CN1601779A - 压电震动片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压电震动片的制作方法。首先，提供一硅芯片，并在该硅芯片上形成一压电材料构成的薄膜致动器，再在该薄膜致动器上形成一电极。随后，提供一基板，该基板上贴有一热感黏膜，此热感黏膜的黏性可利用改变其温度而加以移除，接着，黏贴一光感黏膜在此热感黏膜上，光感黏膜的黏性可利用照射光线而加以移除。后续，将硅芯片形成有薄膜致动器的一侧黏贴到光感黏膜上，并薄化硅芯片的厚度，以提供作为一震动层，然后，改变热感黏膜的温度，使其失去黏性而脱离光感黏膜表面。最后经由照射光线，使光感黏膜失去黏性而脱离硅芯片表面，露出薄膜致动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电震动片的制作方法，特别涉及以硅为基板的压电震动片的制作方法。
背景技术
喷墨打印技术的主要运作原理分为热泡式(Thermal bubble)及压电式(Piezoelectric)两类。热泡式是利用加热器将墨水瞬间气化，产生高压气泡推动墨水由喷嘴射出，但由于热泡式高温气化的运作原理使得适用液体的选择性低，故热泡式应用领域有限。压电式是利用施加电压方式使压电陶瓷产生形变，经由挤压墨水而产生高压，进而将墨水喷出。相比之下，压电式喷墨头具有下列优点：(1)压电式不会因为高温气化产生化学变化，故具有极佳的耐久性。(2)压电陶瓷反应速度快，不会受限于热传导速度，故可提升打印速度。(3)压电式容易控制液滴的大小，可提高打印质量。
根据不同压电产生变形的机制，目前已经商业化的压电式喷墨头可分为弯曲式(bendmode)与推拉式(push mode)两种，其中弯曲型式采用表面弯曲射出(face-shooter)的压电变形机制，而推拉式是采用两端推挤射出(edge-shooter)的压电变形机制。
如图1所示，其显示已知弯曲式的压电喷墨头的剖面示意图。已知弯曲式的压电喷墨头10是由一致动器单元12以及一墨水路径单元14所连接构成，其中致动器单元12是由一多层式的压电陶瓷片(piezo ceramic)16、一震动片(diaphragm)18、以及一具有多个相互隔离的墨水腔(pressure chamber)19的基板20所堆栈而成，而墨水路径单元14是由一设置有墨水槽21、入口通孔与出口通孔23的第一基板22、一设置有出口信道25的第二基板24、以及一具有数个喷嘴27的喷孔片26所黏贴而成。当压电陶磁瓷片16承受控制电路所施加的电压而产生收缩变形时，会受到震动片18的牵制而形成侧向弯曲，进而挤压墨水腔19内的墨水，则位于喷嘴27处的墨水会因承受内外压力差而加速运动，进而加速喷出而形成一墨水滴28。
如图2所示，其显示已知推拉式的压电喷墨头的剖面示意图。已知推拉式的压电喷墨头30是由一单层的压电陶瓷片32、一动能转换器(transducer foot)34、一震动片36、一具有墨水腔37、墨水槽38、入口信道39与出口信道40的基板42、以及一具有喷嘴43的喷孔片44所堆栈而成。此外，以无电极电镀镍的方式在墨水腔37侧壁上制作一电极层，并将两个电极接于三个一组的墨水腔37之间。当两个电极之间外加电位相反的电压逐渐增强时，墨水腔37的舱腔瓷壁会向外弯曲而引进墨水。当两个电极的外加电压急速变换时，压电陶磁盘32会产生收缩变形，使得震动片36产生更大的弯曲变形，而其产生的右侧推力可以挤压墨水腔37内的墨水，进而使墨水加速喷出喷嘴43处而形成一墨水滴46。
然而，已知压电喷墨头技术大多采用基层积层陶瓷共烧法来成型震动片以及墨水腔等组件，其成型法包含有粉末原料(PZT、ZrO2、PbO、TiO2、其它适当添加物)的合成、混合、干燥、锻烧、粉碎、造粒、压缩、成型、烧结以及极化作用等步骤，但碍于上述制程繁琐且困难度高，震动片的制作技术一直存在着优良率低、成本高、不利大量生产等缺点。有鉴于此，如何改良压电喷墨头的震动片的成型法以提高制程稳定度，成为当前急需研发的重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一以硅为基底的震动片制法，其可改善上述制程缺点，提高优良率。
本发明所提供的压电震动片的制作方法如下：首先，提供一硅芯片，并在该硅芯片上形成一压电材料构成的薄膜致动器，再在该薄膜致动器上形成一电极。随后，提供一基板，其上贴有一热感黏膜，此热感黏膜的黏性可利用改变其温度而加以移除，接着，黏贴一光感黏膜在此热感黏膜上，光感黏膜的黏性可利用照射光线而加以移除。然后，将硅芯片形成有薄膜致动器的一侧黏贴到光感黏膜上，并薄化硅芯片的厚度，以提供作为一震动层，然后，改变热感黏膜的温度，使其失去黏性而脱离光感黏膜表面。最后经由照射光线，使光感黏膜失去黏性而脱离硅芯片表面，露出薄膜致动器。
