流體噴射設(shè)備以及用于制造其的方法

背景技術(shù)：
噴墨筆或打印桿中的打印頭芯片可包括將諸如墨的流體運(yùn)載到噴射室的微小通道，可通過(guò)支撐筆或打印桿上的一個(gè)或多個(gè)打印頭芯片的結(jié)構(gòu)中的通路將墨從墨源分配到芯片通道?？赡芷谕s小每個(gè)打印頭芯片的尺寸，例如用以降低芯片成本，并因此降低筆或打印桿的成本。但是，使用較小的芯片可能需要改變支撐芯片的較大結(jié)構(gòu)，包括將墨分配到芯片的通路。附圖說(shuō)明具體實(shí)施方式部分參照附圖，在附圖中：圖1-5圖示了實(shí)現(xiàn)流體噴射設(shè)備的一個(gè)例子的噴墨打印桿；圖6-12圖示了用于制造流體噴射設(shè)備的方法的一個(gè)例子；圖13-17圖示了用于制造流體噴射設(shè)備的方法的另一個(gè)例子；圖18-22圖示了用于制造流體噴射設(shè)備的方法的另一個(gè)例子；在全部附圖中，可實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例。下文詳細(xì)描述附圖示出的例子。附圖不必按比例繪制，并且，為了清楚和/或簡(jiǎn)明起見(jiàn)，可放大比例或示意性地示出附圖的各種特征和圖示內(nèi)容。在全部附圖中，相同的零件編號(hào)可表示相同或類似的零件。具體實(shí)施方式已經(jīng)研制出采用襯底寬打印桿組件的噴墨打印機(jī)，以幫助提高打印速度和降低打印成本。常規(guī)的襯底寬打印桿組件包括將打印流體從打印流體供應(yīng)運(yùn)載到小打印頭芯片的多個(gè)零件，所述打印流體從所述打印頭芯片被噴射到紙或其他打印襯底上。雖然對(duì)于降低成本來(lái)說(shuō)，減小打印頭芯片的尺寸和間隔一直很重要，但通過(guò)通道將打印流體從較大供應(yīng)部件傳送到較小的、間隔更緊密的芯片需要實(shí)際上會(huì)增加成本的復(fù)雜流動(dòng)結(jié)構(gòu)和制造過(guò)程。在此描述了能夠利用較小打印頭芯片和更緊湊的芯片電路來(lái)幫助降低襯底寬噴墨打印機(jī)的成本的流體噴射結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方式。實(shí)現(xiàn)新的流體噴射結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的打印頭結(jié)構(gòu)可包括膠合或以其他方式被安裝在印刷電路板的開(kāi)口中的多個(gè)打印頭芯片，從而使得打印頭芯片的第一表面的滴噴射器在印刷電路板的第一表面處露出。結(jié)構(gòu)可包括切入式流體供給槽，通過(guò)該槽，流體可流到打印頭芯片中相應(yīng)的打印頭芯片，切入式流體供給槽延伸通過(guò)印刷電路板的與第一表面相反的第二表面，并延伸到打印頭芯片的與第一表面相反的第二表面中。印刷電路板中的傳導(dǎo)路徑可連接到芯片上的電端子。印刷電路板實(shí)際上增大了每個(gè)打印頭芯片的尺寸，以便實(shí)現(xiàn)流體連接和電連接以及用于將打印頭芯片附接到其他結(jié)構(gòu)，由此使得能夠使用較小的芯片。能夠容易地制造和加工印刷電路板還可有助于簡(jiǎn)化頁(yè)寬打印桿和其他打印頭結(jié)構(gòu)（如，具有內(nèi)嵌式打印流體通道的新復(fù)合結(jié)構(gòu)）的制造，消除了在襯底中形成打印流體通道的困難。在各種實(shí)施方式中，流體噴射結(jié)構(gòu)可以不限于打印桿或用于噴墨打印的其他類型的打印頭結(jié)構(gòu)，而是可被實(shí)現(xiàn)在其他裝置中以及用于其他流體流動(dòng)應(yīng)用。因此，在一個(gè)例子中，流體噴射結(jié)構(gòu)可包括嵌入印刷電路板中的微型裝置，印刷電路板中具有流體可通過(guò)其流到微型裝置的流體供給槽和通道。例如，微型裝置可以是電子裝置、機(jī)械裝置或微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）裝置。例如，流體流可以是流入或流到微型裝置上的冷卻流體流，或流入打印頭芯片或其他流體分配微型裝置中的流體流。