專利名稱：：基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭及其制備方法。
背景技術(shù)：
：噴印成像技術(shù)已經(jīng)成為大幅面數(shù)字噴繪、數(shù)字照片打印、數(shù)字印刷、數(shù)字彩色打樣以及家庭和辦公室彩色輸出系統(tǒng)首選的彩色硬拷貝技術(shù)，獲得廣泛的應(yīng)用和巨大的商業(yè)成功。除了噴墨打印外，噴印技術(shù)還能夠提供非接觸的多種液體的微分配，有著非常廣泛的應(yīng)用，譬如生物流體打印、制作液晶顯示用彩色濾光片、數(shù)字化制作PCB、藥物注射和燃料注入等等。它還有望為構(gòu)建具有復(fù)雜功能的集成系統(tǒng)(如生物組織工程，大平面柔性平板器件等)提供一種自下而上、簡單有效的實施方案。在可預(yù)見的未來，高可靠性、低制作成本以及高性能(高圖形質(zhì)量、高的頻率響應(yīng)以及高空間分辨率)的微噴印系統(tǒng)將得到密切關(guān)注并在商業(yè)領(lǐng)域和其它特殊領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的噴印技術(shù)中，氣泡式噴印是基于微加熱器的一種簡易的噴印技術(shù)。微氣泡發(fā)生器是熱噴印系統(tǒng)的核心，目前大都采用基于傳統(tǒng)金屬材料的微加熱器，功耗較大。金屬碳納米管(CNT)是一種優(yōu)良的微波導(dǎo)體，理論上單壁的碳納米管的導(dǎo)通頻率可達(dá)THz，有報道實際達(dá)到GHz。產(chǎn)生噴印液體是噴印頭最主要的功能。噴印頭包括液體供給系統(tǒng)和噴射液體產(chǎn)生系統(tǒng)。液體供給系統(tǒng)保證按照一定壓力(靜壓)向噴印頭微腔室提供待噴印液體；而噴印液體產(chǎn)生系統(tǒng)實際上就是一種脈沖壓力產(chǎn)生系統(tǒng)，即按照一定的工作頻率(數(shù)字脈沖)在微腔室內(nèi)產(chǎn)生一個脈沖壓力(動壓)，從而將待噴印液體從噴嘴擠壓出去，形成噴印液滴。各種各樣的刺激源當(dāng)中，熱氣泡噴印由于制作工藝簡單，是最具應(yīng)用前景的方法之一，它具有非常高的空間分辨率(噴嘴的密度高于300dpi)，高頻率響應(yīng)(大于IOkHz)和低成本等優(yōu)點。熱氣泡技術(shù)是利用制作在微腔室內(nèi)的微型加熱器，通過電脈沖控制，加熱使液體溫度升高，從而使加熱器表面的液體氣化產(chǎn)生氣泡，用氣泡長大產(chǎn)生的壓力將液體從噴嘴擠壓出去而形成噴射液滴。熱氣泡噴印器件結(jié)構(gòu)簡單，小型化容易，可以實現(xiàn)較高的噴嘴集成度，同時制作成本較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭，該噴印頭具有精度高、功耗低和集成度高的特點；本發(fā)明還提供了該噴印頭的制備方法。本發(fā)明提供的一種基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭，其特征在于，該噴印頭包括襯底、蓋板、主通道、毛細(xì)通道和至少一個噴印單元；噴印單元由微腔室，第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器和噴嘴組成；微腔室和主通道均位于襯底的上部，微腔室與主通道之間通過毛細(xì)通道連接，蓋板的底部上設(shè)置有第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器；蓋板和襯底封裝為一體，且第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器位于微腔室的頂部，噴嘴的上部與位于微腔室的底部，噴嘴的下部穿透襯底，且噴嘴的中心與第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器的間隙相對；當(dāng)噴印單元的數(shù)量多于一個時，各噴印單元成陣列布置。