专利名称：使用密封剂的现场浇注墨水馈送结构的利记博彩app
技术领域：
本发明总的来说涉及喷墨打印头，尤其是为印刷印模元件形成流体互连。
背景技术：
在喷墨设备的构造中，通道提供用于将墨水源、例如储存器连接到打印头中的喷嘴出口。这些通道可以制造在印模(die)的边缘上，或者 穿过印模的下表面的孔。从设备的底部馈送墨水可能利用设备中相当的 空间，而从边缘馈送墨水可能需要结构复杂的设备。在图1A和IB中描述了装配的顺序进程中，典型流体微机电系统 (MEMS)打印头设备100的例子。尤其是，图1A说明了支撑着换能器112 的硅晶片110和结合焊盘114。通过使用普通的支撑部件150将喷嘴板 130间隔开硅晶片110,在硅晶片110上形成流体腔160。在喷嘴板130 中形成至少一个喷嘴开口 140，以及在硅晶片110中形成至少一个流体入 口 120。在图1B中，显示图1A的设备放置有打印头基板170、连接引线 116，并且在硅晶片110、打印头基板170、和喷嘴板130的连接点的端 点使用密封剂190进行密封。在打印头基板170中形成有孔径180。在上述类型半导体设备的已知构造中，当图1A的设备放置在打印头 基板170上时，墨水入口 120和打印头基板170的孔径180的对准是难 于取得的。而且，墨水入口 180的区域可能为大约100x200|Lim,以便于 深反应离子刻蚀穿过硅晶片110。另外为了在硅晶片上消耗可观的空间， 反应离子刻蚀是昂贵的过程。例如，每次晶片刻蚀时间可能需要相当于 大约五个小时来形成500到600 m m深的墨水入口 。除了形成墨水入口所 需的时间，整个硅晶片区域必需足够大以容纳墨水入口的形成，以及允 许对准容差，在硅晶片的边缘产生大约20%的余量。典型地，这一余量用 于喷嘴板130的支撑部件150。形成流体互连所需的硅总量和表面面积典型地由墨水入口 120和余 量的结合限定。在典型的MEMS喷墨设备中，印模可以为大约2000 ju m宽。 如杲墨水入口的整体开销是200]um,例如，在印模的可用空间中产生潜 在的10%的缩减。在150 mm的晶片上，2 mm x 12 mra的印才莫尺寸产生563个印模。如果印模宽度缩减，例如10%，每个晶片可以获得624个印 模的产出。因此，印模产出直接与切割印模尺寸的缩减成比例。这对于 具有大阵列设计的结构来说是尤其重要的，其中印模尺寸和阵列尺寸都 是重要的构造考虑因素。因此，需要克服现有技术的这些以及其它的问题，并提供一种在喷 墨打印头中形成墨水馈送结构的方法，其减小了方法及其形成的设备中 所用印模的尺寸。发明内容依照当前教导，提供了 一种在打印头中形成密封的流体路径的方法。 示例性方法可以包括提供印模部件以及与所述印模部件上表面间隔 开的截短喷嘴板。所述印模和喷嘴板形成在其内形成有孔径的打印头基 板上。牺牲材料位于所迷打印头基板的孔径上，并且连接所述截短喷嘴 板的末端。将所述牺牲材料从所述喷嘴板的末端到所述打印头基板的表 面进行。所述牺牲材料的移除限定了从所述打印头基板的孔径到所述喷 嘴板的流体路径。依照当前教导，提供了一种打印头。示例性打印头可以包括支撑至少一个结合焊盘和至少一个换能器的 印模部件，以及与所述印模部件间隔开的截短喷嘴板，所述喷嘴板定位 在所述至少一个换能器上。打印头基板支撑所述印模部件，所述打印头 基板具有形成在其中的孔径。牺牲材料放置在所述打印头基板的孔径上， 邻近于所述喷嘴板的末端以及所述印模部件的边缘。密封剂形成用于在 所述打印头基板和所述喷嘴板的末端之间桥接牺牲材料，以密封其中的封的流体路径。
图1A和1B描述了在装配的顺序进程中已知MEMS喷射打印头的侧寺见图；图2是侧视剖面图，说明了依照当前教导实施例的打印头； 图3A到3D是側视图，描述了依照当前教导实施例的打印头的构造 阶段；图4是侧;观图，说明了依照当前教导实施例的示例性打印头中牺牲 材料的示例性外形；图5是侧视图，说明了对于依照当前教导实施例的打印头部分的附 加支撑；以及图6是侧视图，说明了依照当前教导实施例的喷嘴板的末端。具体实施方式