如在此使用的，“印刷電路板”是指一種具有傳導(dǎo)路徑的不導(dǎo)電襯底，用于機(jī)械支撐和電連接到電子裝置，并且可包括多個(gè)層的層疊，諸如，例如，預(yù)浸的層和金屬層（印刷電路板有時(shí)縮寫為“PCB”）；“微型裝置”是指具有小于或等于30mm的一個(gè)或多個(gè)外部尺寸的裝置，諸如打印頭芯片等；“薄”是指厚度小于或等于650μm；“長(zhǎng)條”是指長(zhǎng)寬比（L/W）至少為3的薄的微型裝置；“打印頭”和“打印頭芯片”是指噴墨打印機(jī)或其他噴墨式分配器的從一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口分配流體的那部分。打印頭結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)打印頭芯片?！按蛴☆^”和“打印頭芯片”不限于用墨或其他打印流體打印，而是還包括其他流體和/或除打印之外的用途的噴墨式分配。圖1-5圖示了流體噴射設(shè)備100的一個(gè)例子，其中，打印頭芯片被嵌入具有切入式流體供給槽的印刷電路板中。在本例子中，流體噴射設(shè)備100可被配置為細(xì)長(zhǎng)的打印桿，諸如可用于單程襯底寬打印機(jī)中的打印桿。首先參照?qǐng)D1和圖2，打印頭102可被嵌入細(xì)長(zhǎng)的印刷電路板104中并且被大體端對(duì)端成排106布置，成交錯(cuò)配置，其中，每排中的打印頭102與該排中的另一打印頭102重疊。雖然示出了四排106交錯(cuò)的打印頭102，例如用于打印四種不同的顏色，但可存在其他合適的配置。圖3-5是圖2所示的芯片長(zhǎng)條102之一的細(xì)節(jié)圖。現(xiàn)在參照?qǐng)D1-5，在所示例子中，每個(gè)的打印頭102可包括具有兩排噴射室110和相對(duì)應(yīng)的滴噴射器112的單個(gè)打印頭長(zhǎng)條108，通過(guò)滴噴射器112，可從室110噴射打印流體。印刷電路板104中的流體供給槽/通道114可將打印流體供應(yīng)到每個(gè)打印頭芯片長(zhǎng)條108中。每個(gè)打印頭102可采用其他合適的配置。例如，可使用具有更多或更少噴射室110和流體供給槽114的更多或更少的打印頭芯片長(zhǎng)條108，或者可使用更大的芯片（非長(zhǎng)條）。打印流體可以從在兩排噴射室110之間沿著每個(gè)芯片長(zhǎng)條108縱長(zhǎng)地延伸的歧管116流入每個(gè)噴射室110?？赏ㄟ^(guò)在芯片表面120處連接到打印流體供給槽/通道114的多個(gè)端口118將打印流體供給到歧管116。僅為了方便起見(jiàn)，圖1-5中的打印頭芯片108的理想視圖描繪了三個(gè)層122、124、126，以清楚地示出噴射室110、滴噴射器112、歧管116和端口118。實(shí)際的噴墨打印頭芯片長(zhǎng)條108可以是形成在硅襯底122上的典型的復(fù)雜集成電路（IC）結(jié)構(gòu)，具有圖1-5未示出的層和元件。例如，可致動(dòng)形成在襯底122上每個(gè)噴射室110處的熱噴射元件或壓電噴射器元件（未示出），以從滴噴射器112噴射墨或其他打印流體的滴或流。覆蓋有保護(hù)層130并附接到襯底122上的電端子132的導(dǎo)體128將電信號(hào)運(yùn)載到打印頭芯片長(zhǎng)條108的噴射器和/或其他元件。圖6-11圖示了制造打印頭結(jié)構(gòu)100（諸如圖1-5所示的打印頭結(jié)構(gòu)）的一個(gè)示例性方法。圖12是圖6-11所示的方法的流程圖。雖然示出了制造具有打印頭芯片108的打印頭結(jié)構(gòu)100的過(guò)程，但所述方法可用于形成采用其他微型裝置的其他流體噴射結(jié)構(gòu)。此外，雖然僅示出了一個(gè)打印頭結(jié)構(gòu)100，但所述方法可用于同時(shí)制造多個(gè)打印頭結(jié)構(gòu)100。實(shí)際上，將芯片108嵌入印刷電路板104中的優(yōu)點(diǎn)之一就是可容易地將印刷電路板104制造成不同尺寸，以適應(yīng)單個(gè)、成組的或晶片級(jí)制造。首先參照?qǐng)D6，為了準(zhǔn)備接收微型裝置（諸如，例如，打印頭芯片），在印刷電路板的第一印刷電路板層組104a中鋸出或以其他方式形成開(kāi)口134，并且在開(kāi)口134內(nèi)側(cè)漏出導(dǎo)體128。