[发明专利]一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头及其制造方法

权利要求书

1.一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头，其特征在于：包括多个压电喷射单元(1)和设于相邻压电喷射单元(1)之间的分隔梁(2)，每个压电喷射单元(1)由PZT薄膜压电驱动器(3)和喷嘴板组成，每个PZT薄膜压电驱动器(3)包括第一基底(9)和分隔梁(2)之间形成的压力腔室(8)，或两个分隔梁(2)之间形成的压力腔室(8)，压力腔室(8)上部设有振动膜(7)，振动膜(7)上方依次设有下电极(4)、PZT薄膜(5)和上电极(6)；

喷嘴板包括第二基底(11)，第二基底(11)设有液体流道(10)，液体流道(10)上方和压力腔室(8)对应，液体流道(10)下方设有喷嘴(12)；

第二基底(11)和第一基底(9)键合，使喷嘴(12)与压力腔室(8)一一对应并相互连通；

所述的PZT薄膜(5)极化方向垂直于上电极(6)和下电极(4)；

梁模式结构中分隔梁(2)高度高于PZT薄膜压电驱动器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头，其特征在于：所述的PZT薄膜(5)的厚度为1μm～5μm。

3.根据权利要求1所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头，其特征在于：所述的振动膜(7)材料为二氧化硅、氮化硅、二氧化硅与氮化硅组合或二氧化硅-硅-二氧化硅的组合。

4.根据权利要求1所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头，其特征在于：所述的第一基底(9)、第二基底(11)为硅片或SOI。

5.根据权利要求1所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供硅衬底作为第一基底(9)，并在第一基底(9)上刻蚀出分隔梁(2)；

2)在第一基底(9)上设有分隔梁(2)的一面上生成振动膜(7)材料；

3)在第一基底(9)上设有振动膜(7)材料的一面依次沉积下电极(4)、PZT薄膜(5)、上电极(6)，并进行高温退火；

4)在第一基底(9)上设有上电极(6)材料的一面光刻出上电极(6)图案，刻蚀出上电极(6)图形并去除光刻胶；

5)在第一基底(9)上设有上电极(6)的一面光刻出PZT薄膜(5)图案，刻蚀出PZT薄膜(5)图形并去除光刻胶；

6)在第一基底(9)上设有PZT薄膜(5)的一面光刻出下电极(4)图案，刻蚀出下电极(4)图形并去除光刻胶；

7)在第一基底(9)上与上电极(6)相反的一面光刻出压力腔室(8)图案，刻蚀出压力腔室(8)并去除光刻胶；

8)提供另一硅衬底作为第二基底(11)，并在第二基底(11)上刻蚀出液体流道(10)与喷嘴(12)；

9)将第一基底(9)上设有压力腔室(8)的一面与第二基底(11)上设有液体流道(10)的一面进行对准键合；

10)以上电极(6)、下电极(4)分别作为上、下极化电极对PZT薄膜(5)进行极化。

6.根据权利要求5所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头的制造方法，其特征在于：所述的步骤2)中生成振动膜(7)材料的方法为通过热干氧法生成二氧化硅材料，或通过PECVD法生成氮化硅材料，或通过溅射生成二氧化硅与氮化硅组合振动膜材料。

7.根据权利要求5所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头的制造方法，其特征在于：所述的步骤3)中沉积下电极(4)、PZT薄膜(5)、上电极(6)的方法为磁控溅射法，高温退火的退火温度为550℃～700℃，退火时间为30min～120min。

8.根据权利要求5所述的一种梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头的制造方法，其特征在于：所述的步骤1)、步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)、步骤8)中刻蚀出分隔梁(2)、上电极(6)图形、PZT薄膜(5)图形与下电极(4)图形、压力腔室(8)、液体流道(10)与喷嘴(12)的方法为ICP干法刻蚀。