上述的噴印頭的制備方法，其特征在于，該方法包括下述步驟第1步，在蓋板上制備第一、第二納米管微氣泡發(fā)生器，在襯底上制備微流體結(jié)構(gòu)，微流體結(jié)構(gòu)由所述微腔室、毛細(xì)通道、主通道和噴嘴構(gòu)成；第2步按照下述過程將蓋板和襯底鍵合(2.1)在制備有第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器的蓋板表面涂紫外膠；(2.2)將蓋板固定在干凈透明的玻璃板上，作為光刻機(jī)對準(zhǔn)的掩膜版；(2.3)將蓋板和帶微流體結(jié)構(gòu)的襯底間的圖形對準(zhǔn)；(2.4)對準(zhǔn)后紫外燈曝光35分鐘；(2.5)從玻璃板上取下已鍵合的蓋板和襯底。本發(fā)明利用碳納米管良好的微波導(dǎo)電性構(gòu)建基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭，噴印頭由雙碳納米管微氣泡發(fā)生器和微流體結(jié)構(gòu)兩部分組成。碳納米管微氣泡發(fā)生器高集成密度、功耗低的特點保證了噴印頭結(jié)構(gòu)具有高的空間分辨率、很高的頻率響應(yīng)和很低的功耗。更為重要的是，它消除了次液滴問題，有效提高了噴印圖形的質(zhì)量。本發(fā)明克服了一般噴印頭存在次液滴現(xiàn)象的缺點，并具有良好的高密度集成的潛力，在先進(jìn)制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。碳納米管微氣泡發(fā)生器(CarbonNanotubeMicro-BubbleGenerator)用碳納米管(CarbonNanotube,CNT)作為基本加熱元件，利用金屬碳納米管在納米尺度上提供的高密度焦耳熱，通過控制加熱電流或電壓來控制產(chǎn)生氣泡的時間，氣泡尺寸可控制在微米量級。本發(fā)明提供的工藝與半導(dǎo)體IC工藝兼容。圖1為雙碳納米管微氣泡發(fā)生器噴印頭結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖2為雙碳納米管微氣泡發(fā)生器噴印頭結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖3為單個碳納米管微氣泡發(fā)生器縱向結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為單個碳納米管微氣泡發(fā)生器剖視示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，本發(fā)明噴印頭的結(jié)構(gòu)包括襯底1，蓋板2，主通道7、至少一個噴印單元，噴印單元與主通道7之間通過毛細(xì)通道6連接，如圖2所示，每個噴印單元由微腔室3，第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器4、5和噴嘴8組成。當(dāng)有多個噴印單元時，各噴印單元成陣列布置。微腔室3和主通道7均位于襯底1的上部，蓋板2的底部上設(shè)置有第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器4、5。蓋板2和襯底1封裝為一體，且第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器4、5位于微腔室的頂部，噴嘴8的上部與位于微腔室的底部，噴嘴8的下部穿透襯底1，且噴嘴8的中心與第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器4、5的間隙相對。微腔室3，毛細(xì)通道6，主通道7和噴嘴8構(gòu)成微流體結(jié)構(gòu)；通常而言，襯底1為硅片，蓋板2采用玻璃。.制備上述基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭的方法，其步驟包括(1)制備碳納米管微氣泡發(fā)生器和微流體結(jié)構(gòu)(A)按照步驟(Α.1)(A.3)在蓋板2上制作第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器。