奈米微液滴產生器之壓電致動器模組研究 許富強、鄭江河
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摘 要
隨著近幾年來電子產業的蓬勃發展，液滴產生器不在只應用於噴墨印表機等傳統印刷上，更可應用於其他科技領域上，如 應用於燃料上、液晶顯示器、光學通訊裝置和微機電元件製作上等新領域，目前最常見噴墨頭驅動方式為壓電式；本文利 用雙面表面極化技術製作其壓電致動器，驅動時會以剪切變形模式推動結構振動薄膜以噴射出液滴。 利用ANSYS有限元 素分析軟體來針對此整體壓電致動器模組做各種尺寸設計進行分析，目的為使具1μm直徑小孔之噴嘴能噴射出液滴，本 論文以此為前提下進行壓電致動模組結構尺寸設計；壓電晶片以生胚製程製作，對其壓電特性進行量測，以不同電場和頻 率驅動紀錄其位移變化數值，可獲得其壓電係數，並以各種波形對其驅動，觀察其位移、速度響應找出適當驅動波形；以 剪切型致動模組應用於微液滴產生器，可於較小儲墨艙體下得到足夠致動能力，對其液滴噴射有更高的可能性。
關鍵詞 : 奈米微液滴 ; 壓電 ; 電鑄
目錄
封面內頁 簽名頁 授權書 iii 中文摘要 v 英文摘要 vi 誌謝 vii 目錄 viii 圖目錄 x 表目錄 xv 符號表 xvi 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究背景與動機 3 1.3文獻回顧 6 1.3.1電鑄方面 6 1.3.2壓電噴墨頭方面 7 1.4研究目標與方向 12 第二章 研究方法與實驗 步驟 15 2.1壓電材料簡介 17 2.1.1何謂壓電材料 17 2.1.2壓電特性 17 2.1.3剪切型壓電效應 19 2.2壓電致動模組結構設計與分 析 21 第三章 微小結構層製作流程 32 3.1製作流程 32 3.2黃光製程 33 3.2.1光罩設計 36 3.2.2振動板製程 42 3.2.3中間隔間層 製程 44 3.2.4噴嘴層製程 46 3.3各層組裝 47 第四章 壓電致動器製作與量測 51 4.1剪切型壓電致動器製作流程 53 4.2剪切型 壓電特性量測 55 4.3驅動波形設計與暫態量測 62 4.3.1簍空暫態分析與量測 63 4.3.2振動薄膜暫態分析與量測 72 4.3.3液滴產 生器暫態量測比較 80 4.4振動薄膜之變位分析與量測 88 第五章 結論 93 5.1結論 93 5.1.1結構設計之結論 93 5.1.2製程實作與 組裝結論 94 5.1.3暫態量測結論 95 參考文獻 98
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