根据本发明，硅芯片在薄化后的较佳残留厚度介于10～50μm间，以提供作为一震动层。
根据本发明所制作的压电震动片可以应用在弯曲式(bend mode)与推拉式(push mode)的压电式喷墨头。
根据本发明，上述热感黏膜可为一冷除型(cool-off type)热感黏膜，其可利用降低温度，使其失去黏性而脱离该光感黏膜表面；上述热感黏膜也可为一热除型(warm-off type)热感黏膜，其可利用提高温度，使其失去黏性而脱离该光感黏膜表面。
本发明中使用光感黏膜作为黏合硅芯片的介质，是由于其在光线照射后，会失去绝大部分黏性，可轻易由硅芯片上方剥除。但由于光感黏膜只具有单面黏性，所以仍须再经由具有双面黏性的热感黏膜与研磨时所需的基板黏合。依据上述方式，本发明以简单的步骤即可简化制程，并有效提高优良率。
为了让本发明的上述目的、特征和优点更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1所示为已知弯曲式的压电喷墨头的剖面示意图；
图2所示为已知推拉式的压电喷墨头的剖面示意图；
图3(A)至3(H)所示为本实施例的压电震动片成型技术的剖面示意图。
具体的实施方式
实施例
如图3(A)至3(H)所示，其显示本实施例的压电震动片成型技术的剖面示意图。
如图3(A)所示，首先提供一硅芯片52，本实施例选用一般规格的硅芯片，厚度介于500～550μm之间。接着利用网印法依序在硅芯片52表面的预定位置制作薄膜致动器53及电极54。薄膜致动器是由压电材料所构成的一压电组件，在本实施例中选用压电材料铅锆酸盐-钛酸盐(PZT)来加以制作，在将铅锆酸盐-钛酸盐网印至硅芯片52表面预定位置后，再由烧结制程，使压电材料成为一压电组件53。
然后，如图3(B)所示，提供一基板62，此基板为提供作为后续薄化步骤时的基台，其材质并无限定，例如可为玻璃或是压克力基板。
接着，如图3(C)所示，在基板62上黏贴一层热感黏膜63，本实施例中选用热除型(warm-off type)热感黏膜63，其具有双面黏性，材质例如为聚酯(polyester，PET)或环氧丙烷(propylene oxide，PO)，其可利用提高温度至释放温度，使之失去黏性。
随后，如图3(D)所示，在热感黏膜63上黏贴一层光感黏膜64，其具有单面黏性，并使其具有黏性的一侧背对热感黏膜63，以在后续步骤黏贴硅芯片52。本实施例中选用材质为聚酯或环氧丙烷的光感黏膜64，其可利用照射紫外线而使之失去黏性。
之后，如图3(E)所示，利用对位、压合技术将硅芯片52形成有薄膜致动器53及电极54的一侧向下压合至基板62上光感黏膜64表面。
然后，如图3(F)所示，对硅芯片52表面进行薄化制程，例如利用研磨技术，以硬脆基板机械研磨方式，研磨硅芯片52，使硅芯片52的残留的厚度约达10～50μm，以当作本发明压电喷墨头的一震动片52A。
接着，如图3(G)所示，利用加热的方式，将温度升至热感黏膜63的黏性释放温度，使热感黏膜63丧失黏性，而与光感黏膜64及基板62脱离，使得薄化后的硅芯片52(震动片52A)上方除了薄膜致动器53及电极54之外，只剩光感黏膜64。
最后，如图3(H)所示，利用照射紫外线，使光感黏膜64丧失黏性，而脱离硅芯片52表面，并露出薄膜致动器53及电极54，也完成本实施例的震动片52A。
相比于已知技术，本发明中加入光感黏膜64的使用，由于其在光线照射后，失去绝大部分黏性，可轻易由硅芯片52上方剥除，因此可作为黏合硅芯片52的介质，再经由热感黏膜63黏合光感黏膜64与基板62，即可以基板62作为薄化时的基台，对硅芯片52进行薄化，以制作本发明的震动层。相比于已知技术，本发明具有制程困难度低且制程稳定度高等优点，可以使压电震动片的优良率提高、成本降低、产量增加。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。
附图标号说明
10～弯曲式的压电喷墨头；
12～致动器单元；
14～墨水路径单元；
16～压电陶瓷片；
18～震动片；
19～墨水腔；
20～陶瓷基板；
21～墨水槽；
23～出口通孔；
22～第一基板；
25～出口信道；
24～第二基板；
27～喷嘴；
26～喷孔片；
28～墨水滴；