為了工藝方便，可以將第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器平行布置，并且兩者之間的中心距離為2040μπι(Al)采用電子束蒸發(fā)或濺射，在清洗后的蓋板2上依次形成厚度為1030nm的鈦膜和厚度為300400nm金膜；再利用現(xiàn)有剝離工藝形成二個金電極，二個金電極之間的距離為1IOym；(Α2)在上述金電極上加載交流電壓，再將碳納米管懸浮液滴到電極間，碳納米管懸浮液由直徑為1030nm碳納米管與無水乙醇溶劑按0.0050.05mg/ml比例混合而成；當(dāng)碳納米管將電極連通并定位在電極間時，撤除所加交流電壓；(A3)在碳納米管與金電極的接觸部位形成厚度為100300nm的二氧化硅層，形成第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器；(B)在襯底1上制作微流體結(jié)構(gòu)，微流體結(jié)構(gòu)包括四個部分主通道、毛細(xì)通道、微腔室、噴嘴。微流體結(jié)構(gòu)的主要工藝實現(xiàn)方案包括采用各向異性濕法腐蝕或ICP方法得到主通道；采用反應(yīng)離子刻蝕制備毛細(xì)通道和微腔室；采用各向異性濕法腐蝕或ICP方法得到噴嘴；噴嘴的背面反面刻蝕采用硅片的各向異性濕法腐蝕工藝或ICP方法。制備微流體結(jié)構(gòu)的具體工藝步驟如下(Bi)選擇硅片作為襯底材料，采用磁控濺射的方法在硅片正反兩面都濺射一層鉻掩膜；(B2)背面勻光刻膠，曝光顯影以后將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(B3)正面鉻掩膜勻光刻膠作為掩膜，進(jìn)行保護(hù)；(B4)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到鉻掩膜上，然后去掉光刻膠；(B5)用鉻做掩膜，氫氟酸腐蝕二氧化硅，露出硅片表面；(B6)采用二氧化硅和鉻雙掩膜設(shè)計，進(jìn)行KOH各向異性濕法腐蝕硅實驗，直到腐蝕到所需要的深度為止；(B7)背面勻光刻膠，將背面的鉻掩膜保護(hù)起來；(B8)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，露出正面的二氧化硅，用于下一步的雙面對準(zhǔn)，然后去除光刻膠；(B9)正面勻光刻膠，然后進(jìn)行雙面對準(zhǔn)光刻，曝光顯影后將主通道跟噴嘴的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(BlO)正面磁控濺射鉻；然后采用剝離技術(shù)，將光刻膠上面的金屬鉻剝離，將主通道和噴嘴圖形轉(zhuǎn)移到鉻掩膜上；(Bll)用金屬鉻作為掩膜，氫氟酸腐蝕二氧化硅，露出主通道和噴嘴下面的硅片表面；(B12)正面涂光刻膠，然后進(jìn)行單面對準(zhǔn)，單面對準(zhǔn)后曝光顯影，將微腔室跟毛細(xì)通道圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(B13)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，然后去除光刻膠；(B14)用鉻和二氧化硅作為掩膜，KOH濕法腐蝕硅，直到噴嘴部分將硅片刻穿為止；(B15)用鉻作為掩膜，氫氟酸酸腐蝕二氧化硅，露出微腔室和毛細(xì)通道圖形；(B16)鉻和二氧化硅作為掩膜，反應(yīng)離子刻蝕硅，直到刻蝕到所需要的深度為止；(B17)濕法腐蝕鉻，氫氟酸酸濕法腐蝕二氧化硅，得到微流體結(jié)構(gòu)。在制備微流體結(jié)構(gòu)過程中也可以采用干法刻蝕Si和Si02，其具體步驟如下(Cl)選擇硅片作為襯底材料，采用磁控濺射的方法在硅片的兩面都濺射一層鉻或鈦金屬掩膜；(C2)反面勻光刻膠，曝光顯影后將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(C3)反應(yīng)離子刻蝕(RIE)反面的金屬掩膜，將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到反面金屬掩膜上，然后去掉光刻膠；(C4)以金屬薄膜做掩膜，用電感耦合等離子(ICP)工藝刻蝕二氧化硅，露出硅片背表面；(C5)采用電感耦合等離子(ICP)工藝刻蝕硅的背表面，直到硅被刻蝕到所需要的深度為止；(C6)反應(yīng)離子刻蝕(RIE)正面的金屬掩膜，露出正面的二氧化硅，用于下一步的雙面對準(zhǔn)；(C7)正面勻光刻膠，進(jìn)行雙面對準(zhǔn)光刻，曝光顯影后將主通