模制的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]噴墨筆或打印桿中的每個(gè)打印頭芯片包括將墨輸送到噴射腔的微小的通道。通過支承著在所述筆或打印桿上的打印頭芯片的結(jié)構(gòu)中的通路，將墨從墨供應(yīng)裝置分配到芯片通道?？赡芷谕s小每個(gè)打印頭芯片的尺寸(例如)以減少所述芯片的成本，以相應(yīng)地以減少所述筆或打印桿的成本。然而，使用更小的芯片可能需要對(duì)支承著所述芯片的較大結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，所述較大結(jié)構(gòu)包括將墨分配到所述芯片的通道。
【附圖說明】
[0002]圖1/2、3/4、5/6以及7/8中的每對(duì)示出了新的模制流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，其中，微設(shè)備嵌入模制件中，所述模制件帶有直通到所述設(shè)備的流體流動(dòng)路徑。
[0003]圖9是示出了實(shí)施新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的流體流動(dòng)系統(tǒng)的塊狀圖，所述流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)例如是圖1-8所示的示例中的一個(gè)。
[0004]圖10是示出實(shí)施新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的噴墨打印機(jī)的塊狀圖，所述流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)用于在基底寬幅打印桿中的打印頭。
[0005]圖11-16示出了實(shí)施用于打印頭芯片的新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的噴墨打印桿，例如可以用于圖10的打印機(jī)中。
[0006]圖17-21是示出用于制造新的打印頭芯片流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的過程的一個(gè)示例的截面圖。
[0007]圖22是圖17-21示出的所述過程的流程圖。
[0008]圖23-27是立體圖，示出了用于制造新的噴墨打印桿(例如在圖11-16中所示的打印桿)的晶圓級(jí)過程的一個(gè)示例。
[0009]圖28來自圖23的細(xì)節(jié)。
[0010]圖29-31示出了用于打印頭芯片的新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的其他示例。
[0011]在附圖中，相同的部件標(biāo)記貫穿附圖表示相同或相似的部件。所示附圖不必按比例。一些部件的相對(duì)大小被夸大，以更清楚地圖示所示出的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0012]已經(jīng)研發(fā)了利用基底寬幅打印桿組件的噴墨打印機(jī)，以幫助提升打印速度并減少打印成本。通常的基底寬幅打印桿組件包括將打印流體從打印流體供應(yīng)裝置輸送至小的打印頭芯片的多個(gè)部件，打印流體從所述打印頭芯片噴射到紙或其他打印基底上。雖然減小打印頭芯片的尺寸和間隔持續(xù)重要，以減少成本，但將打印流體從較大的供應(yīng)裝置部件引導(dǎo)到比以往任何都更小、更緊密地間隔的芯片要求復(fù)雜的流動(dòng)結(jié)構(gòu)和制造過程，這實(shí)際上會(huì)提升成本。
[0013]已研發(fā)了一種新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)，其允許使用更小的打印頭芯片和更緊湊的芯片電路，以幫助減少在基底寬度噴墨打印機(jī)中的成本。實(shí)施該新的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的打印桿包括多個(gè)打印頭芯片，其被模制到可模制材料的細(xì)長且一體式的主體中。模制到所述主體中的打印流體通道將打印流體直接輸送到每個(gè)芯片中的打印流體流動(dòng)通路。模制件有效地增加了每個(gè)用于制作外部流體連接并用于將芯片附接到其他結(jié)構(gòu)的尺寸，因此允許使用更小的芯片。打印頭芯片和打印流體通道能夠以晶圓級(jí)而模制以形成新的、復(fù)合的打印頭晶圓(其內(nèi)建構(gòu)有打印流體通道)，這消除了在硅基底中形成打印流體通道的需求，并允許使用更薄的芯片。
