大连理工在压电喷墨腔室键合工艺研究取得进展

近年来，喷墨打印技术发展迅速，已经从传统的图像打印逐渐扩展到其他领域，如柔性集成电路打印、纺织数码印刷、3D打印技术、生物医学芯片印刷和太阳能电池板印刷。喷墨腔室作为储墨和供墨的结构，是喷墨打印头的核心部件之一，对墨水的压力波传导和墨滴的形成具有重要作用。为了实现高质量的喷射，制备符合喷墨要求的腔室具有重要意义。目前喷墨腔室的键合工艺方法主要有胶粘键合、硅硅高温键合、硅硅低温键合、热键合、干膜层压键合等。

据麦姆斯咨询报道，近期，大连理工大学机械工程学院邹赫麟教授课题组在《机电工程技术》期刊上发表了以“压电喷墨腔室键合工艺的研究”为主题的论文。该课题组主要从事微机电系统（MEMS）技术工艺方法及应用的研究工作。

压电喷墨打印头结构

这项研究提出了一种结合光刻和热键合工艺制造压电喷墨腔室的方法，并且研究了制造工艺对键合质量的影响。首先在硅基底上制造出SU-8开放腔室；然后在玻璃-聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上旋涂SU-8 2075光刻胶，采用合适的曝光量进行光刻，得到喷孔板；最后热键合开放腔室和喷孔板，得到压电喷墨腔室。这项研究优化了曝光量、氧等离子体处理参数以及键合参数，测试的压电喷墨腔室的键合强度满足要求。

喷墨腔室的制造工艺流程

这项研究通过结合光刻和热键合的工艺制造出压电式喷墨打印头的一体化腔室，优化了喷孔板的曝光剂量、氧等离子体表面处理参数和键合参数，提高了喷墨腔室的键合质量。实验结果表明，射频功率35W和处理时间20s时，SU-8表面具有较强的亲水性；喷孔板曝光量100mJ/cm²、键合温度75℃、键合时间10min是减小腔室变形量和提高键合强度的最优参数。综上所述，在最终制造的喷墨打印头中，腔室的键合强度达到了1.42MPa，满足了腔室键合要求，为制造高质量的喷墨腔室提供了依据。

键合后腔室最大变形量示意图

上述研究第一作者为大连理工大学机械工程学院硕士研究生王凤伟，研究方向为压电式喷墨打印头。