道跟噴嘴的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(C8)正面再次磁控濺射鉻或鈦金屬薄膜；采用剝離技術(shù)，將主通道和噴嘴圖形轉(zhuǎn)移到金屬掩膜上；(C9)用金屬薄膜作為掩膜，用電感耦合等離子(ICP)工藝刻蝕二氧化硅，露出主通道和噴嘴下面的硅片表面；(ClO)正面涂光刻膠，進(jìn)行單面對準(zhǔn)，經(jīng)曝光顯影將微腔室跟毛細(xì)通道圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(Cll)用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕金屬掩膜，然后去除光刻膠；(C12)用金屬薄膜和二氧化硅作為掩膜，以電感耦合等離子(ICP)工藝刻蝕硅，直到噴嘴部分將硅片刻穿為止；(C13)用金屬薄膜作為掩膜，以電感耦合等離子(ICP)工藝刻蝕二氧化硅，露出微腔室和毛細(xì)通道圖形；(C14)以金屬薄膜和二氧化硅作為掩膜，用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕硅，直到刻蝕到所需要的深度為止；(C15)以反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕金屬薄膜、電感耦合等離子(ICP)工藝刻蝕二氧化硅，得到微流體結(jié)構(gòu)。(2)噴印頭的鍵合。使用紫外膠作為中間層，利用光刻機(jī)實現(xiàn)雙碳納米管微氣泡發(fā)生器跟微流體結(jié)構(gòu)之間的精確對準(zhǔn)，具體流程如下(2.1)在制備有雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的蓋板表面涂紫外膠；(2.2)將蓋板固定在干凈透明的玻璃板上，作為光刻機(jī)對準(zhǔn)的掩膜版；(2.3)采用光刻機(jī)對準(zhǔn)技術(shù)，實現(xiàn)蓋板和帶微流體結(jié)構(gòu)的襯底間的圖形對準(zhǔn)；(2.4)對準(zhǔn)后紫外燈曝光35分鐘；(2.5)將樣品從玻璃板上取下，蓋板和襯底實現(xiàn)了鍵合。實施例1(1)采用玻璃作為蓋板2，將玻璃蓋板進(jìn)行表面處理和清洗；(2)將碳納米管微氣泡發(fā)生器制備在蓋板2上，其過程為(2.1)采用電子束蒸發(fā)鈦，形成厚度為20nm的鈦膜；(2.2)采用電子束蒸發(fā)金，形成厚度為400nm金膜；(2.3)利用現(xiàn)有的剝離工藝(liftoff)形成金電極11、12，金電極11、12之間的距離為5μ；(2.4)將直徑為1030nm碳納米管13與無水乙醇溶劑按0.01mg/ml比例混合，經(jīng)超聲使碳納米管均勻分散；(2.5)將lMHz，8V的交流電壓加載到蓋板2上的金電極11、22間，用微型注射器將碳納米管懸浮液滴到電極間，當(dāng)溶劑揮發(fā)完全時，碳納米管將電極連通并定位在電極間，此時撤除所加電場；(2.6)采用電子束蒸發(fā)二氧化硅，形成厚度為200nm的二氧化硅膜；(2.7)利用反轉(zhuǎn)光刻膠AZ5214的剝離工藝，形成加固碳納米管與金電極接觸的二氧化硅層14、15，并將定位好的碳納米管13位于金電極11、12間的部分暴露出來，形成碳納米管微氣泡發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。(3)根據(jù)下述過程及表1中的工藝在襯底1((100)雙面氧化硅片)上制作微流體結(jié)構(gòu)。(3.1)選擇硅片作為襯底材料。(3.2)采用磁控濺射的方法在硅片正反兩面都濺射一層鉻掩膜。(3.3)背面勻光刻膠，準(zhǔn)備制作反面刻蝕圖形。(3.4)曝光顯影以后將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。(3.5)正面鉻掩膜勻光刻膠作為掩膜，進(jìn)行保護(hù)。(3.6)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到鉻掩膜上。(3.7)用丙酮將光刻膠去掉。(3.8)用鉻做掩膜，HF酸腐蝕二氧化硅，露出硅片表面。(3.9)采用二氧化硅和鉻雙掩膜設(shè)計，進(jìn)行KOH各向異性濕法腐蝕硅實驗，直到腐蝕到所需要的深度為止。