[0014]新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)不限于用于噴墨打印的打印桿或其他類型的打印頭結(jié)構(gòu)，而是可以在其他設(shè)備中實(shí)施并用于其他流體流動(dòng)應(yīng)用。因此，在一個(gè)示例中，新的結(jié)構(gòu)包括嵌入在模制件中的微設(shè)備，所述模制件具有通道或其他路徑，用于使流體直接流動(dòng)到所述設(shè)備中或所述設(shè)備上。所述微設(shè)備例如可以是電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備。所述流體流例如可以是流動(dòng)到所述微設(shè)備中或流動(dòng)到所述微設(shè)備上的冷卻流體，或流動(dòng)到打印頭芯片或其他流體分配微設(shè)備中的流體。
[0015]在附圖中示出并在下文中描述的這些和其他示例闡釋而非限制本發(fā)明，本發(fā)明在說明書隨后的權(quán)利要求書中限定。
[0016]如在本文件中使用的，“微設(shè)備”是指具有小于或等于30mm的一個(gè)或多個(gè)外部尺寸的設(shè)備；“薄”是指小于或等于650 μπι的厚度；“長條”是指具有至少為3的長寬比(L/W)的薄的微設(shè)備；“打印頭”和“打印頭芯片”是指從一個(gè)或多個(gè)開口分配流體的噴墨打印機(jī)或其他噴墨型分配器的部件。一個(gè)打印頭包括一個(gè)或多個(gè)打印頭芯片。“打印頭”和“打印頭芯片”不限于使用墨和其他打印流體打印，而是還包括關(guān)于其他流體和/或用于除了打印的其他用途的噴墨型分配。
[0017]圖1和2是正視圖和平面截面視圖，分別示出了新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)10的一個(gè)示例。參見圖1和圖2，結(jié)構(gòu)10包括模制到塑料或其他可塑材料的一體式主體14中的微設(shè)備12。模制主體14在這里也稱為模制件14。微設(shè)備12例如可以是電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備。通道或其他適當(dāng)?shù)牧黧w流動(dòng)路徑16模制到與微設(shè)備12接觸的主體14中，使得在通道16中的流體能夠直接流動(dòng)到設(shè)備12中或設(shè)備12上(或兩者)。在該示例中，通道16連接到微設(shè)備12中的流體流動(dòng)通路18，并且暴露到微設(shè)備12的外表面20。
[0018]在另一個(gè)示例中，如圖3和4所示，模制件14中的流動(dòng)路徑16允許空氣或其他流體沿著微設(shè)備12的外表面20流動(dòng)，(例如)到冷卻設(shè)備12。同樣，在該示例中，在電氣終端24處連接到設(shè)備12的信號(hào)跡線或其他導(dǎo)體22在模制到模制件14中。在另一個(gè)示例中，如圖5和6所示，微設(shè)備12模制到主體14中，所述主體14帶有與通道16相對(duì)的暴露表面26。在另一個(gè)示例中，如圖7和8所示，微設(shè)備12Α和12Β模制到帶有流體流動(dòng)通道16Α和16Β的主體14中。在該示例中，流動(dòng)通道16Α與外側(cè)設(shè)備12Α的邊緣接觸，同時(shí)流動(dòng)通道16Β與內(nèi)側(cè)設(shè)備12Β的底部接觸。
[0019]圖9是示出了實(shí)施新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)10的系統(tǒng)28的塊狀圖，所述系統(tǒng)28例如是圖1-8所示的一個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)10。參見圖9，系統(tǒng)28包括可操作地連接到流體移動(dòng)器32的流體源30，所述流體移動(dòng)器32配置成將流體移動(dòng)到結(jié)構(gòu)10中的流動(dòng)路徑16。流體源30例如可以包括作為空氣源以冷卻電子微設(shè)備12的大氣，或用于打印頭微設(shè)備12的打印流體供應(yīng)裝置。流體移動(dòng)器32代表用于將流體從源30移動(dòng)到流動(dòng)結(jié)構(gòu)10的栗、風(fēng)扇、重力或任何其它適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)。
