粘結襯底的方法

文檔序號：3777385閱讀：403來源：國知局

專利名稱：粘結襯底的方法
技術領域：
本發明涉及用于將襯底粘結到一起的方法，以及適于粘結在一起的襯最大化，同時避免了傳統的表面打磨技術。相關申請交叉引用這里通過交叉索引結合由本申請人或本發明的受讓人提交的下列專利或專利申請。679521510/884881PEC01NP09/57510910/29653509/575110680541909/607985639833263945736622923674776010/18945910/94394110/94929410〃2718110/72716210/727163麗2724510/72720410/72723310〃27280諮27157諮2717810/72721010/727257諮27238諮2725110/72715910/727180薪2717910〃2719210A727274麗2716410/72716110/72719810/727158薪5453610〃5493810/72722710A72716010/93472010/85452110/85452210/85448810/85448710/85450310/85450410/85450910/85451010/85449610/854497■5449510/85449810/85451110/85451210/85452510/85452610/854516■54508■5450710/85451510/85450610/85450510/85449310/85449410/8548910/8544卯10/85449210/854491■5452810/85452310/85452710/854524■5452010/85451410/854519PLT036US10/854499■5450110/85450010/85450210/85451810/854517PLT043US10/72880410/72895210/72880610/72883410〃29790塑2888410/728970塑2878410/72878310/728925麗28842塑2880310/72878010/72877910/773189麗7320410/773198證73199謂731卯10〃7320110/77319110/773183塑7319510〃7319610/773186KV773200諮73185麗7319210/77319710〃73203諮73187麗732(J2塑7318810/77319410/77319310〃7318410/760272麗6027310/76018710/76018210/76018810/76021810〃6021710〃60216麗6023310/76024610腦21210/76024310/76020110/760185麗60253麗6025510/76020910/760208麗60194麗60238塑6023410/76023510/76018310/76018910/76026210〃60232諮6023110/760200萌601卯麗6019110/76022710/760207麗6018167461056623101640612965059166457809655089564578126428133IJ52NP10/40721210/40720710/68306410/683041■8277410/88488910/922890JUM008US10/92288510/92288910/92288410/92287910/92288710/92288810/92287410/92287310/922871■2288010/92288110/92288210/92288310/922878JUM023US10/92287610/92288610/92287710/815625■1562410/81562810/91337510/91337310/91337410/91337210/91337710/91337810/91338010/91337910/91337610/91338110/98640209/575187672799665918846439706676011909/57519809/7221480W72214609/72186162卯3496428155678501609/60892009〃2189209〃221710W72185809/72214210/17198710/20202110/29172410/29151210/291554腸5卯2710/65卯2610/83124210/88488510/88488310歷15410/93204410/96241210/96251010/96255210/96573310/96593310/97474210/986375腸5卯2709/69330109/57519709/57519509/57515909/57513209/57512309/57514809/57513009/575165681303909/57511809/57513109/575116681627409/57513909/5751866681045672800009/57514509/57519209/57518109/57519309/575183678919409/5751506789191654993509/57517409/575163673759109/57515409/57512909/57512409/57518809/57518909/57517009/57517109/575161664464265026146622999666938511/00378611/003354CAA003US11/00341811/003334CAA006US11/00340411/00341911/003700CAA010USCAA011USCAA012US11/003337CAA014US11/003420CAA016USCAA017US11/003463CAC001US11/003683CAE001US11/00370211/003684CAF003USCAF004US10/76025410/76021010A76020210〃6019710/76019810〃6024910腦26310A76019610/760247菌6022310/76026410/76024410/76024510/76022210/76024810腦23610/76019210/76020310腦20410/76020510/76020610/76026710/76027010/76025910腦27110/760275麗6027410腦26810/76018410/76019510/76018610腦26110/760258RRB001USRRB002USRRB003USRRB004USRRB005USRRB006USRRB007USRRB008USRRB009USRRB010USRRB011USRRB012USRRB013USRRB014USRRB015USRRB016USRRB017USRRBO訓SRRB019USRRB020USRRB021USRRB022USRRB023USRRB024USRRB025USRRB026USRRB027USRRB030USRRB031USRRB032USRRB033USRRC001USRRC002USRRC003USRRC004USRRC005USRRC006USRRC007USRRC008USRRC009USRRC010USRRC011USRRC012USRRC013USRRC014USRRC015USRRC016USRRC017USRRC018USRRC019USRRC020USRRC021US某些申請以案巻編號列出。在得知申請號時，將以申請號替代這些案巻編號。
背景技術：