(3.10)背面勻光刻膠，將背面的鉻掩膜保護(hù)起來。由于接下來要進(jìn)行雙面對準(zhǔn)，使用的MJB-3光刻機(jī)采用紅外雙面對準(zhǔn)技術(shù)，鉻金屬薄膜不透光，無法進(jìn)行對準(zhǔn)，需要將金屬鉻去掉。但是，通過實驗發(fā)現(xiàn)，將背面的鉻掩膜也去掉進(jìn)行雙面對準(zhǔn)時，反面刻蝕圖形在顯示器上顯示的圖形比較模糊，不利于精確對準(zhǔn)。而由于金屬鉻不透光，保留背面的鉻掩膜可以使反面刻蝕圖形在紅外光下的圖形更具有對比度，從而在顯微鏡下看到清晰的圖形。(3.11)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，露出正面的二氧化硅，用于下一步的雙面對準(zhǔn)。(3.12)丙酮去除光刻膠。(3.13)正面勻光刻膠，準(zhǔn)備進(jìn)行雙面對準(zhǔn)光刻。(3.14)雙面對準(zhǔn)光刻，曝光顯影后將主通道跟噴嘴的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。(3.15)正面磁控濺射鉻。(3.16)采用剝離技術(shù)，用丙酮將光刻膠上面的金屬鉻剝離，將主通道和噴嘴圖形轉(zhuǎn)移到鉻掩膜上。(3.17)用金屬鉻作為掩膜，HF酸腐蝕二氧化硅，露出主通道和噴嘴下面的硅片表面。(3.18)正面涂光刻膠，準(zhǔn)備進(jìn)行單面對準(zhǔn)。(3.19)單面對準(zhǔn)后曝光顯影，將微腔室跟毛細(xì)通道圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。(3.20)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻。(3.21)丙酮去除光刻膠。(3.22)用鉻和二氧化硅作為掩膜，KOH濕法腐蝕硅，直到噴嘴部分將硅片刻穿為止。(3.23)用鉻作為掩膜，HF酸腐蝕二氧化硅，露出微腔室和毛細(xì)通道圖形。(3.24)鉻和二氧化硅作為掩膜，反應(yīng)離子刻蝕硅，直到刻蝕到所需要的深度為止。(3.25)濕法腐蝕鉻，HF酸濕法腐蝕二氧化硅。至此，整個微流體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。表1.微流體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)_反面刻蝕噴嘴8微腔室3毛細(xì)通道6主通道7工藝KOHKOHRIERIEKOH時間22.5小時1.5小時2小時2小時1.5小時深度>300μπι34μπιΙΟμπιΙΟμπι25μπι各部分的平面尺寸如下①主通道長18.8讓，寬1讓②毛細(xì)通道長100μm，寬20μm③微腔室長80μm，寬60μm④噴嘴直徑15μm⑤反面刻蝕長750μπι，寬750μπι(4)噴印頭的制備。a)在背面制備有雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的蓋板2樣品正面涂紫外膠；b)將蓋板2樣品固定在干凈透明的四寸玻璃上，作為光刻機(jī)對準(zhǔn)的掩膜版；c)采用光刻機(jī)對準(zhǔn)技術(shù)，實現(xiàn)蓋板2樣品和微流體結(jié)構(gòu)硅襯底1樣品間的圖形對準(zhǔn)；d)對準(zhǔn)后紫外燈曝光3分鐘；e)將樣品從玻璃板上取下，兩個樣品完成了鍵合。實施例2(1)采用玻璃作為蓋板2，將蓋板2進(jìn)行表面處理和清洗；(2)將碳納米管微氣泡發(fā)生器制備在蓋板2上，其過程為(2.1)采用濺射鈦，形成厚度為30nm的鈦膜；(2.2)采用濺射金，形成厚度為300nm金膜；(2.3)利用現(xiàn)有的剝離工藝(liftoff)形成金電極11、12，金電極11、12之間的距離為Iym;(2.4)將直徑為1030nm碳納米管13與無水乙醇溶劑按0.005mg/ml比例混合，經(jīng)超聲使碳納米管均勻分散；(2.5)將0.5MHz，5V的交流電壓加載到蓋板2上的金電極11、12間，用微型注射器將碳納米管懸浮液滴到電極間，當(dāng)溶劑揮發(fā)完全時，碳納米管將電極連通并定位在電極間，此時撤除所加電場；(2.6)采用電子束蒸發(fā)法或濺射二氧化硅，形成厚度為IOOnm的二氧化硅膜；(2.7)利用反轉(zhuǎn)光刻膠的剝離工藝，形成加固碳納米管與金電極接觸的二氧化硅層14、15，并將定位好的碳納米管位于金電極11、12間的部分暴露出來，形成碳納米管微氣泡發(fā)生器。