[发明专利]一种梁膜式压电阵列打印头的转印制造方法

说明书

一种梁膜式压电阵列打印头的转印制造方法，首先制备出梁膜式压电阵列打印头液体通道板，同时单独制备出梁膜式压电阵列打印头压电驱动板，然后通过转印的方式将梁膜式压电阵列打印头压电驱动板上的压电驱动结构与梁膜式压电阵列打印头液体通道板结合，形成完整的梁膜式压电阵列打印头；本发明实现广泛结构适用性的梁膜式压电阵列打印头的制造，工艺兼容性强，成本低。

技术领域

本发明属于微滴喷射打印技术领域，具体涉及一种梁膜式压电阵列打印头的转印制造方法。

背景技术

梁膜式压电阵列打印头通过设于相邻压电喷射单元之间的分隔梁降低了振动膜之间的机械串扰，并且隔绝了电极之间的电串扰，有助于提高压电阵列打印头喷射单元的阵列密度和喷射频率，在微滴喷射打印头及微滴喷射打印领域具有巨大的应用前景。

制造梁膜式压电阵列打印头过程中，在分隔梁与振动膜组成的凹槽结构中制备图案化的压电陶瓷驱动材料尤为重要，传统的制备打印头压电陶瓷驱动材料的方法主要有研磨减薄法、丝网印刷法、溶胶凝胶法、磁控溅射法等。

由于梁膜式打印头中压电陶瓷驱动材料设置于分隔梁与振动膜组成的凹槽结构中，并且高度低于分隔梁，采用研磨减薄法、丝网印刷法、溶胶凝胶法等方法难以实现这种在凹槽中形成图形化压电陶瓷驱动材料的梁膜式压电驱动结构的制备。磁控溅射法原理上可以实现压电陶瓷材料随形覆盖从而实现梁膜式压电驱动结构的制备，但是受到工艺能力本身限制，一般只可用于开发压电陶瓷材料厚度在数微米左右的薄膜型梁膜式压电阵列打印头，很难实现厚度更高的压电陶瓷材料制备，并且磁控溅射法对于梁膜式凹槽结构的深宽比有较高的要求，所能制备的打印头结构有较大局限性。因此，现有技术难以实现广泛结构适用性梁膜式压电阵列打印头的制造。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种梁膜式压电阵列打印头的转印制造方法，实现广泛结构适用性的梁膜式压电阵列打印头的制造。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种梁膜式压电阵列打印头的转印制造方法，首先制备出梁膜式压电阵列打印头液体通道板，同时单独制备出梁膜式压电阵列打印头压电驱动板，然后通过转印的方式将梁膜式压电阵列打印头压电驱动板上的压电驱动结构与梁膜式压电阵列打印头液体通道板结合，形成完整的梁膜式压电阵列打印头。

所述的梁膜式压电阵列打印头液体通道板的制备方法，包括以下步骤：

S01、提供第一块硅衬底，并在第一块硅衬底的两面分别刻蚀出流道与喷孔；

S02、提供第二块硅衬底，并在第二块硅衬底的两面分别刻蚀出压力腔室与分隔梁，相邻两分隔梁之间的凹槽与压力腔室中间的夹层作为振动膜；

S03、将第一块硅衬底带有流道的一面与第二块硅衬底带有压力腔室的一面进行对准键合，形成完整的打印头液体通道板，其中键合方法是硅硅键合、阳极键合、聚合物中间层键合、金硅键合、金属共晶键合、金属热压键合或其他任意一种高温或低温的键合集成方法。

所述的梁膜式压电阵列打印头压电驱动板的制备方法，包括以下步骤：

S04、提供第三块硅衬底，并在第三块硅衬底的正面依次制备绝缘层、下电极、压电陶瓷、上电极，制备压电陶瓷的方法是研磨减薄法、丝网印刷法、溶胶凝胶法、磁控溅射法或其他任意一种在平面上形成压电陶瓷膜的方法，实现数微米至数十微米甚至数百微米厚度的压电陶瓷膜的制备；

S05、对第三块硅衬底上的下电极、压电陶瓷、上电极以及绝缘层与硅基底材料进行图案化，形成打印头压电驱动板，其中图案化的方法是干法刻蚀、湿法刻蚀或激光刻蚀中的任意一种；

所述的梁膜式PZT薄膜压电阵列打印头的转印制备方法，包括以下步骤：