眾所周知，如果首先使表面變粗糙，使用液體粘合劑可將表面粘接得更好。使表面,增加了可用于粘結到液體粘合劑的表面面積，這顯著地增強了粘合劑的粘結強度。通常地，通過打磨待粘結的一個或兩個表面而獲得表面^度。例如，與未打磨的表面相比較，用砂布簡單地打磨其中一個表面能夠顯著地提高粘合強度。然而，當粘結M度襯底時，例如半導體集成電路("芯片")，通常不希望打磨襯底的表面。事實上，非常希望半導體芯片具有非常光滑的表面。集成電路的表面上的任何缺陷可能導致裂故擴展或者使設備顯著地變弱。隨著朝向越來越薄的集成電路(例如小于200微米的IC )的需求，存在一種相應的減小表面粗糙度的需要，以便于在設備中保持可接受的機械強度。由于表面她度具有首要的重要性，通常使用兩步方法使得硅晶片變薄。在前端處理晶片后，通常首先通過在機械研磨工具上進行背面磨削 (backgrind )而修磨晶片。晶片磨削工具的例子是Strasbaugh 7AF和Disco DFG-841工具。；W^磨削是快速和廉價磨削硅的方法。然而，其還使得后側表面具有較高的表面粗糙度(例如Rmax約為150納米)。此外，；Wfe磨削可能導致缺陷(例如裂紋或錯位)，其延伸進晶片后側表面約20微米。在機械強度方面，在集成電路中，表面粗糙和表面缺陷是不可接受的。因此，后端修磨通常由一種技術完成，其去除這些缺陷并且提儉f氐的表面 M度。等離子體修磨是一種用于完成晶片修磨的方法。通常，等離子體修磨用于去除最終20微米的硅，以實現所需的晶片厚度。雖然等離子體修磨比較慢，但是其形成非常平滑的后側表面，幾乎沒有表面缺陷。通常，等離子體修磨提供了小于1納米的最大表面湘趁度(R麗)。因此，等離子體修磨是在集成電路構造中用于后端處理的方法的一種選擇。例如MEMS設備等集成電路經常需要粘結到其它襯底上。在本申請人的MEMS打印頭的構造中，例如打印頭集成電路并排地粘結到模制的墨歧管上以形成打印頭組件。(至于本申請人的打印頭構造過程的更詳細的描述，參見下面的詳細說明以及美國專利申請No. 10/728,970,在此通過交叉引用引入其內容)。
然而，需要理解的是，集成電路在其后側表面上具有互相矛盾的需求。一方面，集成電路的后側表面應該具有低的表面WI度并且應該沒有任何裂紋，以使其機械強度最大。這對于薄集成電路(例如小于250微米的集成電路)特別重要。另一方面，集成電路的后側表面通常需要適于使用粘合劑或粘結帶粘結到其它襯底上。如上所述，通常通過增大待粘結表面的表面^l度來使得粘合強度最大，從而使得與中間的粘合劑的接觸最大。希望提供一種使用粘合劑粘結襯底的改進的方法，其避免增大襯底的表面粗糙度。還希望提供一種薄襯底(例如<1000微米厚的襯底)，其具有適于使用粘合劑粘結的表面，但是仍然具有可接受的機械強度。發明內容在一個方面，提供一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法，該方法包括下列步驟(a) 提供第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b) 提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c) 使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在第二方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到第二襯底的第一襯底，所述第一襯底具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。在第三方面，提供一種粘結組件，包括(a) 第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b) 第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c )粘合劑，其將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，所述粘合劑夾在所述第一和第二襯底之間并且容納在多個所述蝕刻溝道中。在第四方面，提供一種打印頭組件，包括 (a)多個打印頭集成電路，每個打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；
多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其形成于所述后側內；以及 (b)墨歧管，其具有安裝表面，每個打印頭集成電路的后側由粘合劑粘結到所述安^4面，其中所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在第五方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到墨歧管的安^面的打印頭集成電路，所述打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其限定于所述后側內，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。迄今為止，表面粗糙法是用于提高待粘結襯底的表面特性的唯一方法。然而，如上所述，表面粗糙法在非常薄的襯底中不理想，例如在厚度小于 1000微米、可選地小于500微米或者可選地小于250微米的珪晶片中。因此，本發明提供一種以受控的方式提高粘合劑粘結的方法，其特別適于用于將硅晶片(例如MEMS芯片)粘結到其它襯底。然而，本發明不限制于使用于半導體芯片，并且可用于粘結不希望進行表面粗糙的任何可蝕刻的襯底(例如金屬襯底、二氧化硅襯底、氮化硅襯底等)。本發明特別有利于用于構造打印頭芯片，因為打印頭芯片通常具有蝕刻在后側粘結表面中的墨供應槽。從而，本發明的溝道可與墨供應槽同時蝕刻，不需要在構造過程中增加任何附加的步驟。所述第二襯底的特性不特別受限制，并且可包括例如塑料、金屬、硅、玻璃等。第二襯底能可選地包括如上結合第一襯底描述的溝道。所述溝道的尺寸可設計為通過毛細作用吸入粘合劑。所需要的確切尺寸將依賴于所述粘合劑的表面張力。本領域的技術人員能夠通過使用么* 的毛細作用方程容易地確定所需的溝道尺寸。替代地，所述溝道的尺寸可設計為在所述第二襯底以及所述粘合劑被擠壓在所述第一粘結表面上時容易容納所述粘合劑。通常，所述溝道的直徑(在圓柱形溝道的情形中) 或者寬度(在非圓柱形溝道的情形中)小于約10微米，可選地小于約5 微米或者可選地小于約3微米。所述溝道可具有適于提高附著力的任何深度，不會使所述第一襯底的總體強度打折扣。可選地，所述溝道蝕刻到至少10微米、可選地至少20 微米、可選地至少30微米或者可選地至少50微米的深度。通常，所述溝道的高寬比為至少3:1、至少5:1或者至少10:1。可通過任何已知的各向異性的蝕刻:技術(例如在US 5,501,893中描述的Bosch方法)容易地蝕刻大的高寬比溝道。大的高寬比有利于使得可用于粘合劑的表面積最大，不會使總體的機械強度打折扣。通常，所述第一粘結表面具有小于20納米的最大表面^t變(Rmax )，其Rn^可選地小于5納米、或者可選地小于l納米。當使用這種表面時本發明特別有利，因為這些表面使用粘合劑通常難以粘合，因為其極其光滑。替代地，所述第一粘結表面可具有小于20納米的平均表面^U^度(Ra )，其Ra可選地小于5納米、或者可選地小于l納米。粘合劑通常為液基粘合劑，或者是在加熱時變成液體用于粘結的粘合劑。可選地，粘合劑是在一側或兩側上包括粘合劑的粘合帶。在半導體領域中，雙側粘合劑薄膜或帶是公知的。可選地，在粘結過程期間，第一襯底冷卻。這通常通過加熱第一襯底 (這還可熔化粘合劑)并接著使得其冷卻同時粘結到第二襯底上而獲得。該選項的優點是在溝道中在粘合劑之上形成局部真空，這有助于在粘結期間將襯底保持在一起。在另一方面，提供一種方法，其中第一襯底適于使用粘合劑粘結到第二襯底，所述第一襯底具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。在另一方面，提供一種粘結組件，包括(a) 第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；和(b) 第二襯底，其具有第二粘結表面，所述第二粘結表面由粘合劑粘結到所述第一粘結表面，其中，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種打印頭組件，包括 (a)多個打印頭集成電路，每個打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其限定于所述后側內；以及(b)墨歧管，其具有安a面，每個打印頭集成電路的后側由粘合劑粘結到所述安^4面，其中所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到墨歧管的安"面的打印頭集成電路，所述打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其限定于所述后側內，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。