近年來，噴墨打印技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)從傳統(tǒng)的圖像打印逐漸擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，如柔性集成電路打印、紡織數(shù)碼印刷、3D打印技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)芯片印刷和太陽能電池板印刷。噴墨腔室作為儲(chǔ)墨和供墨的結(jié)構(gòu)，是噴墨打印頭的核心部件之一，對(duì)墨水的壓力波傳導(dǎo)和墨滴的形成具有重要作用。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的噴射，制備符合噴墨要求的腔室具有重要意義。目前噴墨腔室的鍵合工藝方法主要有膠粘鍵合、硅硅高溫鍵合、硅硅低溫鍵合、熱鍵合、干膜層壓鍵合等。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院鄒赫麟教授課題組在《機(jī)電工程技術(shù)》期刊上發(fā)表了以“壓電噴墨腔室鍵合工藝的研究”為主題的論文。該課題組主要從事微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)工藝方法及應(yīng)用的研究工作。

壓電噴墨打印頭結(jié)構(gòu)

這項(xiàng)研究提出了一種結(jié)合光刻和熱鍵合工藝制造壓電噴墨腔室的方法，并且研究了制造工藝對(duì)鍵合質(zhì)量的影響。首先在硅基底上制造出SU-8開放腔室；然后在玻璃-聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上旋涂SU-8 2075光刻膠，采用合適的曝光量進(jìn)行光刻，得到噴孔板；最后熱鍵合開放腔室和噴孔板，得到壓電噴墨腔室。這項(xiàng)研究?jī)?yōu)化了曝光量、氧等離子體處理參數(shù)以及鍵合參數(shù)，測(cè)試的壓電噴墨腔室的鍵合強(qiáng)度滿足要求。

噴墨腔室的制造工藝流程

這項(xiàng)研究通過結(jié)合光刻和熱鍵合的工藝制造出壓電式噴墨打印頭的一體化腔室，優(yōu)化了噴孔板的曝光劑量、氧等離子體表面處理參數(shù)和鍵合參數(shù)，提高了噴墨腔室的鍵合質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，射頻功率35W和處理時(shí)間20s時(shí)，SU-8表面具有較強(qiáng)的親水性；噴孔板曝光量100mJ/cm²、鍵合溫度75℃、鍵合時(shí)間10min是減小腔室變形量和提高鍵合強(qiáng)度的最優(yōu)參數(shù)。綜上所述，在最終制造的噴墨打印頭中，腔室的鍵合強(qiáng)度達(dá)到了1.42MPa，滿足了腔室鍵合要求，為制造高質(zhì)量的噴墨腔室提供了依據(jù)。

鍵合后腔室最大變形量示意圖

上述研究第一作者為大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生王鳳偉，研究方向?yàn)閴弘娛絿娔蛴☆^。