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      液滴沉積部件的制作方法

      文檔序號:2483390閱讀:245來源:國知局
      專利名稱:液滴沉積部件的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種用于液滴沉積裝置的部件,更具體而言,涉及一種用于
      液滴沉積裝置的噴嘴板。本發(fā)明特別適用于可控制噴印式(drop on demand )
      的噴墨印刷領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      提供復(fù)合噴嘴板,也就是說由一種以上材料形成的噴嘴板是已知的。例 如WO 02/98666描述一種噴嘴板,其具有包含一 系列孔的主體,所述孔填充 以聚合物,噴嘴被形成通過其中。
      WO 05/14292描述一種用于WO 02/98666中描述的那種噴嘴板的可替 換的制造類型,其中首先形成明顯不同的聚合主體陣列,在該陣列周圍形成 金屬板。噴嘴然后被形成通過這些聚合主體。
      這些現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)對于制造而言很復(fù)雜,需要大量步驟。這種結(jié)構(gòu)也 會產(chǎn)生板與聚合插入體之間的較差結(jié)合的問題。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提供一種改進的噴嘴板部件及制造方法。 根據(jù)本發(fā)明的第 一方面,提供一種形成用于液滴沉積裝置的噴嘴板部件 的方法,包括提供一具有限定頂表面的聚合上層和限定底表面的金屬下層 的主體;從所述上層中選擇性地去除材料,以選擇性地露出所述下層;以及 從所述頂表面處理所述下層的露出區(qū)域,以從所述下層中選^^性地去除材 料,/人而形成通過所述主體的開口 。
      通過初始提供層狀主體,可以在金屬層與聚合物層之間提供很強的結(jié)合。材料可從所述上層去除,以形成基本完整的噴嘴,或形成先導(dǎo)孔,以通 過后續(xù)處理步驟被精加工成噴嘴。通過從所述頂表面處理而從所述下層中去 除材料,所述下層中的特征在空間上由處理后的上層的形式限定。這樣盡管 兩個層在分開的步驟進行處理,但易于實現(xiàn)所述層之間的對準。
      在一個實施例中,聚合物為SU-8感光性樹脂,且金屬為鎳。
      SU-8為由IBM研制并描述在US 4882245中的感光性樹脂。SU-8的主 要優(yōu)點在于
      - 可光成象
      -化學(xué)惰性和溫度穩(wěn)定
      -在增大的速率下激光可燒蝕
      - 廣泛用于MEMS生產(chǎn) -透明
      用于SU-8片的主要制造過程為旋封涂敷。從而易于實現(xiàn)從1微米至1 毫米范圍的膜厚度。
      盡管普通的SU-8為透明和易碎的,這使其難以處理,但是根據(jù)本發(fā)明, 其與鎳層結(jié)合使用,從而提供適合于噴嘴板制造的柔性和非透明的層壓件。 完整的噴嘴板的噴嘴在鎳膜中被凹成開口 ,鎳用作保護層以使噴嘴板抗擦 傷。
      根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供一種用于液滴沉積裝置的噴嘴板部件,包 括一具有限定頂表面的聚合上層和限定底表面的金屬下層的主體;形成在所 述上層中的噴嘴,其具有在所述頂表面中的入口和在所述頂、底表面中間的 出口 ;以及形成在所述下層中圍繞所述噴嘴出口延伸的凹進。
      優(yōu)選地,所述部件通過處理具有聚合上層和金屬下層的坯料被形成。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供 一 種形成用于液滴沉積裝置的噴嘴板部件 的方法,該噴嘴板部件包括形成在噴嘴板部件的第 一層中的至少 一個噴嘴, 以及與每個噴嘴軸向?qū)实男纬稍趪娮彀宀考牡诙又械南鄳?yīng)開口 ,該開 口處于比噴嘴更大的徑向范圍的第一和第二層的鄰接表面處,該方法包括以下步驟
      提供具有第一層和第二層的噴嘴板層壓件;在第一成形工序在所述第一 層中形成孔;以及在與所述第一成形工序不同的第二成形工序在所述第二層 中形成開口 ,且在所述第二成形工序中開口的位置由所述第一層中的孔的位 置確定;所述第一層中的孔通過可選的進一步處理用作噴嘴。


      現(xiàn)在將參照附圖通過實例對本發(fā)明進行描述,其中 圖1示出復(fù)合主體或坯料;
      圖2顯示根據(jù)本發(fā)明 一 方面的所希望的噴嘴形狀結(jié)構(gòu)。
      圖3示出根據(jù)本發(fā)明一方面的制造過程。
      圖4示出根據(jù)本發(fā)明一方面的可替換制造過程。
      圖5示出圖4工藝過程的變型。
      具體實施例方式
      圖1示出由多個層形成的復(fù)合主體。脫模層13被累積在可再使用基板 14上,便于處理后的噴嘴板的去除,接著為噴嘴板的下層12—這里為鎳層 一最后為在頂部的噴嘴板的上層11 —這里為SU8或聚合物層。
      現(xiàn)在將描述處理步驟的多個實例,其獲得如圖2所示的所希望的噴嘴板 結(jié)構(gòu)。如這里所示,噴嘴板部件具有延伸通過上層11的噴嘴孔20,其在直 徑上從噴嘴入口 20a至噴嘴出口 20b縮減。在下層12中形成有凹進區(qū)域21, 如上所述,下層12保護上層11免受機械磨損。