下面的实施例总的来说涉及MEMS类型的喷墨打印头，尤其是其流体 馈送结构。虽然这些实施例关于用于"流体"的结构进行描述，应当理 解所述的流体可以是墨水、生物流体、工业流体、或者化学流体，这些 仅作为非限定性的例子。图2说明了依照示例性实施例的完整打印头结构200,包括打印头基 板270和形成于打印头基板270上的印模210。所述打印头基板270包括 形成于其中的孔径280。印模210的元件可以包括换能器212、通过连接 引线216连接到打印头基板270的结合焊盘214、以及放置在印模210 上的截短喷嘴板230。所述喷嘴板230包括至少一个形成于其中的喷嘴开 口 240。此外，喷嘴板230可以通过支撑部件250和密封剂290与印模 210间隔开，所述支撑部件250邻近于印模210的结合焊盘端，所述密封 剂290位于印模210的截短端处。例如，可以从喷嘴板230的末端到打 印头孔径280的外部的打印头基板275的表面提供密封剂290。此外，密 封剂295可以提供在位于结合焊盘214/连接引线216区域处的装置上。图2中描述的结构限定了形成于喷嘴板230和印模210之间的正如 由密封剂290限定的流体腔260。另外，流体路径262可以由印模210 的边缘和密封剂290之间的区域限定。因此，流体可以从打印头孔径280 进入打印头，流动穿过流体路径260到达流体腔260,并且通过打印头喷 嘴240离开打印头。此外应当理解，喷嘴板的截短是和已知的喷嘴板相关，没有必要意 图传达喷嘴板的缩短，除非如下面所描述的。根据图2所示的结构，可以想到打印头200的已知功能。更明确地， 打印头内的换能器工作用于从喷嘴板240中的开口喷射流体。下面转到图3A到图3D,将进一步详细地描述打印头300的构成以及 相应的流体馈送结构。应当理解，图3A到图3D仅用于解释的目的，可 以增加其它的步骤和组件或者可以取消或修改现有的步骤和组件。首先参考图3A,打印头300可以包括印模310,在印模310上以已 知的方式形成有换能器312和结合焊盘314。作为例子，印模310可以包括硅。此外，截短喷嘴板330可以通过支撑臂350或类似物与印模310 间隔开，从而喷嘴板到印模的距离限定了打印头300的流体腔360。在喷 嘴板330中形成有至少一个分配喷嘴340,用于响应于换能器312的激励 对来自腔360的流体进行分配。喷嘴板330最初被描述为截短的部件， 并且将由其它组件在喷嘴板330的末端332处支撑。如所说明的，喷嘴 板330的末端332与印才莫310的边缘318对准。换能器312可以如所示 的从印模310的边缘装入。应当理解，截短喷嘴板330不同于如图1A和 1B中说明的被支撑的已知喷嘴板。实际上，换能器312在三个侧面被支 撑，类似于"梳子"形状。下面转到图3B,印模310以已知方式安装到打印头基板370。另夕卜， 在打印头基板370中形成有孔径380,孔径380可以是流体进入打印头 300的第一地点。如所说明的，印模310的边缘318可以放置于邻近打印 头基板370的孔径380。印模的边缘有时可以从孔径380插入预定的距离， 并且还可以形成为依照不同的容差与孔径发生轻微交叠，只要印模没有 阻挡墨水流动即可。牺牲材料385放置在打印头基板370的孔径380上， 邻近印模的每个边缘318并且与喷嘴板330的末端332对准。实际上， 牺牲材料位于如上所述冲危形壁的末端的支管区域(manifold area)内。牺 牲材料385的对准可以通过重叠喷嘴板330的末端332或者通过如图3A 所示的角对角连接实现。在任何情况下，牺牲材料385可以位于跨越打 印头基板370的孔径380的位置上。如图3C中所说明的，可以使用连接引线316以已知方式将结合焊盘 314和打印头基板370连接。然后，可以在打印头300的一部分上形成可 固化的密封剂390、 395。更明确地，密封剂395可以形成来保护结合焊 盘314和连接引线316,如本领域所知的。此外，密封剂390可以形成在 牺牲材料385上，从在打印头孔径380的外侧的打印头基板375到喷嘴 板330的末端332。同样在图3C中，可以使用任何已知的固化方法固化密封剂390、 395。 例如，可以使用标准的热固化来固化密封剂。此外，并且仅作为例子， 任何两段(two-part)室温固化、紫外线固化、或者使用非常短且高温时 间的快速固化的方法可以用于固化密封剂。固化的密封剂390在牺牲材 料385上形成密封，并且形成从喷嘴板330的末端332到打印头基板375 的跨桥。作为进一步的例子，密封剂可以是注入铸模中的模塑料，当前的设备可以装入所述铸模。下面参考图3D，如所示的可以移除牺牲材料以获得最终的打印头 300。所述移除可以通过将牺牲材料385加热J人而其通过打印头基纟反370 的孔径380从打印头300排出。此外，可以通过使用适当的溶剂以将牺 牲材料溶解来移除牺牲材料385。牺牲材料385的移除产生了从打印头基 板370的孔径380经过路径362到达流体腔360、以及到达喷嘴板330 的喷嘴出口 340的流体路径。而且，这一流体路径是在不存在大量印模 310的情况下获得的，从而降低了打印头整体的硅消耗量。应当理解，所用的移除牺牲材料385的方法可能依赖于所用牺牲材 料的类型。作为例子，牺牲材料可以是例如封蜡(ApiezonWax) W的蜡， 具有13(TC的融化点、9(TC的软化点，和可溶的碳氬化合物(即己烷)。