脈沖電射流打印噴頭設(shè)計(jì)制造技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著電流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，電射流打印技術(shù)以其打印高精度、高效率、低功耗等優(yōu)點(diǎn)在微電子制造、封裝、新能源技術(shù)等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。正由于此項(xiàng)技術(shù)巨大的應(yīng)用潛力，國(guó)內(nèi)外開展了卓有成效的研究。
　　目前多數(shù)的電射流打印通過(guò)減小打印針內(nèi)徑來(lái)提高打印分辨率。然而，隨著針孔內(nèi)徑的降低（<5μm），溶液易堵塞針管，阻礙打印的順利進(jìn)行，同時(shí)也增加了打印難度和成本。本文以硅片為基底，通過(guò)MEMS工藝設(shè)計(jì)制備了硅基脈沖打印頭，利用微納米硅尖代替

2、傳統(tǒng)打印針管，突破了打印針管內(nèi)徑尺寸對(duì)打印分辨率的物理限制，實(shí)現(xiàn)了打印分辨率與效率的提高。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　?。?）提出一種以納米硅尖代替針孔進(jìn)行脈沖電射流打印的方法。基于此方法，對(duì)脈沖電射流打印頭結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)；利用多物理場(chǎng)仿真軟件Comsol Multiphysics對(duì)所設(shè)計(jì)的硅基打印頭進(jìn)行電-流場(chǎng)耦合仿真，討論分析脈沖信號(hào)和溶液屬性對(duì)打印分辨率的影響。結(jié)果表明，脈沖幅值為350V、脈沖寬度為25μs時(shí)，液滴質(zhì)量最小。

3、仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)脈沖電射流打印頭的合理性。
　　（2）研究了硅基電射流打印頭的制備工藝，并利用MEMS微細(xì)加工工藝，制備了硅基打印頭。濕氧氧化得到SiO2層，利用光刻和HF刻蝕出掩膜圖形，在KOH溶液中濕法刻蝕十字梁；二次氧化，以SiO2層為掩膜，通過(guò)濕法刻蝕出圓錐硅尖；運(yùn)用SF6/C4F8氣體干法刻蝕硅杯；在硅片表面濺射Pt金屬層，借助犧牲層工藝制備了上、下電極；甩膠旋涂制備聚酰亞胺（PI）絕緣薄膜。最后通過(guò)干法刻蝕對(duì)打印頭

4、進(jìn)行釋放，制得脈沖電射流硅基打印頭。
　?。?）提出一種制備高擊穿強(qiáng)度聚酰亞胺絕緣薄膜的方法。以正性聚酰亞胺（PI）光刻膠為原料，甩膠旋涂法（spin-coating）、光刻、亞胺化制備PI絕緣薄膜。研究了前烘工藝對(duì)PI薄膜結(jié)構(gòu)的影響，研究了亞胺化溫度對(duì)PI薄膜擊穿性能的影響。結(jié)果顯示，前烘時(shí)采用階梯升溫并延長(zhǎng)中溫區(qū)時(shí)間可獲得完整的圖形結(jié)構(gòu)。亞胺化溫度升溫速率對(duì)PI薄膜擊穿強(qiáng)度有顯著影響，以2℃/min階梯升溫至350℃亞胺化效果