帶有鋸切割通道的模制流體流動結(jié)構(gòu)

背景技術(shù)：
噴墨筆或打印桿中的打印頭芯片包括在硅襯底的表面上的多個流體噴射元件。流體通過在相對的襯底表面之間形成于襯底中的流體遞送狹槽流至噴射元件。雖然流體遞送狹槽將流體充分地遞送至流體噴射元件，但這樣的狹槽存在一些缺點。例如，從成本角度來看，墨遞送狹槽占據(jù)寶貴的硅襯底面積并且增加了顯著的狹槽加工成本。此外，較低的打印頭芯片成本部分地通過芯片收縮實現(xiàn)，這與硅襯底中更緊密的狹槽間距和/或狹槽寬度相關(guān)聯(lián)。然而，縮小狹槽間距增加了與將小芯片集成到噴墨筆中相關(guān)聯(lián)的過量的組裝成本。在結(jié)構(gòu)上，從襯底移除材料以形成墨遞送狹槽弱化了打印頭芯片。因此，當(dāng)單個打印頭芯片具有多個狹槽(例如，為了提高單色打印頭芯片中的打印質(zhì)量和速度，或者為了在多色打印頭芯片中提供不同的顏色)時，打印頭芯片對于每個狹槽的添加變得越來越脆弱。附圖說明現(xiàn)在將以舉例方式參照附圖描述本發(fā)明的實施例，在附圖中：圖1是正視剖視圖，示出了實現(xiàn)為打印頭結(jié)構(gòu)的模制流體流動結(jié)構(gòu)的一個示例；圖2是框圖，示出了實現(xiàn)諸如圖1的打印頭結(jié)構(gòu)的模制流體流動結(jié)構(gòu)的示例性系統(tǒng)；圖3是框圖，示出了實現(xiàn)襯底寬打印桿中的流體流動結(jié)構(gòu)的一個示例的噴墨打印機(jī)；圖4-6示出了噴墨打印桿，其將模制流體流動結(jié)構(gòu)的一個示例實現(xiàn)為適合在打印機(jī)中使用的打印頭結(jié)構(gòu)；圖7-9示出了用于使用旋轉(zhuǎn)切割鋸在流體流動結(jié)構(gòu)的模制主體內(nèi)限定流體通道的示例性過程；圖10示出了在形成鋸限定的流體通道之前模制流體流動結(jié)構(gòu)的示例；圖11-15示出了可切入流體流動結(jié)構(gòu)的模制主體中的不同形狀的鋸限定的流體通道的示例；圖16示出了用于制造具有鋸限定的流體通道的打印頭流體流動結(jié)構(gòu)的示例性過程；圖17是如圖7-9所示用于使用旋轉(zhuǎn)切割鋸在流體流動結(jié)構(gòu)的模制主體內(nèi)限定流體通道的示例性過程的流程圖；圖18是如圖16所示用于制造具有鋸限定的流體通道的打印頭流體流動結(jié)構(gòu)的示例性過程的流程圖。貫穿附圖，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示類似但未必相同的元件。具體實施方式概述降低常規(guī)噴墨打印頭芯片的成本在過去是通過縮小芯片尺寸和降低晶圓成本來實現(xiàn)。芯片尺寸主要取決于流體遞送狹槽的間距，該狹槽將墨從在芯片一側(cè)上的貯存器遞送至在芯片的另一側(cè)上的流體噴射元件。因此，用來縮小芯片尺寸的現(xiàn)有方法大多數(shù)涉及通過硅開槽過程減小狹槽間距和尺寸，該過程可包括例如激光機(jī)加工、各向異性濕蝕刻、干蝕刻、它們的組合等。遺憾的是，硅開槽過程本身顯著地增加了打印頭芯片的成本。此外，狹槽間距的成功減小正越來越多地伴隨著不斷減少的回報，因為與將(由更緊密的狹槽間距導(dǎo)致的)縮小的芯片與噴墨筆集成相關(guān)聯(lián)的成本已變得過高。流體流動結(jié)構(gòu)允許使用較小的打印頭芯片和形成流體遞送通道的簡化方法，該遞送通道將墨從在打印頭芯片一側(cè)上的貯存器遞送至在芯片的另一側(cè)上的流體噴射元件。流體流動結(jié)構(gòu)包括一個或多個打印頭芯片，其被模制到塑料、環(huán)氧樹脂模制化合物或其它可模制材料的一體化主體中。