功能材料薄膜在壓電噴頭中的應用研究.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)制造領域的應用也越來越廣泛。然而由于起步晚、工藝復雜等諸多方面的原因，國內(nèi)尚無具有自主知識產(chǎn)權(quán)的壓電噴頭。本文針對功能材料薄膜在一種自主研發(fā)壓電噴頭中的應用進行了研究。
　　本文首先介紹了壓電噴頭的結(jié)構(gòu)、工作原理，闡述了薄膜殘余應力的測量方法及其理論模型，對薄膜與基底結(jié)合強度的測量的十字切割法、劃痕法和垂直拉伸法及其理論

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

3、效果進行了實驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PZT、SiNx和BN303光刻膠均不能對壓電噴頭進行有效防護，最終選取Parylene作為壓電噴頭的保護層。采用實驗方法驗證Parylene作為壓電噴頭防護層的可行性問題，研究結(jié)果表明:Parylene的臺階覆蓋性能強，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行圖形化，與壓電噴頭的制備工藝具有很好的兼容性。針對Parylene與基底結(jié)合強度不足的問題，采用不同方式對基底進行預處理，利用

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