30～推拉式的压电喷墨头；
32～压电陶瓷片；
34～动能转换器；
36～震动片；
37～墨水腔；
38～墨水槽；
39～入口信道；
40～出口信道；
42～基板；
43～喷嘴；
44～喷孔片；
46～墨水滴。
52～硅芯片；
52A～震动片；
53～薄膜致动器；
54～电极；
62～基板；
63～热感黏膜；
64～光感黏膜。
Claims (14)
1.一种压电震动片的制作方法，其特征在于，包括：
提供一硅芯片；
在所述硅芯片上形成一薄膜致动器，所述薄膜致动器是由压电材料所构成；
在所述薄膜致动器上形成一电极；
提供一基板，其上贴有一热感黏膜，所述热感黏膜的黏性可利用改变其温度而加以移除；
在所述热感黏膜上黏贴一光感黏膜，所述光感黏膜的黏性可利用照射光线而加以移除；
将所述硅芯片形成有所述薄膜致动器的一侧黏贴到所述光感黏膜上；
薄化所述硅芯片的厚度，以提供作为一震动层；
改变所述热感黏膜的温度，使其失去黏性而脱离所述光感黏膜表面；以及
照射光线，使所述光感黏膜失去黏性而脱离所述硅芯片表面，露出所述薄膜致动器。
2.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述压电材料为铅锆酸盐-钛酸盐(PZT)。
3.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述硅芯片在薄化后的残留厚度介于10~50μm间。
4.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述热感黏膜为聚酯或环氧丙烷。
5.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述光感黏膜为聚酯或环氧丙烷。
6.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述热感黏膜为一冷除型(cool-off type)热感黏膜，且上述热感黏膜的移除是利用降低其温度，使其失去黏性而脱离所述光感黏膜表面。
7.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述热感黏膜为一热除型(warm-off type)热感黏膜，且上述热感黏膜的移除是利用提高其温度，使其失去黏性而脱离所述光感黏膜表面。
8.如权利要求1所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述光感黏膜是利用紫外线的照射而失去黏性。
9.一种压电震动片的制作方法，其特征在于，包括：
提供一硅芯片；
在所述硅芯片上形成一薄膜致动器，所述薄膜致动器是由铅锆酸盐-钛酸盐(PZT)所构成；
在所述薄膜致动器上形成一电极；
提供一基板，其上贴有一热感黏膜，所述热感黏膜的黏性可利用改变其温度而加以移除；
在所述热感黏膜上黏贴一光感黏膜，所述光感黏膜的黏性可利用照射光线而加以移除；
将所述硅芯片形成有所述薄膜致动器的一侧黏贴到所述光感黏膜上；
薄化所述硅芯片的厚度，使所述硅芯片残留的厚度介于10~50μm间，以提供作为一震动层；
改变所述热感黏膜的温度，使其失去黏性而脱离所述光感黏膜表面；以及
照射光线，使所述光感黏膜失去黏性而脱离所述硅芯片表面，露出所述薄膜致动器。
10.如权利要求9项所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述热感黏膜为聚酯或环氧丙烷。
11.如权利要求9所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述光感黏膜为聚酯或环氧丙烷。
12.如权利要求9所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述热感黏膜为一冷除型(cool-off type)热感黏膜，且上述热感黏膜的移除是利用降低其温度，使其失去黏性而脱离所述光感黏膜表面。
13.如权利要求9所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述热感黏膜为一热除型(warm-off type)热感黏膜，且上述热感黏膜的移除是利用提高其温度，使其失去黏性而脱离所述光感黏膜表面。
14.如权利要求9所述的压电震动片的制作方法，其特征在于，其中所述光感黏膜是利用紫外线的照射而失去黏性。
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