(3)根據(jù)表2中的工藝在襯底1上制作微流體結(jié)構(gòu)。表2微流體結(jié)構(gòu)實驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>各部分的平面尺寸如下①主通道長18.8mm，寬Imm②毛細(xì)通道長100μm，寬20μm③微腔室長60μm，寬40μm④噴嘴直徑20μm⑤反面刻蝕長750μπι，寬750μπι(4)噴印頭的制備。a)在背面制備有雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的蓋板2樣品正面涂紫外膠；b)將蓋板2樣品固定在干凈透明的四寸玻璃上，作為光刻機(jī)對準(zhǔn)的掩膜版；c)采用光刻機(jī)對準(zhǔn)技術(shù)，實現(xiàn)蓋板2樣品和微流體結(jié)構(gòu)硅襯底1樣品間的圖形對準(zhǔn)；d)對準(zhǔn)后紫外燈曝光4分鐘；e)將樣品從玻璃板上取下，兩個樣品完成了鍵合。實施例3(1)采用玻璃作為蓋板2，將蓋板2進(jìn)行表面處理和清洗；(2)將碳納米管微氣泡發(fā)生器制備在蓋板2上，其過程為(2.1)采用濺射鈦，形成厚度為30nm的鈦膜；(2.2)采用濺射金，形成厚度為300nm金膜；(2.3)利用現(xiàn)有的剝離工藝(liftoff)形成金電極11、12，金電極11、12之間的距離為IOym;(2.4)將直徑為1030nm碳納米管13與無水乙醇溶劑按0.05mg/ml比例混合，經(jīng)超聲使碳納米管均勻分散；(2.5)將0.8MHz,IOV的交流電壓加載到玻璃基底1上的金電極31、32間，用微型注射器將碳納米管懸浮液滴到電極間，當(dāng)溶劑揮發(fā)完全時，碳納米管將電極連通并定位在電極間，此時撤除所加電場；(2.6)采用電子束蒸發(fā)法或濺射二氧化硅，形成厚度為300nm的二氧化硅膜；(2.7)利用反轉(zhuǎn)光刻膠的剝離工藝，形成加固碳納米管與金電極接觸的二氧化硅層14、15，并將定位好的碳納米管13位于金電極11、12間的部分暴露出來，形成碳納米管微氣泡發(fā)生器。(3)根據(jù)表3中的工藝在襯底1上制作微流體結(jié)構(gòu)。。表3微流體結(jié)構(gòu)實驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>各部分的平面尺寸如下①主通道長18.8讓，寬1讓②毛細(xì)通道長100μm，寬2Oym③微腔室長60μm，寬40μm④噴嘴直徑40μm⑤反面刻蝕長750μπι，寬750μπι(4)噴印頭的制備。a)在背面制備有雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的蓋板2樣品正面涂紫外膠；b)將蓋板2樣品固定在干凈透明的四寸玻璃上，作為光刻機(jī)對準(zhǔn)的掩膜版；c)采用光刻機(jī)對準(zhǔn)技術(shù)，實現(xiàn)蓋板2樣品和微流體結(jié)構(gòu)硅襯底1樣品間的圖形對準(zhǔn)；d)對準(zhǔn)后紫外燈曝光5分鐘；e)將樣品從玻璃板上取下，兩個樣品完成了鍵合。通常而言，具體制備時，微流體結(jié)構(gòu)各部分尺寸如下①主通道18800μmX寬1000μm，深度不小于25μm②毛細(xì)通道長100μmX寬20μm，深度1020μm③微腔室長80μπιΧ寬6(^111或長6(^111\寬40μm，深度1020μm④噴嘴直徑1540μm，長度10μm⑤反面刻蝕長750μmX寬750μm，深度>300μm。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。