作 为另一个例子，牺对生材料可以是例如Aremco Crystalbond 590的蜡，具 有150。C的流动点、以及异丙醇的可溶解性或者可溶于专有的溶剂。牺对生材料385可以以各种方式用于打印头300。例如，牺对生材库+可以 在切割前通过熔化流入印模，这可以产生清洁的额外好处。在另一个例 子中，牺牲材料可以预先形成为片，在印模结合之后放入。在再一个例 子中，在布置印模来保护墨水通道之后，可以执行牺牲材料的加热分配。图4中说明了通过分配形成的牺牲材料485形状的例子。当分配材 料时，可能获得牺牲材料的更加随意的外形。例如，牺牲材料的外形可 以是弓形的。图4中显示了喷嘴板430的末端432,具有三角形的末端。由于三角 形的末端，对于密封剂490和牺牲材料485的容差不需要是刚性的。下面参见图5，描述了具有薄的、截短末端532的喷嘴板530。如果 薄的喷嘴板末端在打印头内，在应用密封剂590之前，可以通过在牺牲 材料585的表面应用薄的涂层来控制容差。所述薄的涂层可以是UV可固 化的涂层，适合于在移除牺牲材料585时在密封剂590内部形成硬壳592。 应当理解，硬壳592可以比密封剂更加坚固并且更加耐用、或者对密封 剂进行加固，从而为连接喷嘴板530和打印头基板575的桥状区域提供 附加的强度。如图6中描述的，喷嘴板630的末端632可以成形为构成锥形的流 632。如果4嘴板是由硅刻蚀的，口晶片中的晶^可^;于形成自端接的结构。当印模单个化时，切割线放置成使得捕获末端斜面的一部分，从而在打印头中为随意性的容差产生较大的端壁。虽然以常规的术语描述了组件的关系，本领域技术人员应当理解， 在不脱离示例性实施例范围的情况下可以添加、移除、或修改某些组件。本领域技术人员应当理解，通过这里描述的示例性实施例可以获得 许多优点，包括对于印模的降低的硅实际弹性。由于印模尺寸直接与成 本成比例，这可以相应地降低打印头的成本。此外的优点是降低的关于 打印头基板的对准约束。同样地，可以使用广泛的各种方法将印模连接 到打印头，因为不存在印模意外堵塞打印头基板的开口的危险。甚至进 一步，构造的均匀性可以降低喷墨之间的串扰。另外，牺牲"插塞"的 使用可以降低墨水通道的微粒污染，因为在打印头使用之前不需要移除 所述的材料。尽管阐明本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但尽可能精 确地报告了特定例子中提出的数字数值。然而，任何数字数值固有地包 含一定的误差，这些误差是其相应测试度量中标准偏差必然产生的。此 外，这里公开的所有范围应当理解为包含其包括的任意和所有子范围。例如，范围"小于10"可以包括位于最小值0和最大值IO之间(并且包括边界值)的任意所有子范围，就是说，具有等于或大于零的最小值以及等于或小于10的最大值的任意的和所有的子范围，例如1到5。
权利要求
1.一种在打印头中形成密封的流体路径的方法，包括提供印模部件；形成截短喷嘴板，其与所述印模部件的上表面间隔开；提供打印头基板以及形成在所述打印头基板内的孔径；将所述印模部件定位在打印头基板的表面上，使该所述印模部件的边缘和截短喷嘴板的末端面对所述打印头基板的孔径；将牺牲材料放置在所述打印头基板的孔径上并且连接到所述截短喷嘴板的末端；将所述牺牲材料从所述喷嘴板的末端到所述打印头基板的表面进行密封；以及移除所述牺牲材料以限定从所述打印头基板的孔径到所述喷嘴板的流体路径。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述流体路径包括在所述印模的边 》彖处的流体入口 。
3. 根据权利要求2的方法，其中所述流体路径进一步包括所述印模和喷嘴板之间的流体腔。
4. 根据权利要求1的方法，进一步包括在所述牺牲材料和密封剂之间形成涂层。
5. 根据权利要求1的方法，进一步包括在所述喷嘴板的一端处提供 支撑部件，用于将所述喷嘴板与所述印模部件间隔开。
全文摘要
本发明涉及使用密封剂的现场浇注墨水馈送结构。一种在打印头中形成密封的流体路径的方法，包括提供印模部件以及与所述印模部件的上表面间隔开的截短喷嘴板。所述印模和喷嘴板形成在形成有孔径的打印头基板上。牺牲材料位于所述打印头基板的孔径上并且连接到所述截短喷嘴板的末端。将所述牺牲材料从所述喷嘴板的末端到所述打印头基板的表面进行密封。所述牺牲材料的移除限定了从所述打印头基板的孔径到所述喷嘴板的流体路径。
文档编号B41J2/16GK101274525SQ200810087470
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月30日
发明者J·P·迈尔斯, P·J·尼斯特伦 申请人:施乐公司