在另一方面，提供一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法，該方法包括下列步驟(a) 提供第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b) 提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c )使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種粘結組件，包括(a) 第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；和(b) 第二襯底，其具有第二粘結表面，所述第二粘結表面由粘合劑粘結到所述第一粘結表面，其中，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法，該方法包括下列步驟(a) 提供第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b) 提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c) 使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到第二襯底的第一襯底，所述第一襯底具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。在另一方面，提供一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法，該方法包括下列步驟(a) 提供第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b) 提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c) 使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到第二襯底的第一襯底，所述第一襯底具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。在另一方面，提供一種粘結組件，包括 U)第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；和 (b)第二襯底，其具有第二粘結表面，所述第二粘結表面由粘合劑粘結到所述第一粘結表面，其中，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。在另一方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到墨歧管的安*^面的打印頭集成電路，所述打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其限定于所述后側內，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。在另一方面，提供一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法，該方法包括下列步驟(a) 提供根據權利要求1所述的打印頭集成電路；(b) 提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(C )使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。
在另一方面，提供一種適于使用粘合劑粘結到第二襯底的第一村底，所述第一襯底具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑；并且所述第一襯底是根據權利要求1所述的打印頭集成電路。
在另一方面，提供一種粘結組件，包括(a) 根據權利要求1所述的打印頭集成電路；和(b) 第二襯底，其具有第二粘結表面，所述第二粘結表面由粘合劑粘結到所述第一粘結表面，其中，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。
在另一方面，提供一種打印頭組件，包括(a) 多個打印頭集成電路，每個打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其形成于所述后側內并且每個打印頭集成電路是根據權利要求1的打印頭集成電路；以及(b) 墨歧管，其具有安裝表面，每個打印頭集成電路的后側由粘合劑粘結到所述安a面，其中所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。

圖1示出打印機的前視立體圖，其中輸入托盤中帶有紙張并且收集托盤伸出；圖2示出了圖1的打印機單元(輸入托盤內無紙且收集托盤縮回)，其中機殼打開以露出內部；圖3示出了支架單元的立體圖，其中蓋組件是打開的并且墨盒單元從中移除；圖4示出了圖3的支架單元，其中蓋組件位于其關閉位置；
圖5示出了圖3的墨盒單元的前視立體圖；圖6示出了圖5的墨盒單元的分解立體圖；圖7示出了圖6中示出的打印頭組件的俯視立體圖；圖8示出了圖7中示出的打印頭組件的分解立體圖；圖9示出了圖7中示出的打印頭組件的顛倒的分解立體圖；圖IO示出了圖7中示出的打印頭組件的橫截面端視圖；圖11示出圖8到10所示的打印頭集成電i^模塊的階降式(drop )三角端的放大局部立體圖；圖12示出圖8到11所示的兩個打印頭集成電路模塊之間的結合結構的放大立體圖；圖13示出圖ll所示的打印頭集成電路的仰視圖；圖14示出圖13所示的墨供應槽的橫截面立體圖；圖15A示出圖7的打印頭組件的俯視透視圖，其特別示出用于將墨供應到打印頭集成電路的墨管；圖15B為圖15A的局部放大視圖；圖16示出與本發明一起4吏用的用于噴墨的單個噴嘴的豎直方向剖視圖，其中噴嘴處于靜止狀態；圖17示出圖16的噴嘴在初始致動階段中的豎直方向剖視圖；圖18示出圖17的噴嘴在致動階段后期時的豎直方向剖視圖；圖19示出在圖18所示的致動狀態下圖16的噴嘴的立體局部豎直方向剖視圖；圖20示出圖16的噴嘴的立體豎直方向剖視圖，其中省略了墨；圖21示出圖20的噴嘴的豎直方向剖視圖；圖22示出在圖17所示致動狀態下圖16的噴嘴的立體局部豎直方向剖視圖；圖23示出圖16的噴嘴的俯視圖；圖24示出圖16的噴嘴的俯視圖，其中為了清晰起見移除了杠桿臂和可移動噴嘴；圖25示出打印頭芯片的一部分的立體豎直方向剖視圖，所述打印頭芯片集成有多個圖16所示類型的噴嘴裝置；圖26示出通過用于噴墨的單個噴嘴的墨腔的示意性橫截面圖，其中所述噴嘴屬于形成氣泡的加熱元件致動器類型；圖27A到27C示出熱彎曲致動器的基4^Mt原理；
圖28示出依據圖27構造的單個噴墨噴嘴裝置的三維視圖；圖29示出圖28所示噴嘴裝置的陣列。
具體實施方式