權(quán)利要求一種基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭，其特征在于，該噴印頭包括襯底(1)、蓋板(2)、毛細(xì)通道(6)、主通道(7)和至少一個噴印單元；噴印單元由微腔室(3)，第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器(4、5)和噴嘴(8)組成；微腔室(3)和主通道(7)均位于襯底(1)的上部，微腔室(3)與主通道(7)之間通過毛細(xì)通道(6)連接，蓋板(2)的底部上設(shè)置有第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器(4、5)；蓋板(2)和襯底(1)封裝為一體，且第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器(4、5)位于微腔室的頂部，噴嘴(8)的上部與位于微腔室的底部，噴嘴(8)的下部穿透襯底(1)，且噴嘴(8)的中心與第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器(4、5)的間隙相對；當(dāng)噴印單元的數(shù)量多于一個時，各噴印單元成陣列布置。2.—種權(quán)利要求1所述的噴印頭的制備方法，其特征在于，該方法包括下述步驟第1步，在蓋板上制備第一、第二納米管微氣泡發(fā)生器，在襯底上制備微流體結(jié)構(gòu)，微流體結(jié)構(gòu)由所述微腔室、毛細(xì)通道、主通道和噴嘴構(gòu)成；第2步按照下述過程將蓋板和襯底鍵合(2.1)在制備有第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器的蓋板表面涂紫外膠；(2.2)將蓋板固定在干凈透明的玻璃板上，作為光刻機(jī)對準(zhǔn)的掩膜版；(2.3)將蓋板和帶微流體結(jié)構(gòu)的襯底間的圖形對準(zhǔn)；(2.4)對準(zhǔn)后紫外燈曝光35分鐘；(2.5)從玻璃板上取下已鍵合的蓋板和襯底。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，第1步中，在蓋板上制備第一、第二納米管微氣泡發(fā)生器的過程為(Al)采用電子束蒸發(fā)或濺射，在清洗后的蓋板2上依次形成厚度為1030nm的鈦膜和厚度為300400nm金膜；再利用現(xiàn)有剝離工藝形成二個金電極，二個金電極之間的距離為110μm；(A2)在上述金電極上加載交流電壓，再將碳納米管懸浮液滴到電極間，碳納米管懸浮液由直徑為1030nm碳納米管與無水乙醇溶劑按0.0050.05mg/ml比例混合而成；當(dāng)碳納米管將電極連通并定位在電極間時，撤除所加交流電壓；(A3)在碳納米管與金電極的接觸部位形成厚度為100300nm的二氧化硅層，形成第一、第二碳納米管微氣泡發(fā)生器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，第1步中，在襯底上制備微流體結(jié)構(gòu)的過程為(Bi)選擇硅片作為襯底材料，采用磁控濺射的方法在硅片正反兩面都濺射一層鉻掩膜；(B2)背面勻光刻膠，曝光顯影以后將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(B3)正面鉻掩膜勻光刻膠作為掩膜，進(jìn)行保護(hù)；(B4)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到鉻掩膜上，然后去掉光刻膠；(B5)用鉻做掩膜，氫氟酸腐蝕二氧化硅，露出硅片表面；(B6)采用二氧化硅和鉻雙掩膜設(shè)計，進(jìn)行KOH各向異性濕法腐蝕硅，直到腐蝕到所需要的深度為止；(B7)背面勻光刻膠，將背面的鉻掩膜保護(hù)起來；(B8)(NH4)2Ce(NO3)5濕法腐蝕鉻，露出正面的二氧化硅，用于下一步的雙面對準(zhǔn)，然后去除光刻膠；(B9)正面勻光刻膠，然后進(jìn)行雙面對準(zhǔn)光刻，曝光顯影后將主通道跟噴嘴的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(BlO)正面磁控濺射鉻；然后采用剝離技術(shù)，將光刻膠上面的金屬鉻剝離，將主通道和噴嘴圖形轉(zhuǎn)移到鉻掩膜上；(Bll)用金屬鉻作為掩膜，氫氟酸腐蝕二氧化硅，露出主通道和噴嘴下面的硅片表面；(B12)正面涂光刻膠，然后進(jìn)行單面對準(zhǔn)，單面對準(zhǔn)后曝光顯影，將微腔室跟毛細(xì)通道圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(B13)(NH4)2Ce(NO3)JM法