例如，實現(xiàn)新結(jié)構(gòu)的打印桿包括模制到細(xì)長的單個模制主體中的多個打印頭芯片。模制通過將流體遞送通道(即，墨遞送狹槽)從芯片轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的模制主體而允許使用較小的芯片。因此，模制主體有效地增加了每個芯片的尺寸以用于制造外部流體連接部和用于將芯片附接到其它結(jié)構(gòu)。流體遞送通道使用切割鋸形成于流體流動結(jié)構(gòu)中，該切割鋸用于沖切穿過模制主體。所描述的流體流動結(jié)構(gòu)不限于打印桿或用于噴墨打印的其它類型的打印頭結(jié)構(gòu)，而是可以在其它裝置中實現(xiàn)并用于其它流體流動應(yīng)用。因此，在一個示例中，新結(jié)構(gòu)包括嵌入模制件中的微型裝置，其具有通道或其它路徑以供流體直接流到所述裝置之內(nèi)或之上。微型裝置例如可以是電子裝置、機(jī)械裝置或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置。流體流例如可以是進(jìn)入微型裝置或到微型裝置上的冷卻流體流或進(jìn)入打印頭芯片或其它流體分配微型裝置的流體流。附圖中所示和下文描述的這些和其它示例示出但不限制本發(fā)明，本發(fā)明在說明書之后的權(quán)利要求書中限定。如本文所用，“微型裝置”是指具有小于或等于30mm的一個或多個外部尺寸的裝置；“薄的”是指厚度小于或等于650μm；“薄片”是指具有至少3的長寬比(L/W)的薄微型裝置；“打印頭結(jié)構(gòu)”和“打印頭芯片”是指噴墨打印機(jī)或其它噴墨式分配器用于從一個或多個開口分配流體的零件。打印頭結(jié)構(gòu)包括一個或多個打印頭芯片?！按蛴☆^結(jié)構(gòu)”和“打印頭芯片”不限于用墨和其它打印流體打印，也包括其它流體的噴墨式分配或用于除打印之外或作為其補(bǔ)充的用途。示例性實施例圖1是正視剖視圖，示出了實現(xiàn)為打印頭結(jié)構(gòu)100的模制流體流動結(jié)構(gòu)100的一個示例，打印頭結(jié)構(gòu)100適合在噴墨打印機(jī)的打印桿中使用。打印頭結(jié)構(gòu)100包括微型裝置102，其被模制到塑料或其它可模制材料的一體化主體104中。模制主體104在本文中也可被稱為模制件104。通常，微型裝置102可以是例如電子裝置、機(jī)械裝置或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置。在圖1的本發(fā)明的打印頭結(jié)構(gòu)100中，微型裝置102實現(xiàn)為打印頭芯片102。打印頭芯片102包括硅芯片襯底106，其包括厚度大約100微米的硅薄片。硅襯底106包括干蝕刻或以其它方式形成于其中的流體供給孔108，用于允許流體流從第一外表面110穿過襯底106至第二外表面112。硅襯底106還包括薄硅蓋114(即，跨過硅襯底106的蓋)，其鄰近且覆蓋第一外表面110。硅蓋114厚度大約30微米，并且可由硅或某些其它合適的材料形成。在襯底106的第二外表面112上形成有一個或多個層116，其限定有利于噴射來自打印頭結(jié)構(gòu)100的流體滴的流體架構(gòu)。由層116限定的流體架構(gòu)大體上包括具有對應(yīng)的孔口120的噴射室118、歧管(未示出)、以及其它流體通道和結(jié)構(gòu)。(多個)層116可包括例如形成于襯底106上的室層，其具有跨過室層分開地形成的孔口層，或者它們可包括結(jié)合室層與孔口層的一體化層。