下面在構造用于噴墨打印機的打印頭組件的范圍內描述本發明的特定形式。然而，需要理解的是，本發明可用于將任何兩個襯底粘結到一起，并且不限制于打印頭構造的特定實施方式。噴墨打印機單元圖1示出包括介質供應托盤3的打印機單元2，該介質供應托盤支撐并供應要由(藏在打印;^L殼內的)打印引擎打印的介質8。已打印過的介質8的頁從打印引擎供給到介質輸出托盤4以進行收集。用戶界面5為一個LCD觸摸屏且使得用戶可以控制打印機單元2的操作。圖2示出打印機單元2的蓋7打開，以暴露出位于內腔6中的打印引擎1。拾取機構9接合輸入托盤3中的介質(為清晰起見沒有示出) 并將各個頁供給到打印引擎l。打印引擎l包括介質傳輸裝置，所述介質傳輸裝置獲取各個頁并供給所述的頁而使其通過一個打印頭組件(在下文中說明)以進行打印，隨后將介質傳送到介質輸出托盤4 (示出為縮回的)。打印引擎打印引擎l在圖3和4中詳細地示出，并且包括兩個主要部分墨盒單元10和支架單元12。墨盒單元10的形狀和尺寸形成為容納在支架單元12內并且由安裝到支架單元的蓋組件11固定在合適位置。支架單元12又配置成固定在打印機單元2內以4更于如上所述地打印。圖4示出處于組裝形式中的打印引擎l，其中墨盒單元10固定在支架單元12內并且蓋組件ll關閉。打印引擎1響應來自于打印機單元2的用戶界面5的用戶輸入而對與打印相關的多個方面進行控制。這些方面包括以受控的方式將介質傳送過打印頭，并且墨受控地噴射到正在通過的介質的表面上。墨盒單元墨盒單元10在圖5和6中詳細地示出。參照圖6所示的分解視圖，墨盒單元10總體上包括主體20、墨存儲模塊組件21、打印頭組件22和維護組件23。所有這些部件組裝在一起以形成一個一體的單元，該一體的單元將墨存儲裝置和墨噴出裝置組合在一起。這種設置確保墨按需要直皿應到打印頭組件22以進行打印，并且如果需要更換墨存儲裝置或打印頭組件或需要更換兩者，則可以通過更換整個墨盒單元10而容易地實現。然而，打印頭的工作壽命不由墨源限制。墨盒單元10的上表面42具有用于與墨的再填充源對接的接口 61，以在需要時對墨存儲模塊45進行補充。為了進一步延長打印頭的壽命，墨盒單元承載有一個一體的打印頭維護組件23，該打印頭維護組件封蓋、擦拭和濕潤打印頭。打印頭組件在圖7到10中更詳細地示出了打印頭組件22，打印頭組件22適于附接到主體20的下側，以從出口模件27接收墨。打印頭組件22總體上包括一個長形的上構件62，所述上構件62配置成在立柱26之間在主體20下方延伸。多個U形夾63從上構件62突出。 U形夾63穿過設置在剛性板34中的凹口 37并被形成于主體20中的凸耳 (未示)鎖住以緊固打印頭組件22。上構件62具有多個供給管64，當打印頭組件22緊固到主體20上時，所述供給管容置在出口模件27中的出口內。供給管64可設置有外涂層以防止墨滲漏。上構件62由具有多個優點的液晶聚合物(LCP)制造。上構件62可以模制而成，使得其熱膨脹系數(CTE)與硅的熱膨脹系數近似。可以理解，(下文描述的)打印頭集成電路74與下側模件之間的任何大的CTE 差異會導致整個結構彎曲。然而，為LCP沿模制方向的CTE遠小于非模制方向的CTE (-5ppm/X:相對于 20ppm/"C ),所以必須注意確保LCP模件的模制方向與打印頭集成電路(IC) 74的縱向是方向一致的。LCP還具有相對較高的剛度，其模量通常為諸如聚碳酸酯、苯乙烯、尼龍、PET 及聚丙烯等"普通塑料"的5倍。如圖8所最佳示出的，上構件62具有一個開槽構造，用于容置一個通
過粘合膜66粘合到其上的下構件65。下構件65也由LCP制造，并具有多個沿其長度形成的墨槽67。每個墨槽67從其中一個供給管64接收墨，并沿著打印頭組件22的長度分配墨。所述槽的寬度為1毫米，并由0.75 毫米厚的壁隔開。在所示的實施方式中，下構件65具有五個沿其長度延伸的槽67。每個槽67 ^f5l^五個供給管64中的一個接收墨，所述供給管又從其中一個墨存儲模塊45 (參見圖9)接收墨，以減少不同顏色的墨混合的風險。在這個方面，粘合膜66也用于密封各個墨槽67,以防止當下構件65組裝到上構件62時墨在槽間的交叉混合。在每個槽67的底部是一系列等間距的孔69 (在圖9中最佳示出)，以在下構件65的底面中形成五行孔69。中間行的孔69沿下構件65的中線延伸，直^^于打印頭IC74的上方。如同在圖15中最佳示出，位于中間行兩側的其它行的孔69需要從各孔69延伸到中央的導管70，使得墨能夠供給到打印頭IC 74。參見圖10，打印頭IC 74通過一個聚合物密封膜71安裝到下構件65 的下側。這個膜可以是諸如PET或聚砜膜的熱塑性膜，或者可以是熱固性的膜一一例如由AL技術和羅杰斯公司制造的膜。聚合物密封膜71是一個迭層片一_其中在中央膜的兩側帶有粘合層，并且層迭在下構件65的下側上。如圖9、 14和15所示，多個孔72由激光鉆穿粘合膜71而成，以與居中設置的墨傳送點(中間行的孔69和管道70的端部) 一致，用于在打印頭IC 74和槽67之間形成流體連通。聚合物密封膜71的厚度對于其所提供的墨密封效果非常關鍵。如圖 13和15最佳示出，聚合物密封膜對打印頭IC 74的相反側上的蝕刻槽77 以及位于膜另一側上的導管70進行密封。然而，當膜71密封導管70的開口端時，它也可以凸出或者陷入導管內。陷入導管70內的該部分膜跨越打印頭IC 74中的數個蝕刻槽77。所述陷入可能在隔開各蝕刻槽77的壁之間產生間隙。明顯地，這使得密封出現缺口并允許墨泄漏出打印頭IC 74或者在槽77之間泄漏。為了避免此情形，聚合物密封膜71應當足夠厚以解決向導管70內的陷入，同時維持蝕刻槽77上的密封。聚合物密封膜71的最小厚度將取決于
1、所陷入的導管的寬度；2、膜的層狀結構中的粘合層的厚度；3、當打印頭IC74推壓至粘合層上時粘合層的"剛度"；以及4、迭層片的中央膜材料的模量。對于所示的打印頭組件22來說，25微米厚的聚合物密封膜71 U夠的。然而，將厚度增加到50、 100或甚至200微米將相應地增加所提供的密封的可靠性。墨輸iH^口 73形成于打印頭IC 74的"前"表面中。入口 73將墨供應到位于入口之上的對應噴嘴801 (在下文中參考圖16到31對其進行描述)。墨必須被輸送到IC以將墨供應到每個獨立的入口 73。因此，各個打印頭IC 74中的入口 73被物理地分組以減少墨供應的復雜程度和布線的復雜程度。它們也邏輯地分組以減少能量消耗并允許各種打印速度。每個打印頭IC74配置成接收和打印五種不同的墨色(青色、品紅色、黃色、黑色以及紅外)，并且對于每種顏色包括1280個墨入口，其中這些噴嘴被分成為偶噴嘴和奇噴嘴(每組640個)。用于每種顏色的偶噴嘴和奇噴嘴i殳置在打印頭IC 74的不同排上，并豎直地對準以實現真正的1600 dpi 打印，意味著噴嘴801如圖11中所清晰示出地設置成10排。單個排上的兩個相鄰噴嘴801之間的水平距離為31.75微米，而噴嘴排之間的豎直距離基于噴嘴的噴射順序，但是通常地，排之間由確切數量的點線分隔開，并且點線的其中一部分對應于排噴射時間之間紙將移過的距離。而且，對于一給定顏色的偶和奇噴嘴排之間的間距必須使得它們可以共享一個墨槽，這將在下文描述。打印頭IC 74設置成沿打印頭組件22的整個寬度7JC平地延伸。為此，各個打印頭IC 74以抵靠的設置方式在整個粘合層71的表面上聯結在一起，如圖8和9所示。通過將打印頭IC加熱到粘合層熔點之上、然后將其壓入密封膜71內，或者在將其壓入膜內之前通過以激光熔化位于IC下方的粘合層，而使得打印頭IC74可附連到聚合物密封膜71。另一個選項層。參照圖13和14,多個溝道85蝕刻到每個打印頭IC74的后側。這些溝道提供了用于粘合劑粘結到打印頭IC 74的額外的表面。一旦膜71 熱到粘合劑熔點之上，在打印頭IC74被壓靠住膜時，粘合劑流到溝道85 中。粘合劑可通過毛細作用而被吸入到溝道中，或者其在粘結期間可簡單地被壓入到溝道中，這取決于粘合劑的表面張力以及溝道的尺寸。在晶片階段在蝕刻槽77的同時，將溝道85蝕刻到打印頭IC 74的后側。如果打印頭IC 74在粘結之前被加熱，那么在打印頭IC冷卻下來時，在溝道85中在容納在溝道中的粘合劑上方形成局部真空。這個局部真空有助于將打印頭IC 74靠住膜71而保持在合適位置，并且在粘結期間^使其保持合適地對準。各個打印頭IC 74的長度為大約20-22亳米。為了打印一個A4/US 信紙大小的頁，11 - 12個打印頭IC 74連續地聯結在一起。各個打印頭IC 74的數量可以變化以適應其它寬度的頁。打印頭IC 74可以多種方式聯結在一起。在圖12中示出了聯結IC 74 的一個具體方式。在這個結構中，IC 74端部的形狀如此地形成其聯結在一起而形成一個IC水平線，相鄰IC之間沒有豎直偏差。在IC之間設置有一個大致為45度的傾斜結合部。結合邊緣不是直的，而是具有鋸齒形的輪廓以利于定位，且IC 74之間期望隔開大約11微米(垂直于結合邊緣測量)。在此結構中，每個排上的最左邊的墨輸送噴嘴73降低10個行距，并設置成三角形的構造。這種結構在結合處提供了一定程度的噴嘴重疊并保持了噴嘴的間距，從而確保墨滴沿打印區域一致地輸送。這種結構還保證了在IC 74的邊緣處設置更多的硅以確保足夠的聯結。在由(在下文描述的)SoPEC單元對噴嘴的操作進行控制的同時，對噴嘴的補償可發生于打印頭內，或者也可通過SoPEC設備實現，這取決于存儲要求。在這個方面，可以理解，位于IC 74—端的噴嘴的階降式三角設置對打印頭的存儲要求最低。然而，當存儲要求不是很關鍵時，可以使用不同于三角形的形狀，例如，階降式的行可采取梯形的形式。打印頭IC的上表面具有多個沿打印頭IC邊緣設置的粘合墊75，所述粘合墊提供了用于從SoPEC設備接收數據和/或電力以控制噴嘴73的操作的裝置。為了輔助將IC 74正確地定位在粘合層71的表面上且對齊IC 74、從而使得IC 74與形成在粘合層71中的孔72正確地對齊，基準裝置76也設置在IC 74的表面上。基準裝置76的形式是可以由適當的定位設備容易地識別的標記，以指示IC 74相對于相鄰IC與粘合層71表面的確切位置，并且策略性地位于IC 74的邊緣上，且沿著粘合層71的長度。
