[发明专利]一种低温电流体喷射打印喷头装置

说明书

一种低温电流体喷射打印喷头装置，属于先进制造技术领域，包括喷头模块和喷印制冷模块。喷头模块采用喷针与储液管、卡帽直接连接的方式，喷针采用绝缘材料并进行外侧疏水处理；装置内设有精密固定凹槽。喷印制冷模块位于喷头模块外侧，将涡流制冷器固定于喷头体侧壁，射流导向管对准喷针末端，衬底导向管与打印基板内的沟道相连，空气经冷却后，一部分导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分充满带有沟道的打印基板，实现衬底的冷却，最终实现喷印全过程的冷却。本发明提高了电流体喷射打印过程墨水流量稳定性，避免了打印液滴摊开现象，解决了打印过程的爬胶、击穿、散点等难题，实现了高粘度墨水材料大高宽比、高精度的打印制造。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种低温电流体喷射打印喷头装置。

背景技术

电流体喷射打印具有高分辨率制造能力而备受研究者关注，该技术可有效克服喷墨打印、挤出式打印中喷嘴尺寸对分辨率的限制，与多种墨水材料兼容，例如硅胶粘接剂、光刻胶、导电银浆、热固化胶、UV胶和生物材料等，可广泛应用于半导体芯片封装、柔性微电子器件、光伏电池银栅极、摄像头模组粘接和组织工程支架的加工制造中。

目前，电流体喷射打印高粘度材料时，普遍对墨水材料提前进行加热处理，或者使用装有加热片的喷头装置进行打印。温度升高，分子动能增大，能够促进分子间流动，从而使液体动力增加，动力粘度减少，提高墨水的流动性，避免打印过程中高粘度材料的堵塞，保证打印的流畅性。然而，墨水材料喷出时，若其粘度较低，打印后的墨水极易摊开，将会导致其厚度减小，尺寸增大，不利于得到大高宽比的阵列结构，从而无法满足精密封装和微器件领域中高分辨率和大高宽比微结构的打印制造需求。

此外，电流体喷射打印的喷头普遍采用金属喷针。当在绝缘衬底上电喷打印时，一方面，带有高压电的金属喷针、具有相同极性的带电液滴以及绝缘衬底之间的相互作用使原始电场扭曲，导致射流发散和液滴偏离预期运动轨迹，并且液滴在接近衬底的区域很容易由于库伦斥力而破碎产生卫星液滴，引起断流现象，破坏电流体喷射打印的稳定；另一方面，在强电场作用下，绝缘衬底能长久保持电极化状态，具有较慢的电荷衰减率，已滴落的液滴不能借助绝缘衬底释放液滴所带的电荷，后续滴落的液滴与已滴落的液滴带有同种极性的电荷而产生库伦排斥力从而导致液滴变形。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，发明了一种低温电流体喷射打印喷头装置。在喷头装置内部，采用喷针与储液管、卡帽直接连接方式，减少了管路堵塞；喷针采用绝缘材料并进行外侧疏水处理，可以在打印过程中削弱液体弯月面中的回流，改善锥射流稳定性，解决金属喷针电喷打印时容易发生断流、散点、击穿、爬胶等难题；装置内设有精密固定凹槽，可将储液管与喷针精确定位。在喷头装置外侧，涡流制冷器固定于喷头体侧壁，射流导向管对准喷针末端，衬底导向管与打印基板内沟道相连，空气经涡流管压缩冷却后，一部分冷气通过射流导向管导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分冷气经衬底导向管充满带有沟道的打印基板，实现衬底的冷却，最终实现电流体喷印全过程的冷却，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开。本发明提高了电流体喷射打印过程墨水流量稳定性，避免了打印液滴摊开现象，解决了打印过程的爬胶、击穿、散点等难题，实现了高粘度墨水大高宽比、高精度的打印制造。

为了达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种低温电流体喷射打印喷头装置，包括喷头模块和喷印制冷模块；