腐蝕鉻，然后去除光刻膠；(B14)用鉻和二氧化硅作為掩膜，KOH濕法腐蝕硅，直到噴嘴部分將硅片刻穿為止；(B15)用鉻作為掩膜，氫氟酸酸腐蝕二氧化硅，露出微腔室和毛細(xì)通道圖形；(B16)鉻和二氧化硅作為掩膜，反應(yīng)離子刻蝕硅，直到刻蝕到所需要的深度為止；(B17)濕法腐蝕鉻，氫氟酸酸濕法腐蝕二氧化硅，得到微流體結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，第1步中，在襯底上制備微流體結(jié)構(gòu)的過程為(Cl)選擇硅片作為襯底材料，采用磁控濺射的方法在硅片的兩面都濺射一層鉻或鈦金屬掩膜；(C2)反面勻光刻膠，曝光顯影后將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(C3)反應(yīng)離子刻蝕反面的金屬掩膜，將反面刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到反面金屬掩膜上，然后去掉光刻膠；(C4)以金屬薄膜做掩膜，用電感耦合等離子工藝刻蝕二氧化硅，露出硅片背表面；(C5)采用電感耦合等離子工藝刻蝕硅的背表面，直到硅被刻蝕到所需要的深度為止；(C6)反應(yīng)離子刻蝕正面的金屬掩膜，露出正面的二氧化硅，用于下一步的雙面對準(zhǔn)；(C7)正面勻光刻膠，進(jìn)行雙面對準(zhǔn)光刻，曝光顯影后將主通道跟噴嘴的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(C8)正面再次磁控濺射鉻或鈦金屬薄膜；采用剝離技術(shù)，將主通道和噴嘴圖形轉(zhuǎn)移到金屬掩膜上；(C9)用金屬薄膜作為掩膜，用電感耦合等離子工藝刻蝕二氧化硅，露出主通道和噴嘴下面的硅片表面；(ClO)正面涂光刻膠，進(jìn)行單面對準(zhǔn)，經(jīng)曝光顯影將微腔室跟毛細(xì)通道圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；(Cll)用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕金屬掩膜，然后去除光刻膠；(C12)用金屬薄膜和二氧化硅作為掩膜，以電感耦合等離子工藝刻蝕硅，直到噴嘴部分將硅片刻穿為止；(C13)用金屬薄膜作為掩膜，以電感耦合等離子工藝刻蝕二氧化硅，露出微腔室和毛細(xì)通道圖形；(C14)以金屬薄膜和二氧化硅作為掩膜，用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕硅，直到刻蝕到所需要的深度為止；(C15)以反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕金屬薄膜、電感耦合等離子工藝刻蝕二氧化硅，得到微流體結(jié)構(gòu)。全文摘要本發(fā)明公開一種基于雙碳納米管微氣泡發(fā)生器的噴印頭及其制備方法。噴印頭包括碳納米管微氣泡發(fā)生器和微流體結(jié)構(gòu)，微流體結(jié)構(gòu)包括主通道、毛細(xì)通道、微腔室和噴嘴。碳納米管微氣泡發(fā)生器和微流體結(jié)構(gòu)分別制作。采用硅表面加工和體硅加工工藝制作噴印頭結(jié)構(gòu)，前者主要包括光刻制作圖形，磁控濺射工藝制作掩膜，濕法腐蝕掩膜等；后者主要采用濕法腐蝕和干法刻蝕相結(jié)合的方法來制作微流體結(jié)構(gòu)。用紫外固化鍵合方法將雙微氣泡發(fā)生器和微流體結(jié)構(gòu)接合形成完整的噴印頭結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有很高的空間分辨率、很高的頻率響應(yīng)和很低的功耗。它消除了次液滴問題，有效提高了噴印圖形的質(zhì)量。并具有良好的高密度集成的潛力，在先進(jìn)制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。文檔編號B41J2/16GK101817256SQ2010101604公開日2010年9月1日申請日期2010年4月30日優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日發(fā)明者周文利,孫偉鈞,李宇鵬申請人:華中科技大學(xué)