為了從形成于聚合物密封膜71中的孔72接收墨并將所述墨分配到墨入口 73，每個打印頭IC 74的下側如圖13所示地構造。i殳置有多個蝕刻槽77，其中每個槽77與用于傳送一種特定顏色或一種類型墨的成對的入口 73的排流體連通。槽77的寬度大約為80微米，該寬度等于聚合物密封膜71中的孔72的寬度，并且槽77延伸過IC 74的長度。槽77由硅壁78 分成數個部分。每個部分直接地供墨，以縮短往入口 73的流動路徑，以及減少向各個噴嘴801的供墨不足的可能性。在這個方面，每個部分通it^目應的入口 73供應大約128個噴嘴801。圖15B更清楚地示出墨如何供應至形成在IC 74下側內的蝕刻槽77 以供應到噴嘴73。如圖所示，在硅壁78將槽77隔成多個部分的位置處，貫穿聚合物密封膜71而形成的孔72與一個槽77對準。孔72的寬度大約為80微米，該寬度與槽77的寬度大致相等，從而使得一個孔72將墨供應到槽77的兩個部分。可以理解，這使得聚合物密封膜71中所需要的孔72 的密度減半。在將每個打印頭IC 74附連到聚合物密封膜71的表面上并與^f準之后，沿IC74的邊緣附連一個柔性PCB79 (參見圖18)， 4吏得控制信號與電力可供應到粘合墊75以控制和操作噴嘴801。如圖15所更清晰示出，柔性PCB 79從打印頭組件22延伸并繞打印頭組件22折疊。柔性PCB 79還可具有多個沿其長度布置的去耦電容81,用于控制接收到的電力和信號。如圖8所最佳示出，柔性PCB 79具有多個沿其長度形成的電接點180，用于從支架單元12的控制電珞接收電力和/或數據信號。還沿柔性PCB 79的遠邊形成多個孔80，所述多個孔80提供用于將柔性PCB附連到主體20的剛性板34的凸緣部40的裝置。柔性PCB 79的電接點與支架單元12的電力及數據接點接觸的方式將在下文中描述。如圖IO所示，介質遮蔽件82保護打印頭IC74,使之不會因為與經過介質相接觸而導致損傷。在打印頭IC74的上游，介質遮蔽件82通過適當的卡鎖裝置或通過粘合劑附連到上構件62。當以此方式附連時，打印頭IC 74位于介質遮蔽件82的表面的下方，處在介質經過的路徑之外。在介質遮蔽件82與上構件62和下構件65之間設置有空間83，該空間可以從空氣壓縮機等接收加壓空氣。因為此空間83沿打印頭組件22的長度延伸，所以壓縮空氣可以從打印頭組件22的任一端供應到空間56并
沿組件均勻地分布。介質遮蔽件82的內表面設置有一系列翼片，所述翼片限定多個沿介質遮蔽件82的長度均勻分布的空氣出口，壓縮空氣通過所述空氣出口而沿介質輸送方向被導引通過打印頭IC 74。此裝置用來防止介質攜帶的灰塵和其它微粒物質在打印頭IC 74的表面上沉積，所述沉積會導致噴嘴的堵塞和損壞。墨輸送噴嘴現在將參照圖16到圖25對一種適于打印頭IC的墨輸送噴嘴裝置的示例類型進行描述。圖25示出了形成于硅襯底8015上的墨輸送噴嘴裝置801 的陣列。每個噴嘴裝置801是相同的，然而，不同組的噴嘴裝置801設置成被供以不同顏色的墨或固定劑。在這個方面，噴嘴裝置成排地設置并彼此交錯，以4吏得在打印時墨滴的間距比單排噴嘴時所能實現的更近。這種設置使得可提供高的噴嘴密度一一例如排列成多個交錯排的多于5000個的噴嘴，在每排中，噴嘴之間的間距為大約32微米，而在相鄰排之間的噴嘴間距為大約80微米。所述多個排還允許冗余(如果需要的話)，從而允 "H^個噴嘴具有一定的故障率。每個噴嘴裝置801通過集成電路制造纟支術制造。特別地，噴嘴裝置801 限定一個微機電系統(MEMS)。為了描述的清晰和容易起見，將參照圖16到圖24對單個噴嘴裝置801 的構造和操作進行描述。噴墨打印頭集成電路74包括硅晶片襯底8015，硅晶片襯底8015上設置有0.35微米的1 P4M 12伏的CMOS微處理電子單元。一個二氧化珪(或替代地為玻璃)層8017設置在襯底8015上。二氧化硅層8017限定了 CMOS介電層。CMOS頂層金屬限定了一對位于二氧化硅層8017上的對齊的鋁電極接觸層8030。珪晶片襯底8015和二氧化硅層8017均被蝕刻以限定墨的入口槽8014，所i^口槽的橫截面大致是圓的(在俯視圖上)。由CMOS金屬1、 CMOS金屬2/3和CMOS頂層金屬形成的鋁擴M障8028繞著墨的入口槽8014設置在二氧化硅層8017中。擴M障8028用于阻止氫氧離子擴散通過驅動電子層8017的CMOS氧化層。一個氮化珪形式的鈍化層8031設置在鋁接觸層8030和二氧化珪層 8017上。鈍化層8031的位于接觸層8030上的每個部分具有一個限定于其
中的開口 8032，以提供通往接點8030的入口。噴嘴裝置801包括一個由環形的噴嘴壁8033限定的噴嘴腔8029，所述噴嘴壁在上端處終止于噴嘴頂8034以及徑向內噴嘴緣804之內，徑向內噴嘴緣804在俯視時是圓的。墨入口槽8014與噴嘴腔8029流體連通。在噴嘴壁的下端，設置有一個移動的緣8010，所述移動的緣8010包括移動的密封唇8040。一個環繞壁8038包繞著可移動的噴嘴，并包M止的密封唇8039,當噴嘴如圖19所示地靜止時，所述密封唇8039與移動的緣8010 鄰近。由于限位在靜止密封唇8039和移動密封唇8040之間的墨的表面張力而形成一個流體密封8011。這防止了墨從槽泄漏，同時在環繞壁8038 和噴嘴壁8033之間提供低阻力耦聯。如圖23最佳示出，多個徑向延伸的凹口 8035繞著噴嘴緣804限定于頂部8034中。凹口 8035用于容納由于墨離開噴嘴緣804而導致的徑向墨流。噴嘴壁8033形成為安裝在大致為U形輪廓的托架8036上的M裝置的一部分，托架8036的基部8037附接到氮化珪層8031。杠桿裝置還包括一個杠桿臂8018，所#桿臂從噴嘴壁延伸并結合有側向加強梁8022。杠桿臂8018附接到一對從動梁806上，所g動梁806 由氮化鈦(TiN)形成并位于噴嘴裝置的任一側，如圖19和24最佳示出。從動梁806的另一端附接至托架8036。杠桿臂8018還附接到一個由TiN形成的致動梁807。需要指出的是，這個與致動梁的附接形成在一個位置處，所述位置比與從動梁806的附接點高出一個小但是重要的距離。如圖16和22最佳示出，致動梁807在俯視圖中大致是U形的，在電極809和相對電極8041之間限定一個電流通路。每個電極809和8041導電地連接到接觸層8030中的相應的位置。在通過接點809而電耦連的同時，致動梁還M地錨接到錨固件808。錨固件808配置成在噴嘴裝置操作時限制致動梁807往圖19到21的左方的運動。致動梁807中的TiN是導電的，但是其電阻足夠高，從而，當電流在電極809和8041之間通過時，TiN自加熱。沒有電流流經從動梁806，所以，從動梁806不膨脹。