在圖7中，圖案化的芯片附接膜或其他合適的粘合劑136被應(yīng)用到印刷電路板104，并且PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）膜、高溫膠帶或其他合適的屏障138被應(yīng)用到芯片附接膜138上（圖12的操作1202）?？玳_(kāi)口134的屏障138形成用于接納打印頭芯片102的腔室（圖12的操作1204），從而使得芯片102的第一表面，即頂側(cè)，面向屏障138，并且芯片102的第二表面，即背側(cè)，背離屏障138，如圖8所示。在圖8中，將PCB導(dǎo)體128接合到打印頭芯片端子132（圖12的操作1206），并且使芯片附接粘合劑136流入打印頭芯片102周圍的間隙（圖12的操作1208）。芯片附接粘合劑136形成將打印頭芯片102保持在開(kāi)口134中的膠。芯片附接粘合劑136還將嵌入的芯片102密封在開(kāi)口134中。因此，雖然任何合適的粘合劑都可用于芯片附接粘合劑136，包括可商購(gòu)的用于半導(dǎo)體制造的芯片附接膜，但粘合劑應(yīng)該耐墨或其他打印流體的腐蝕作用（如果存在的話）。在用于接合和流動(dòng)的一個(gè)例子中，在組裝之前，將焊料或?qū)щ娬澈蟿?yīng)用于導(dǎo)體128和端子132中的一個(gè)或兩者，并且在組裝之后加熱所述結(jié)構(gòu)，以使焊料再次流動(dòng)，從而接合導(dǎo)體128和端子132，并且使粘合劑136流入（或經(jīng)毛細(xì)作用進(jìn)入）打印頭芯片102周圍的間隙中，如圖8所示。在圖9中，將第二印刷電路板層組104b耦接到第一印刷電路板層組104a（圖12的操作1210）。如圖所示，第二印刷電路板層組104b覆蓋芯片102的第二表面，即背側(cè)，第二表面與芯片102的第一表面相反。然后從屏障138釋放打印頭結(jié)構(gòu)100，如圖10所示（圖12的操作1212）。在圖10中，流體供給槽114被切入通過(guò)第二印刷電路板層組104b并進(jìn)入芯片102的第二表面中，如圖所示（圖12的操作1214）。在至少一些實(shí)施方式中，與將流體供給槽114形成到不具有印刷電路板104a/104b的芯片中相比，在芯片102耦接到印刷電路板104a/104b之后形成流體供給槽114可提供在其中可形成流體供給槽114的機(jī)械堅(jiān)固性更高的結(jié)構(gòu)，其在形成流體供給槽114期間產(chǎn)生更少的裂縫。此外，通過(guò)將芯片102耦接到占地面積較大的印刷電路板104a/104b，可有助于處理芯片102。圖13-17和圖18-22圖示了其他例子，其中，可在打印頭芯片102被嵌入印刷電路板14中以及使導(dǎo)體128暴露于與開(kāi)口134相鄰的印刷電路板104外部上之后，實(shí)現(xiàn)印刷電路板104和芯片102之間的電連接（圖11的操作1206）。例如，在各種實(shí)施方式中，可在使芯片附接粘合劑136流到打印頭芯片102周圍的間隙中（圖12的操作1208）之后，或在將第二印刷電路板層組104b耦接到第一印刷電路板層組104a（圖12的操作1210）之后，執(zhí)行印刷電路板104和芯片102之間的電連接（圖11的操作1206）。在一些實(shí)施方式中，可在流體供給槽114被切入通過(guò)第二印刷電路板層組104b并進(jìn)入芯片102的第二表面中（如圖所示，圖12的操作1214）之后，執(zhí)行印刷電路板104和芯片102之間的電連接（圖11的操作1206）。如圖13所示，跨第一印刷電路板層組104a中的開(kāi)口134的屏障138可以形成用于接納打印頭芯片102的腔室，從而使得芯片102的第一表面，即頂側(cè)，面向屏障138，并且芯片102的第二表面，即背側(cè)，背離屏障138。在本例子中，第一印刷電路板層組104a可預(yù)先浸滿（“預(yù)浸”）環(huán)氧樹(shù)脂或其他合適的粘合劑。然后，可加熱組件，以使預(yù)浸粘合劑136流入打印頭芯片102周圍的間隙中，從而將打印頭芯片102耦接在開(kāi)口134中。在圖14中，將第二印刷電路板層組104b耦接到第一印刷電路板層組104a。如圖所示，第二印刷電路板層組104b覆蓋芯片102的第二表面，即背側(cè)，第二表面與芯片102的第一表面相反。然后從屏障138釋放打印頭結(jié)構(gòu)100，如圖15所示。在圖16中，接線142被接合到印刷電路板104a/104b上的導(dǎo)體128和包裹在包封材料144中的連接結(jié)構(gòu)上。