喷墨打印微制造技术

内容概要

孙玉绣，自2007年以来主要从事无机功能材料的研究与开发，目前主要涉及薄膜太阳能光伏器件及锂离子电池的研究，并发表相关研究论文20余篇。参与国家自然科学基金3项。

书籍目录

译者序

作者名单

第1章喷墨微制造技术综述1

1.1简介1

1.2喷墨技术1

1.2.1连续式（CIJ）喷墨打印技术1

1.2.2按需式（DOD）喷墨打印技术2

1.3流量要求3

1.4图案形成：流体/基板相互作用4

1.5微制造5

1.5.1简介5

1.5.2微制造的局限与机遇6

1.5.3喷墨打印技术在微制造中的优势7

1.6喷墨打印技术在微制造中应用的举例分析8

1.6.1化学传感器8

1.6.2光微机电系统器件9

1.6.3生物MEMS器件10

1.6.4装配和组装11

1.7小结12

致谢12

参考文献12

第2章应用图案化喷墨打印技术进行材料组合筛选16

2.1简介16

2.2喷墨打印——从明确的点到均匀的面17

2.3喷墨打印的薄膜族群21

2.4有机太阳能电池组合模板材料24

2.5小结与展望30

参考文献30

第3章热喷墨技术35

3.1热喷墨技术的发展史35

3.2喷墨打印机与电子影印打印机的市场前景36

3.3各种热喷墨打印头的结构37

3.4热喷墨技术快速沸腾原理的研究38

3.5热喷墨技术喷绘机理40

3.6热喷墨（TIJ）的基本喷射行为41

3.6.1输入能量的特点41

3.6.2频率特性42

3.6.3温度的影响42

3.7模拟分析热喷墨行为43

3.7.1基于有限元方法的圆柱热传导计算（有限元分析软件：Ansys）43

3.7.2基于有限微分法的射流自由边界计算（软件：Flow3D）43

3.8热喷墨技术可靠性问题44

3.9热喷墨技术现状和展望45

参考文献46

第4章高分辨率电流体动力喷墨48

4.1简介48

4.2打印系统48

4.3喷射运动控制49

4.4按需打印模式50

4.5多用途喷墨材料和分辨率52

4.6在电子和生物领域的应用54

4.7高分辨率打印过程中的电荷58

参考文献59

第5章压电喷墨中的串扰61

5.1简介61

5.2电串扰61

5.3直接串扰61

5.4压力诱导串扰64

5.5声学串扰66

5.6打印头共振68

5.7残余振动70

参考文献71

第6章打印行为模式73

6.1简介73

6.1.1液滴和最终液滴半径的影响73

6.1.2室温打印液滴蒸发75

6.1.3墨滴、线、薄膜的形态控制76

6.2小结79

参考文献80

第7章喷墨打印液滴干燥82

7.1简介82

7.2液滴干燥建模82

7.2.1流体模型83

7.2.2润滑近似84

7.2.3溶质浓度85

7.2.4蒸发速度86

7.2.5数值计算法87

7.3小结87

7.3.1液滴形状演变88

7.3.2薄膜层厚88

7.3.3扩散影响90

致谢91

参考文献91

第8章用于制备塑料电子产品的无机墨水的后打印流程93

8.1简介93

8.1.1喷墨打印93

8.1.2印制电子产品93

8.2喷墨打印和金属墨水后打印流程94

8.2.1金属选料94

8.2.2后打印流程转化为无机先驱墨水96

8.2.3传统烧结技术97

8.2.4替代和选择性烧结方法97

8.2.5室温烧结99

8.3小结与展望101

致谢102

参考文献102

第9章视觉监控106

9.1简介106

9.2测量设置106

9.3图像处理108

9.4喷墨速度测量112

9.5喷头标准化和状态监测116

9.6半月板运动测量及其应用118

参考文献120

第10章声学监测121

10.1简介121

10.2自传感121

10.3测量原理121

10.4液体形成、补充和润湿125

10.5污垢127

10.6气泡128

10.7打印头控制131

参考文献132

第11章喷射性能均衡134

11.1液滴体积动态均衡134

11.1.1液滴观测组件135

11.1.2通过体积控制均衡135

11.1.3液滴体积测量和均衡过程136

11.1.4速度均衡138

11.1.5液体动态均衡方法中的问题139

11.2固着液滴的液滴体积均衡141

11.2.1均衡液滴体积的固着液滴测量141

11.2.2固着液滴测量和均衡过程结果142

11.2.3固着液滴测量和均衡过程的有效性142

11.2.4采用透光率的液滴体积均衡过程144

11.2.5采用透光率的液滴体积均衡过程结果145

补充书目146

第12章喷墨打印墨水配方147

12.1简介147

12.2墨水配方148

12.2.1功能材料149

12.2.2溶剂150

12.2.3热熔（相变）墨水151

12.2.4紫外荧光墨水151

12.3墨水参数和添加剂152