在使用時，所述設備在靜止位置填充有墨8013,所述的墨在表面張力的影響下形成了一個彎液面803。墨由所述彎液面保持在腔8029中，并且在沒有某些其它物理作用的時候通常不會漏出。如圖17所示，為了從噴嘴噴射墨，在接點809和8041之間通以電流，電流流經致動梁807。梁807由于其電阻而引起的自加熱導致梁膨脹。致動梁807的尺寸和設計意味著在圖16到18中，膨脹主要是在水平方向上。在錨固件808的作用下，向左側的膨脹受到限制，從而，致動梁807 鄰i^Mf臂8018的端部被推向右側。從動梁806沿水平方向的相對不可變形性阻止了其允許杠桿臂8018進行大的水平運動。然而，從動梁與致動梁分別附接到;Mt臂的附接點的相對位移導致了一個扭曲運動，所述扭曲運動導致杠桿臂8018大體上向下運動。這個運動實際上是一個樞轉運動或鉸鏈運動。然而，不存在真實的樞轉點，這意味著轉動是繞著由從動梁806的彎曲所限定的樞轉區域進行的。杠桿臂8018的向下運動(以及8^的轉動)由噴嘴壁8033和從動梁 806之間的距離放大。噴嘴壁和頂部的向下運動導致腔8029內的壓力增加，使得所述彎液面如圖17所示地凸起。可以注意到墨的表面張力意味著流體密封8011由這個運動拉緊，但是不允許墨泄漏。如圖18所示，在適當的時間，驅動電流停止，且致動梁807迅速地冷卻和收縮。收縮導致杠桿臂回到靜止位置，這又導致腔8029中壓力的減少。凸起的墨的動量與其固有的表面張力、以及由噴嘴腔8029的向上運動所導致的負壓的相互作用使得凸起彎液面細縮并最終斷開，以形成一個墨滴 802，所述墨滴繼續向上運動直至其接觸鄰近的打印介質。緊接著墨滴802的分離之后，彎液面803形成如圖18所示的凹形。表面張力使得腔8029內的壓力保持相對地低，直至墨通it^口 8014而被向上地吸入，這將噴嘴裝置和墨恢復到圖16所示的靜止情形。現在將參照圖26對另一種適于打印頭IC 74的打印頭噴嘴裝置的類型進行描述。再次地，為了清晰和容易地描述，將對單個噴嘴裝置IOOI的構造和操作進行描述。噴嘴裝置1001是氣泡形成加熱元件致動器類型，其包括一個其中具有噴嘴1003的噴嘴板1002，所述噴嘴具有噴嘴緣1004和貫穿噴嘴板的孔口 1005。噴嘴板1002通過對一個氮化硅結構進行等離子體蝕刻而獲得，所述
氮化硅結構通過化學氣相沉積(CVD)而沉積在犧牲材料上，然后犧牲材料被蝕刻。對于每個噴嘴1003而言，噴嘴裝置包括其上支撐有噴嘴板的側壁 1006、由所述壁和噴嘴板1002限定的腔1007、一個多層的襯底1008和一個貫穿所述多層襯底而延伸到襯底遠側(未示)的入口通道1009。一個環形的長加熱元件1010懸置在腔1007中，從而，所述元件呈懸臂梁形式。噴嘴裝置如圖所示是一個通過平版印刷工藝形成的微機電系統(MEMS) 結構。當使用噴嘴裝置時，來自于貯液器(未示)的墨1011通過入口通道 1009 ii^到腔1007中，從而對腔進行填充。此后，加熱元件1010被加熱一段稍微小于l微秒的時間，從而加熱呈熱脈沖形式。可以理解加熱元件1010與腔1007中的墨1011熱接觸，從而，當元件被加熱時，其導致在墨內形成蒸汽氣泡。因此，墨1011構成形成氣泡的液體。氣泡1012 —旦產生就會導致腔1007內的壓力增加，這又導致墨1011 的一個墨滴1016通過噴嘴1003噴出。在墨滴1016噴出時，緣1004幫助導引所述墨滴1016，從而使得墨滴餘溪地定向的可能性最小化。每個入口通道1009只有一個噴嘴1003和腔1007的原因在于其4吏得在元件IOIO加熱并形成氣泡1012時，產生于腔內的壓力波不會影響到相鄰的腔及它們的對應噴嘴。腔1007內的壓力增加不^f5l把墨1011通過噴嘴1003迫出，而且還將一些墨通it^口通道1009迫回。然而，入口通道1009的長度大約為200到 300微米，而直徑僅僅大約為16微米。因此，存在有明顯的粘性阻力。由此，腔1007內壓力升高所帶來的最主要的效果濕一把墨以噴滴1016的形式通過噴嘴1003迫出，而不是通it^口通道1009迫回。如圖26所示，示出正在被噴出的墨滴1016處于其在墨滴脫離之前的 "頸縮階段"。在這個階段中，氣泡1012已經達到了其最大尺寸然后開始朝塌陷點1017塌陷。氣泡1012朝塌陷點1017塌陷導致一些墨1011從噴嘴1003內(從墨滴的側部1018)、以及>^口通道1009被抽向塌陷點。以這種方式抽取的墨IOII中的大多lblL從噴嘴1003中抽取的，在墨滴1016脫離之前于其基部形成一個環形頸部1019。
為了脫離，滴1016需要一定的動量來克月&面張力。隨著墨1011因為氣泡1012的塌陷而從噴嘴1003處抽出，頸部1019的直徑減小，從而使保持所述墨滴的總表面張力減小，從而，所述墨滴在噴出噴嘴時的動量足以允i午滴脫離。當墨滴1016脫離時，隨著氣泡1012朝塌陷點1017塌陷，導致了以箭頭1020表示的空穴力。需要指出的是在塌陷點1017的附近不存在空穴可以發生作用的堅固表面。現在將參照圖27-29對另一種適于打印頭IC的打印頭噴嘴裝置的類型進行描述。此類型通常提供一個墨輸送噴嘴裝置，所述墨輸送噴嘴裝置具有含墨噴嘴腔、以及連接至位于所述腔內的槳上的熱彎曲致動器。所述熱致動器該:備,皮致動而從噴嘴腔噴出墨。優選實施方式包括一個特定的熱彎曲致動器，所述熱彎曲致動器包括一系列漸細的部分，用于對導電路徑進行導電加熱。致動器通過一個臂連接到槳，所述臂穿過噴嘴腔的一個開槽壁。致動臂具有配合的形狀，以與處于噴嘴腔壁中的狹槽表面大致配合。首先參照圖27(A) - (C)，其示意性地示出了此實施方式噴嘴裝置的基本操作。噴嘴腔501通過墨入口槽503而填充以墨502，墨入口槽503 可通過蝕刻而貫穿晶片襯底而獲得，噴嘴腔501設置在所述晶片襯底上。噴嘴腔501還包括有墨噴射口 504，在墨噴射口 504周圍形成墨彎液面。噴嘴腔501內設有槳型的設備507,所述設備與致動器508通過位于噴嘴腔501壁中的狹槽而相互連接。致動器508包括位于立柱510端部附近的加熱器裝置——例如509。立柱510固定在襯底上。當期望從噴嘴腔501噴出一個墨滴時，如圖27 (B)所示，加熱器裝置509加熱而發生熱膨脹。優選地，加熱器裝置509本身或者致動器508 的其它部分由具有很高的彎曲效率的材料制造，其中彎曲效率如此地定義彎曲效率=^1^^|^密度x比熱一種適合用于加熱元件的材料是銅鎳合金，其能夠形成為用來彎曲玻璃材料。理想地，加熱器裝置509位于立柱510端部附近，從而，致動的效果在槳端507處放大，使得立柱510附近小的熱膨脹導致槳端的大移動。加熱器裝置509的移動以及隨后的槳移動導致墨彎液面505周圍的壓力總體升高，墨彎液面505如圖27 (B)所示i2^地膨脹。加熱器電流是脈沖形式的，且墨在從墨槽503流入的同時噴出于口 504。隨后，槳507被去激勵而再次地返回到其靜止位置。所述去激厲力導致墨總體上流回噴嘴腔內。噴嘴緣外的墨的向前動量以;M目應的回流導致了墨滴512的總體上的頸縮和脫離，并往打印介質運動。塌陷的彎液面505 導致墨總體上通過墨流槽503吸到噴嘴腔502內。噴嘴腔501及時地重新填充，使得再次達到圖27 (A)中的位置，且噴嘴腔^準備好了噴射另一個墨滴。圖28示出了噴嘴裝置的一個側向立體圖。圖29示出了剖切圖28中的一組噴嘴裝置的剖視圖。在這些圖中，保持了先前介紹過的元件編號。首先，致動器508包括一系列漸細的致動器單元——例如515，所述致動器單元包括一個形成于氮化鈦層517頂部上的上玻璃部分(非晶二氧化硅)516。替代地，可以釆用彎曲效率更高的銅鎮:合金層(下文中稱其為白銅)。氮化鈦層517呈漸縮形式，并且因此電阻式加熱發生在立柱510端部的附近。相鄰的氮化^/玻璃部分515在一個塊部519處相互連接，塊部還為致動器508提供機械結構支撐。理想地，加熱器裝置509包括有多個漸細的致動器單元515，這些致動器單元是長形的并且是間隔開的，從而在加熱時沿著致動器508軸線方向的彎曲力得以最大化。在相鄰的漸細單元515之間限定有槽縫，所述槽縫允許各致動器508相對于相鄰致動器508進行微小的差異操作。塊部519與臂520互連。臂520又通過例如522的槽縫連接到噴嘴腔 501內的槳507,槽縫522形成于噴嘴腔501的側部。槽縫522設計成與臂 520的表面大致配合，從而使得臂520周圍的墨流出的可能性最小化。墨大體上由槽縫522周圍的表面張力效應保持在噴嘴腔501內。當需要致動所述臂520時，使一個傳導電流通過氮化鈦層517，所述氮化鈥層517位于連接到下CMOS層506的塊部519內，所述下CMOS 層提供噴嘴裝置所需要的電力和控制電路。所述傳導電流導致鄰近立柱 510的氮化物層517的加熱，這導致臂20整體上向上彎曲并隨后將墨從噴嘴504噴出。噴出的墨滴以如上所述的用于噴墨打印機的通常方式打印在頁上。可以形成一個噴嘴裝置的陣列以形成單個打印頭。例如，在圖29中，示出了一個部分剖開的不同陣列的視圖，所述的陣列包括多個噴墨噴嘴裝置，所述噴嘴裝置布置成交錯的行以形成一個打印頭陣列。當然，可以將不同類型的陣列設置為包括全彩色陣列等。