在圖17中，流體供給槽114被切入通過(guò)第二印刷電路板層組104b并進(jìn)入芯片102的第二表面中，如圖所示。圖18-22示出使印刷電路板104a/104b與打印頭芯片102電耦接的另一例子。如圖18所示，跨第一印刷電路板層組104a中的開(kāi)口134的屏障138形成用于接納打印頭芯片102的腔室，從而使得芯片102的第一表面，即頂側(cè)，面向屏障138，并且芯片102的第二表面，即背側(cè)，背離屏障138。第一印刷電路板層組104a可預(yù)浸有環(huán)氧樹(shù)脂或其他合適的粘合劑。然后，可加熱組件，以使預(yù)浸的粘合劑136流入打印頭芯片102周圍的間隙中，從而將打印頭芯片102耦接在開(kāi)口134中，如圖所示。在圖19中，將第二印刷電路板層組104b耦接到第一印刷電路板層組104a。如圖所示，第二印刷電路板層組104b覆蓋芯片102的第二表面，即背側(cè)，第二表面與芯片102的第一表面相反。然后從屏障138釋放打印頭結(jié)構(gòu)100，如圖20所示。在圖21中，可在印刷電路板104a/104b上形成金屬跡線層，以使印刷電路板104a/104b上的導(dǎo)體128與打印頭芯片102的電端子132電耦接。如圖所示，打印頭芯片102可包括導(dǎo)電過(guò)孔146，以使導(dǎo)體128與電端子132相互電連接。在各種實(shí)施方式中，可在結(jié)構(gòu)100的至少一個(gè)部分上層壓或沉積保護(hù)層148。對(duì)于本文描述的各種實(shí)施方式，印刷電路板噴射設(shè)備100使得能夠使用長(zhǎng)、窄且非常薄的打印頭芯片102。例如，可將約26mm長(zhǎng)、500μm寬的100μm厚打印頭芯片102嵌入1mm厚的印刷電路板104中，以替代常規(guī)的500μm厚的硅打印頭芯片。與在硅襯底中形成供給通道/槽相比，不僅在印刷電路板中形成切入式墨槽更便宜和容易，而且在較薄的芯片102中形成打印流體端口112也更便宜和容易。例如，可通過(guò)對(duì)于較厚襯底而言不實(shí)際的干蝕刻和其他合適的微加工技術(shù)在100μm厚的打印頭芯片102中形成端口112。在薄的硅、玻璃或其他襯底中微加工高密度貫穿端口112陣列，而非形成常規(guī)的槽，會(huì)留下更堅(jiān)固的襯底，同時(shí)仍提供足夠的打印流體流。本文利用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常采用的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述說(shuō)明性實(shí)施例的各個(gè)方面，以將它們工作的實(shí)質(zhì)傳達(dá)給本領(lǐng)域其他技術(shù)人員。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然的是，替代實(shí)施例可僅實(shí)踐所描述方面中的一些。為了說(shuō)明起見(jiàn)，陳述了具體的數(shù)量、材料和配置，以便提供對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例的徹底理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然的是，替代實(shí)施例可不采用特定細(xì)節(jié)。在其他例子中，省略或簡(jiǎn)化熟知的特征，以便不會(huì)模糊說(shuō)明性實(shí)施例。盡管本文已經(jīng)說(shuō)明和描述了某些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，預(yù)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)相同目的的各種替代性和/或等價(jià)實(shí)施例或?qū)嵤┓绞娇商娲呀?jīng)示出和描述的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該容易明白，可用各種方式實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。本申請(qǐng)意圖覆蓋本文論述的實(shí)施例的任何適應(yīng)性修改或改變。因此，實(shí)施例顯然僅受權(quán)利要求及其等同物的限制。