      在圖3a中,上層ll為感光性樹脂,并經(jīng)受光刻曝光和顯影過程,以產(chǎn) 生噴嘴孔20。在現(xiàn)有技術(shù)中已知各種適當?shù)墓饪坦に嚕?Fabrication of 3D Microstmctures with Inclined/Rotated UV Lithography (利用傾斜/旋轉(zhuǎn)的紫外 光刻的3維〗效結(jié)構(gòu)的加工)"(Micro Electro Mechanical Systems, Kyoto 2003, pages 554-557 (《微機電系統(tǒng)》,京都2003年,554-557頁))描述包括截頭圓錐體的若干適當噴嘴結(jié)構(gòu)的SU-8的制造。"Microfabrication of 3D Multidirectional Inclined Structures by UV Lithography and Electroplating (利 用紫外光刻和電鍍技術(shù)的3維多向傾斜結(jié)構(gòu)的微加工),,(Micro Electro Mechanical Systems 1994 Proceedings, pages 81-85, IEEE Workshop (微機電 系統(tǒng)1994年會議錄,81-85頁,IEEE會議))描述制造正性感光性樹脂結(jié) 構(gòu)的另一方法。這些或其他工藝過程可易于提供具有漸縮輪廓的噴嘴孔,其 漸縮角度從0至約15度。根據(jù)所使用的光刻法,感光性樹脂上層11然后可 經(jīng)受曝光后烘烤(post exposure bake)。適當?shù)墓饪坦に嚳捎欣赜糜谕瑫r 形成大量噴嘴。
      蝕刻工藝然后從頂表面應(yīng)用到主體,如圖3b所示。這局部去除在噴嘴 出口周圍的鎳層12的一部分,以形成凹進區(qū)域21。如圖所示,鎳層12通 過蝕刻工藝被底切,從而該鎳層不會影響從噴嘴出口 20b噴出的液滴。各向 同性的蝕刻劑可有利地在此使用,以確保該底切的形成。蝕刻劑應(yīng)選擇為比 聚合物層11更適于鎳層12。
      如圖3c所示,精加工后的噴嘴板部件30被從基板14脫模,而且如果 希望可被硬烘烤。
      在與圖3類似的工藝過程中,激光可用于處理上層11,而不是用光刻 工藝。
      在這種工藝過程中,噴嘴孔20由非原位激光燒蝕(ex-situ laser ablation) 形成,其中該燒蝕在附接至打印頭之前在噴嘴板部件30上執(zhí)行。在該工藝 過程中,由于鎳層12的燒蝕率遠低于通常為聚合物的上層11,所以鎳層12 用作止擋(st叩)。再次,下層12被蝕刻通過完整的噴嘴孔20,以形成凹 進21 ,且精加工后的噴嘴板部件3 0從基板14脫才莫。
      圖4示出允許噴嘴孔20通過激光燒蝕形成在上層11中隨后是蝕刻下層 12的方法。
      在圖4a中,小開口或先導(dǎo)孔23通過光刻被形成在聚合物層中。開口 23的直徑小于通過隨后的激光燒蝕步驟形成的噴嘴20。圖4b示出通過先導(dǎo)孔蝕刻金屬層,以形成噴嘴出口將形成在其中的凹
      進。噴嘴然后通過激光燒蝕從頂表面形成,如圖4c所示。釆用這種方式, 噴嘴出口 20b的唇部被形成為與鎳層12沒有任何接觸,但隨著基板14提供 支撐以維持平坦表面。
      圖4d顯示與基板14分離的精加工后的噴嘴板部件30。
      圖5示出圖4實施例的變型,其中噴嘴通過原位燒蝕(in-situ ablation ),
      即在噴嘴板附接至打印頭之后的燒蝕被限定。
      圖5a和圖5b示出如圖4a和圖4b所示的小先導(dǎo)孔23的形成與隨后的 金屬蝕刻。
      在該階段,噴嘴板從基板14脫模,如圖5c所示,并通過附接至PZT 壁15附接至打印頭,如圖5d所示。該組裝結(jié)構(gòu)可有利地在該階段被涂覆以 聚對二曱苯,其具有雙重功能鈍化通道內(nèi)部24,并在準備燒蝕時提供噴 嘴板外表面上的保護涂層。噴嘴孔20然后通過從主體的底側(cè)激光燒蝕形成。
      應(yīng)當理解,僅通過實例對本發(fā)明進行了描述,在不背離本發(fā)明范圍的情 況下可以進行各種修改。例如,蝕刻工藝可利用已知的多種類型的液相或等 離子相蝕刻劑。進一步,廣泛的各種適當?shù)牟牧蠈τ诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員是顯而 易見的。上層可包括易于光刻或燒蝕的各種聚合物,同時下層可包括能夠包 括其它金屬在內(nèi)的各種能蝕刻的或流體可處理的材料,以及用于柔性電路板 制造的基板材料。
      權(quán)利要求
      1、一種形成用于液滴沉積裝置的噴嘴板部件的方法,包括以下步驟提供一具有限定頂表面的聚合上層和限定底表面的下層的主體;在第一工序從所述上層中去除材料,以選擇性地露出所述下層;以及在第二工序從所述頂表面處理所述下層的露出區(qū)域,以從所述下層中選擇性地去除材料,從而形成通過所述主體的開口。
      2、 如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述第二工序?qū)λ鱿聦舆x擇性地作用。
      3、 如權(quán)利要求l或2所述的方法,其中所述第二工序底切所述聚合層。
      4、 如權(quán)利要求l所述的方法,其中所述第一工序?qū)λ鼍酆蠈舆x擇性 地作用。
      5、 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法,其中所述第二工序包括將 流體引導(dǎo)通過由所述第一工序在所述上層中產(chǎn)生的孔。