所述打印頭系統的構造可通過使用標準MEMS技術、通過適當的改進步驟而進行，所述改進步驟在授予本申請人的名稱為"Image Creation Method and Apparatus (IJ 41)，，美國專利US 6,243,113中進行了描述，其全文通過交叉引用而引入本文中。集成電路74可"^殳置有5,000到100,000個沿其表面布置的上述墨輸送噴嘴，所述噴嘴數量取決于集成電路的長度和所需要的打印性能。例如，對于窄的介質而言，為了獲得需要的打印結果，可能僅僅需要5,000個沿打印頭組件表面布置的噴嘴；而對于寬的介質而言，為了獲得需要的打印結果，可能需要10，000、 20,000或者50,000個沿打印頭組件長度布置的噴嘴。為了在A4或US信紙大小的^h質上獲得1,600dpi左右的全彩色照片質量圖像，對于每種顏色，集成電路74可具有13824個噴嘴。因此，在打印頭組件22能夠打印4種顏色(C、 M、 Y、 K)的情況下，集成電路74 可具有大約53,396個沿其表面設置的噴嘴。此外，在打印頭組件22可以打印6種打印流體(C、 M、 Y、 K、 IR以及固定劑)的情形時，這可導致82,944個噴嘴設置在集成電路74的表面上。在所有這些結構中，支持各噴嘴的電子裝置是相同的。雖然參照示例的實施方式對本發明進行了解釋和描述，但是本領域內的技術人員可以明顯地得知并實現各種修改而不會偏離本發明的范圍和精神。相應地，所附權利要求的范圍并不限于在此作出的描述，而M當做廣義的理解。
權利要求
1.一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法，該方法包括下列步驟(a)提供第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b)提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c)使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起，其中，在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。
2.如權利要求l所述的方法，其中所述第一襯底的厚度小于1000微米。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述第一襯底的厚度小于250微米。
4.如權利要求l所述的方法，其中所述第一襯底是集成電路。
5.如權利要求l所述的方法，其中所述第一襯底是打印頭集成電路。
6. 如權利要求5所述的方法，其中所述第二襯底是模制的墨歧管，配置成用于將多個打印頭集成電路安裝在其上。
7. 如權利要求l所述的方法，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬JLA以通過毛細作用pA^液體粘合刑。
8. 如權利要求l所述的方法，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度小于約 10微米。
9.如權利要求l所述的方法，其中所述蝕刻溝道的深度至少為20微米。
10. 如權利要求1所述的方法，其中所述蝕刻溝道的高寬比為至少3:1。
11. 如權利要求l所述的方法，其中所述蝕刻溝道使得所述第一粘結表面的有^面積增大至少20%。
12. 如權利要求l所述的方法，其中所述第一粘結表面的最大表面粗糙度R,小于約20納米。
13. 如權利要求l所述的方法，其中所述第一粘結表面的最;^面粗糙度R鵬小于約5納米。
14. 如權利要求l所述的方法，其中所述第一粘結表面的平均表面粗糙度Ra小于約20納米。
15. 如權利要求l所述的方法，其中所述第一粘結表面的平均表面粗糙度Ra小于約5納米。
16. 如權利要求1所述的方法，其中所述第一襯底的總體厚度變化 (TTV)小于約5微米。
17. 如權利要求l所述的方法，其中所述粘合劑為氣基粘合劑。
18. 如權利要求l所述的方法，其中所述粘合劑為包括液基粘合劑的粘合帶。
19. 如權利要求l所述的方法，其中在粘結期間至少所述第一襯底冷卻，從而在所述蝕刻溝道中在所述粘合劑之上形成局部真空。
20. 如權利要求l所述的方法，其中在粘結之前至少所述第一襯底被加熱，并且在粘結期間允許冷卻。
21. 如權利要求19所述的方法，其中在粘結期間，所述局部真空至少部分地將所述第一襯底和所述第二襯底保持在一起。
22. —種適于使用粘合劑粘結到第二襯底的第一襯底，所述第一襯底具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。
23.如權利要求22所述的第一襯底，其厚度小于1000微米。
24.如權利要求22所述的第一襯底，其厚度小于250微米。
25.如權利要求22所述的第一襯底，該第一襯底是半導體集成電路。
26.如權利要求22所述的第一襯底，該第一襯底是MEMS集成電路。
27. 如權利要求22所述的第一襯底，該第一襯底是打印頭集成電路。
28. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度足以通過毛細作用^UV液體粘合劑。
29.如權利要求22所述的第一襯底，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度小于約IO微米。
30. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述蝕刻溝道的深度至少 20微米。
31. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述蝕刻溝道的高寬比為至少3:1。
32. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述蝕刻溝道使得所述第一粘結表面的有效表面積增大至少20 % 。
33. 如權利要求22所述的第一村底，其中所述第一粘結表面的最大表面,度Rmax小于約20納米。
34. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述第一粘結表面的最;^ 面M度Rmax小于約5納米。
35. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述第一粘結表面的平均表面^4I度Ra小于約20納米。
36. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述第一粘結表面的平均表面湘截度Ra小于約5納米。
37. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述第一襯底的總體厚度變化(TTV)小于約5微米。
38. 如權利要求22所述的第一襯底，其中所述粘合劑為液基粘合劑。
39.如權利要求22所述的第一襯底，其中所述粘合劑為包括液基粘合劑的粘合帶。
40. —種粘結組件，包括(a) 第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b) 第二襯底，其具有第二粘結表面，所述第二粘結表面與所述第一粘結表面由粘合劑粘結到一起，其中，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。
41. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一襯底的厚度小于 1000微米。
42. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一襯底的厚度小于 250微米。
43. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一襯底是半導體集成電路。
44. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一襯底是MEMS集成電路。
45. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一襯底是打印頭集成電路。
46. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第二襯底是聚合物。