(多個)層116通常由SU8環(huán)氧樹脂或某些其它聚酰亞胺材料形成。除了由硅襯底106上的(多個)層116限定的流體架構(gòu)之外，打印頭芯片102包括使用薄膜層和圖1中未示出的元件形成于襯底106上的集成電路。例如，對應(yīng)于每個噴射室118的是形成于襯底106上的熱噴射器元件或壓電噴射器元件。噴射元件被致動以通過孔口120從室118噴射墨或其它打印流體的滴或料流。打印頭結(jié)構(gòu)100也包括信號跡線或其它導(dǎo)體122，其在形成于襯底106上的電氣端子124處連接到打印頭芯片102。導(dǎo)體122可以多種方式形成于結(jié)構(gòu)100上。例如，導(dǎo)體122可通過層合或沉積過程形成于絕緣層126中，如圖1所示。絕緣層126通常為聚合物材料，其為導(dǎo)體122提供物理支撐和絕緣。在其它示例中，導(dǎo)體122可被模制到模制主體104中。鋸限定的流體通道128穿過模制主體104和薄硅蓋114形成，并且在外表面110處與打印頭芯片襯底106相連。流體通道128打開穿過模制主體和薄硅蓋114的通路，該通路使得流體能夠通過流體供給孔108直接流入硅襯底106并且在外表面110處流到硅襯底106上。如下文更詳細(xì)地討論的，流體通道128使用諸如旋轉(zhuǎn)切割鋸的切割鋸穿過模制主體104形成。圖2是框圖，示出了系統(tǒng)200，該系統(tǒng)實現(xiàn)諸如圖1中所示打印頭結(jié)構(gòu)100的模制流體流動結(jié)構(gòu)100。系統(tǒng)200包括流體供應(yīng)源202，流體供應(yīng)源202操作性地連接到流體移動器204，流體移動器204被構(gòu)造用于將流體移動至流體流動結(jié)構(gòu)100中的通道128，例如，打印頭結(jié)構(gòu)100中的鋸限定的流體通道128。流體供應(yīng)源202可包括例如用于冷卻電子微型裝置102的作為空氣源的大氣環(huán)境或打印頭芯片102的打印流體供應(yīng)源。流體移動器204表示泵、風(fēng)扇、重力或任何其它合適的機(jī)構(gòu)，以用于將流體從源202移動至流動結(jié)構(gòu)100。圖3是框圖，示出了實現(xiàn)襯底寬打印桿302中的流體流動結(jié)構(gòu)100的一個示例的噴墨打印機(jī)300。打印機(jī)300包括跨越打印襯底304的寬度的打印桿302、與打印桿302相關(guān)聯(lián)的流調(diào)節(jié)器306、襯底輸送機(jī)構(gòu)308、墨或其它打印流體供應(yīng)源310、以及打印機(jī)控制器312?？刂破?12表示編程、(多個)處理器和相關(guān)聯(lián)的存儲器、以及控制打印機(jī)300的操作元件所需的電子電路和部件。打印桿302包括打印頭芯片102的布置，以用于將打印流體分配到紙張或其它打印襯底304的片材或連續(xù)幅材上。每個打印頭芯片102通過從供應(yīng)源310進(jìn)入且穿過流調(diào)節(jié)器306和打印桿302中的流體通道128的流動路徑接納打印流體。圖4-6示出了噴墨打印桿302，其將模制流體流動結(jié)構(gòu)100的一個示例實現(xiàn)為適合在圖3的打印機(jī)300中使用的打印頭結(jié)構(gòu)100。參看圖4的平面圖，打印頭芯片102被嵌入細(xì)長的一體化模制件104中，并且在行400中大體端對端地布置成交錯構(gòu)型，在該構(gòu)型中，每一行中的打印頭芯片102與該行中的另一個打印頭芯片重疊。在該構(gòu)型中，每行400打印頭芯片102接納來自不同的鋸...