COMSOL仿真模拟了硅基底在厚SU-8大孔层是否添加应力释放结构时应力和位移的分布,优化了厚SU-8大孔层的结构,使得最大热应力减小了60.3%,最大位移降低了50.5%,且最终键合后的硅基底无裂纹。（3）根据光学曝光的三种方式,确定光刻法制备倒锥形喷孔板选用邻近式曝光的方法,得到大孔孔径约40μm、小孔孔径约27μm的倒锥形孔;针对光刻法通孔率低的问题,采用热压印的方法制备倒锥形喷孔板,分别探索了硅印模、金属印模、PDMS印模的制备工艺,综合比较采用PDMS印模热压印批量制备尺寸均匀一致的倒锥形喷孔板。（4）分析了聚合物的粘弹性性能和界面粘结机理,为键合质量分析提供了理论基础;定义了键合质量的评价指标,通过实验优化了氧等离子体处理开放腔室的参数、键合温度和键合时间;对喷墨腔室进行了充墨测试,键合后的腔室阵列零串扰,实现了100%的粘合率。
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