47. 如權利要求45所述的粘結組件，其中所述第二襯底是模制的墨歧管，配置成用于將多個打印頭集成電路安裝在其上。
48. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度足以通過毛細作用^UV液體粘合劑。
49. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度小于約IO微米。
50. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述蝕刻溝道的深度至少為 20微米。
51. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述蝕刻溝道的高寬比為至少3:1。
52. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述蝕刻溝道使得所述第一粘結表面的有^面積增大至少20%。
53. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一粘結表面的最;^ 面W:度R咖x小于約20納米。
54. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一粘結表面的最大表面朝L^t度Rmax小于約5納米。
55. 如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一粘結表面的平均表面*^度Ra小于約20納米。
56.如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一粘結表面的平均表面,度Ra小于約5納米。
57.如權利要求40所述的粘結組件，其中所述第一襯底的總體厚度變化(TTV)小于約5微米。
58.如權利要求40所述的粘結組件，其中所述粘合劑為液基粘合劑。
59.如權利要求40所述的粘結組件，其中所述粘合劑為包括液基粘合劑的粘合帶。
60. —種打印頭組件，包括(a) 多個打印頭集成電路，每個打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其限定于所述后側內；以及(b) 墨歧管，其具有安裝表面，每個打印頭集成電路的后側由粘合劑粘結到所述安^面，其中所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中。
61. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中每個打印頭集成電路的厚度小于250微米。
62. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中所迷墨歧管是由聚合物形成的模制墨歧管。
63. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度足以通過毛細作用^UV液體粘合劑。
64.如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度小于約10微米。
65. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述蝕刻溝道的深度至少為20微米。
66. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述蝕刻溝道的高寬比為至少3:1。
67. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述蝕刻溝道使得每個后側表面的有^面積增大至少20%。
68. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中每個后側表面的最大表面 ,度Rmax小于約20納米。
69. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中每個后側表面的最大表面 Wt度R皿小于約5納米。
70. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中每個后側表面的平均表面Wt度Ra小于約20納米。
71. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中每個后側表面的平均表面^4l度Ra小于約5納米。
72. 如權利要求60所述的打印頭組件，其中每個打印頭集成電路的總體厚度變化(TTV)小于約5微米。
73.如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述粘合劑為液基粘合劑。
74.如權利要求60所述的打印頭組件，其中所述粘合劑為包括液基粘合劑的粘合帶。
75. —種包括如權利要求60所述的打印頭組件的打印機。
76.如權利要求75所述的打印機，該打印機為頁寬噴墨打印機。
77. —種適于使用粘合劑粘結到墨歧管的安^面的打印頭集成電路，所述打印頭集成電路包括多個噴嘴，其形成于所述打印頭集成電路的前側；多個墨供應槽，其用于將墨從所述打印頭集成電路的后側供應到所述噴嘴；以及多個蝕刻溝道，其限定于所述后側內，所述蝕刻溝道配置成用于在粘結期間容納所述粘合劑。
78. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其厚度小于250微米。
79. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬^X以通過毛細作用^UV液體粘合劑。
80.如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述蝕刻溝道的直徑或寬度小于約10微米。
81.如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述蝕刻溝道的深度至少為20微米。
82.如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述蝕刻溝道的高寬比為至少3:1。
83. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述蝕刻溝道使得所述第一粘結表面的有^面積增大至少20%。
84. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述第一粘結表面的最;t^面WI度R腿小于約20納米。
85. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述第一粘結表面的最大表面粗糙度R鵬x小于約5納米。
86. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述第一粘結表面的平均表面粗糙度Ra小于約20納米。
87. 如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述第一粘結表面的平均表面WI度Ra小于約5納米。
88.如權利要求77所述的打印頭集成電路，其總體厚度變化(TTV) 小于約5微米。
89.如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述粘合劑為液基粘合劑。
90.如權利要求77所述的打印頭集成電路，其中所述粘合劑為包括液基粘合劑的粘合帶。
全文摘要
一種將第一襯底粘結到第二襯底的方法。該方法包括下列步驟(a)提供第一襯底，其具有多個限定在第一粘結表面內的蝕刻溝道；(b)提供第二襯底，其具有第二粘結表面；和(c)使用粘合劑將所述第一粘結表面和所述第二粘結表面粘結到一起。在粘結期間，所述粘合劑至少部分地容納在多個所述蝕刻溝道中，從而增大粘合強度，同時避免進行表面粗糙處理。該方法特別適于使用液體粘合劑粘結半導體芯片。
文檔編號B05D3/10GK101128556SQ200580048636
公開日2008年2月20日申請日期2005年2月28日優先權日2005年2月28日
發明者卡·西爾弗布魯克申請人:西爾弗布魯克研究有限公司

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