12.3.1流变学控制152

12.3.2表面张力调节152

12.3.3电解质和pH值153

12.3.4发泡和消泡153

12.3.5湿润剂154

12.3.6粘接剂154

12.3.7杀菌剂154

12.3.8喷墨墨水配方实例154

12.4喷射性能155

12.4.1液滴形成155

12.4.2墨水延迟156

12.4.3可恢复性156

12.4.4墨水供应157

12.5墨水与基板之间的作用157

12.6非图像应用158

12.7小结159

参考文献159

第13章喷墨打印中颜色过滤器制造的问题162

13.1简介162

13.2背景介绍162

13.3打印技术的比较165

13.4液滴体积改变的印制带169

13.5亚像素填充表面设计能量条件174

13.6其他技术问题181

13.7小结182

参考文献182

第14章喷墨打印在高密度像素RGB杂化量子点LED中的应用185

14.1简介185

14.2背景186

14.3试验工序与结果188

14.3.1液滴形成的作用188

14.3.2原子力显微镜189

14.3.3电致发光193

14.4喷墨打印高密度的RGB像素矩阵195

14.5小结200

致谢200

参考文献200

补充书目202

第15章喷墨打印金属氧化物薄膜晶体管203

15.1简介203

15.2金属氧化物半导体材料203

15.3喷墨打印相关问题205

15.3.1墨水打印适印性205

15.3.2基板预热温度影响206

15.4退火过程中液相到固相的转化210

15.5全氧化物无定形晶体管214

15.6小结216

参考文献217

第16章喷墨打印制备印制电路板219

16.1简介219

16.2传统打印制备印制电路板流程219

16.3喷墨打印制备印制电路板的难点221

16.4图形标记过程222

16.4.1成本对比223

16.4.2图形打印材料224

16.5内层铜电路图案结构224

16.5.1铜蚀刻抗蚀剂材料225

16.5.2基板修饰226

16.6铜耐电镀抗蚀剂227

16.7喷墨打印实现废物减少229

16.8阻焊层打印229

16.9金属墨水233

16.10PCB制造的理论印制举例234

16.11数字打印替代喷墨制造235

16.12在PCB上喷墨打印的未来应用235

参考文献236

第17章光伏器件238

17.1简介238

17.2器件结构239

17.3小面积和大面积打印光伏器件242

17.4商业喷墨打印制备光伏产品246

17.5小结与展望248

参考文献249

第18章喷墨打印电化学传感器252

252

18.2喷墨打印传感器制造254

18.3喷墨打印传感器组件255

18.3.1基板255

18.3.2操作跟踪256

18.3.3传感器材料256

18.3.4生物分子260

18.4喷墨打印传感器的应用261

18.5未来商业计划263

缩略语264

参考文献264

第19章射频识别标签天线267

19.1简介267

19.1.1RFID简介267

19.1.2打印RFID天线产品的应用270

19.2打印天线272

19.2.1HF标签天线要素272

19.2.2UHF标签天线要素273

19.2.3天线打印应用274

19.2.4打印天线的材料275

19.3打印天线的现状和展望279

参考文献279

第20章喷墨打印MEMS281

20.1简介281

20.2光刻和蚀刻281

20.2.1光刻281

20.2.2蚀刻282

20.3直接材料沉积282

20.4光学MEMS285

20.5MEMS封装288

20.6功能化和新颖应用289

20.7小结291

参考文献291

第21章基于无机纳米粒子对基板和连接器喷墨打印在印制电路方面的应用295

21.1简介295

21.2基板与连接器的金属离子喷墨打印296

21.2.1基板与连接器喷墨打印在微电子领域的应用296

21.3高分辨率喷墨打印299

21.3.1表面润湿和墨水修饰299

21.3.2减小印制液滴直径300

21.3.3物理表面处理304

21.3.4喷墨打印的离子凝胶305

21.4小结与展望307

致谢308

参考文献308

作者简介

喷墨技术在过去的十年中,主要作为打印机技术出现在家庭和办公市场,现在喷墨打印被大众所熟悉和接受。在过去的十年里,喷墨技术已成为公认的技术领域的高级制造工具,尤其是在微制造领域。本书介绍了喷墨打印微制造技术的概况、热喷墨及后期处理技术，并附有理论和模型解释，以及喷墨打印技术在各个领域的应用，为研究人员在解决微制造技术方面出现的具有挑战性问题时提供良好的参考。

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