      6、 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法,其中從所述上層中選擇性 地去除材料,包括在所述上層中形成噴嘴。
      7、 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法,其中從所述上層中選擇性 地去除材料,導(dǎo)致在所述上層中形成先導(dǎo)孔,并隨后包括在所述上層中形成 圍繞所述先導(dǎo)孔的噴嘴。
      8、 如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述噴嘴通過從所述頂表面處理來 形成。
      9、 如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述噴嘴通過從所述底表面處理來 形成。
      10、 如權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法,其中所述噴嘴的入口被形 成在所述頂表面中。
      11、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法,其中從所述下層中選擇性地去 除材料,導(dǎo)致在所述噴嘴出口處形成所述主體中的凹進。
      12、 如權(quán)利要求11所述的方法,其中所述凹進的區(qū)域大于所述噴嘴的 出口區(qū)域。
      13、 如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法,其中所述主體被提供為能 脫離地附接至基層。
      14、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法
      15、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法
      16、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法
      17、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法 除材料通過光刻處理被執(zhí)行。
      18、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法 上層中形成漸縮孔。
      19、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法 除材料通過激光燒蝕被執(zhí)行。
      20、 如前述權(quán)利要求任一項所述的方法 包括蝕刻。
      21、 一種用于液滴沉積裝置的噴嘴板部件,包括 一具有限定頂表面的聚合上層和限定底表面的金屬下層的主體;形成在所述上層中的噴嘴,其具有在所述頂表面中的入口和在所述頂、 底表面中間的出口;以及形成在所述下層中圍繞所述噴嘴出口延伸的凹進。
      22、 如權(quán)利要求21所述的噴嘴板部件,其中所述部件通過處理具有聚 合上層和金屬下層的坯料被形成。
      23、 一種形成用于液滴沉積裝置的噴嘴板部件的方法,該噴嘴板部件包 括形成在所述噴嘴板部件的第一層中的至少一個噴嘴,以及與每個噴嘴軸向 對準的形成在所述噴嘴板部件的第二層中的相應(yīng)開口 ,該開口處于比所述噴 嘴更大的徑向范圍的第一和第二層的鄰接表面處,該方法包括以下步驟提供具有第一層和第二層的噴嘴板層壓件;,其中所述上層為SU-8。,其中所述下層為金屬。,其中所述下層為鎳。,其中從所述上層中選擇性地去,其中所述光刻處理導(dǎo)致在所述,其中從所述上層中選擇性地去,其中處理所述下層以去除材料在第一成形工序在所述第一層中形成孔;以及在與所述第一成形工序不同的第二成形工序在所述第二層中形成開口 ,且在所述第二成形工序中開口的位置由所述第一層中的孔的位置確定; 所述第一層中的孔通過可選的進一步處理用作噴嘴。
      24、 如權(quán)利要求23所述的方法,其中所述第二成形工序包括通過材料 去除劑的孔的通道。
      25、 如權(quán)利要求23所述的方法,其中所述材料去除劑為用于所述第二 層的材料的蝕刻劑。
      26、 如權(quán)利要求23至25中任一項所述的方法,其中所述第一成形工序 包括激光燒蝕。
      27、 如權(quán)利要求23至25中任一項所述的方法,其中所述第一層由聚合 材料形成,且所述第二層由金屬形成。
      28、 如權(quán)利要求23至25中任一項所述的方法,其中形成的噴嘴在徑向 范圍內(nèi)沿軸向方向朝所述第二層漸縮。
      全文摘要
      一種形成用于打印頭的噴嘴板部件(30)的方法,包括以下步驟提供一具有限定頂表面的聚合上層(11)和限定底表面的金屬下層(12)的層狀主體;通過燒蝕或光刻從所述聚合層去除材料以選擇性地露出所述金屬層;以及從所述頂表面施加選擇性地蝕刻所述金屬層的露出區(qū)域的蝕刻劑,從而底切所述上層以在所述金屬層中形成凹進區(qū)域(21),并形成通過所述主體(20,21)的開口。
      文檔編號B41J2/16GK101432143SQ200780015353
      公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
      發(fā)明者于爾根·布魯納哈爾 申請人:賽爾技術(shù)有限公司
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