[0020]圖10是示出噴墨打印機(jī)34的塊狀圖，所述噴墨打印機(jī)34實(shí)施基底寬幅打印桿36中新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)10的一個(gè)示例。參見圖10，打印機(jī)34包括:跨越打印基底38的寬度的打印桿36 ;與打印桿36關(guān)聯(lián)的流量調(diào)節(jié)器40 ;基底傳輸機(jī)構(gòu)42 ;墨或其他打印流體供應(yīng)裝置44，以及打印機(jī)控制器46?？刂破?6代表控制打印機(jī)10的操作元件所需的程序、(一個(gè)或多個(gè))處理器和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器、以及電子電路和部件。打印桿36包括打印頭37的布置，所述打印頭37用于將打印流體分配到紙或其他打印基底的片材或連續(xù)幅材38。如以下詳細(xì)地描述的，每個(gè)打印頭37包括模制件中的一個(gè)或多個(gè)打印頭芯片，所述模制件帶有用以將打印流體直接供給至(多個(gè))芯片的通道16。每個(gè)打印頭芯片通過流動(dòng)路徑從供應(yīng)裝置44接收打印流體，其進(jìn)入并穿過流量調(diào)節(jié)器40和打印桿36中的通道16。
[0021]圖11-16示出了實(shí)施新的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)10的一個(gè)示例的噴墨打印桿36，所述噴墨打印桿36例如能夠用于圖10所示的打印機(jī)34中。首先參見圖11的平面視圖，打印頭37嵌入在細(xì)長、一體式的模制件14中，并總體上以交錯(cuò)配置而端對(duì)端地布置在行48中，其中，在每個(gè)行中的打印頭與該行中的另一打印頭重疊。雖然示出了例如用于打印四種不同顏色的交錯(cuò)打印頭37的四個(gè)行48，也可以是其他適當(dāng)?shù)呐渲谩?br>[0022]圖12是沿圖11中的線12-12所取的截面視圖。圖13_15是圖12的細(xì)節(jié)圖，并且圖16是示出了圖12-14中的打印頭芯片流動(dòng)結(jié)構(gòu)10的特征中某些的布局的平面視圖?，F(xiàn)在參見圖11-15，在示出的示例中，每個(gè)打印頭37包括一對(duì)打印頭芯片12，每個(gè)打印頭芯片12帶有兩行噴射腔50和對(duì)應(yīng)的孔52，打印流體通過所述孔52從腔50噴射。模制件14中的每個(gè)通道16將打印流體供給至一個(gè)打印頭芯片12。可以是用于打印頭37的其他適當(dāng)配置。例如，可以隨更多或更少的噴射腔50和通道16而使用更多或更少的打印頭芯片12。(雖然在圖12-15中打印桿36和打印頭37面向上，但如圖10的塊狀圖所描述地，當(dāng)安裝在打印機(jī)中時(shí)，打印桿36和打印頭37通常面朝下。)
[0023]打印流體從歧管54流動(dòng)到每個(gè)噴射腔50中，所述歧管54在噴射腔50的兩個(gè)行之間沿著每個(gè)芯片12縱向地延伸。打印流體通過多個(gè)口 56供給到歧管54中，所述口 56連接到在芯片表面20處的打印流體供應(yīng)裝置通道16。如示出地，打印流體供應(yīng)裝置通道16大致比打印流體口 56寬，以將打印流體從流量調(diào)節(jié)器中更大的、松散地隔開的通路或?qū)⒋蛴×黧w輸送到打印桿36中的其他部件輸送到打印頭芯片12中更小的、緊密地隔開的打印流體口 56。因此，打印流體供應(yīng)裝置通道16能夠幫助或甚至消除離散的“散開(fan-out) ”的需求以及在一些通常的打印頭中需要的其他流體布線結(jié)構(gòu)。此外，如示出地，將打印頭芯片表面20的大片區(qū)域直接暴露到通道16允許通道16中的打印流體在打印期間幫助冷卻芯片12。
[0024]在圖11-15中的打印頭芯片12的理想化表示描述了三個(gè)層58、60、62，為了方便期間，僅清楚地示出噴射腔50、孔52、歧管54以及口 56。實(shí)際的噴墨打印頭芯片12通常是形成在硅基底5