噴嘴板制造方法
【專利摘要】提供了一種提高噴嘴板制造過程的成品率的方法，該方法包括：確定噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于噴嘴的預(yù)定尺寸或尺寸范圍的變化，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及確定對(duì)多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改，以補(bǔ)償已確定的在噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化。還提供了一種制造噴嘴板的方法，該方法包括：使用在基板上的多個(gè)心軸來制造具有多個(gè)噴嘴的噴嘴板，每個(gè)心軸限定噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴，多個(gè)心軸中的心軸具有不同的尺寸以補(bǔ)償制造過程中的局部變化，而該局部變化將導(dǎo)致噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化。
【專利說明】噴嘴板制造
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及將存儲(chǔ)在其中的液體霧化成細(xì)小微滴的霧化器的噴嘴板，特別是涉及改進(jìn)噴嘴板制造過程的成品率的方法、實(shí)施該方法的設(shè)備、制造噴嘴板的方法以及根據(jù)該方法制造的噴嘴板。
【背景技術(shù)】
[0002]霧化器(它們有時(shí)也被稱為噴霧器)是從液體產(chǎn)生細(xì)小噴霧或氣溶膠的裝置。噴霧器特別有用的應(yīng)用是提供含有溶解的或懸浮的微粒藥物的細(xì)小噴霧以通過吸入來向患者給藥。
[0003]壓網(wǎng)基霧化器常用于在這樣的藥物輸送裝置中產(chǎn)生氣溶膠，由此壓電元件使液體或網(wǎng)或噴嘴板振動(dòng)產(chǎn)生細(xì)小的氣溶膠噴霧。在后者的情況下，分配在噴嘴板上的微滴通過壓電元件振動(dòng)以生成噴霧。
[0004]圖1顯示了一個(gè)示例性的霧化器2。霧化器2包括具有入口 6和出口 8的主體4，所述入口 6和出口 8配置成使得當(dāng)霧化器2的使用者通過出口 8吸氣時(shí)，空氣被經(jīng)由入口6和出口 8抽入并穿過霧化器2并進(jìn)入使用者的身體。出口 8典型地設(shè)置成吹嘴或者面罩或鼻罩的形式，或者設(shè)置成適于連接到單獨(dú)的可更換吹嘴或者面罩或鼻罩的形式。
[0005]霧化器2包括在入口 6和出口 8之間的儲(chǔ)液腔10，用于存儲(chǔ)將要被霧化(即變成細(xì)霧或噴霧)的液體12 (例如藥物或藥品)。霧化器2被配置成使得，當(dāng)使用者吸氣以向使用者輸送一定劑量的藥物或藥品時(shí)，霧化液體12的細(xì)小微滴與通過霧化器2抽入的空氣相結(jié)
八
口 ο
[0006]設(shè)置用于攪拌或振動(dòng)存儲(chǔ)在儲(chǔ)液腔10中的液體12的諸如壓電元件的致動(dòng)器14以及用于在液體12振動(dòng)時(shí)霧化液體12的噴嘴板16。
[0007]噴嘴板16通常是具有多個(gè)小孔的網(wǎng)或膜的形式或者少量的液體可通過其中的噴嘴的形式。
[0008]為了使特定藥物在吸入時(shí)治療有效，藥物的氣溶膠微滴的尺寸必須在很窄的治療范圍內(nèi)。這種窄的范圍要求在噴嘴板16的表面上產(chǎn)生的微滴尺寸基本均勻。微滴的尺寸由在噴嘴板16中的噴嘴的尺寸決定。在理想的情況下，在噴嘴板16中的每個(gè)噴嘴應(yīng)具有相同的尺寸。因此，噴嘴的尺寸具有非常細(xì)小的公差。通常情況下，對(duì)于噴嘴來說理想的是具有2.5 μ m的直徑，其中公差為+/-0.25 μ m。在典型的噴嘴板16中可以有大約5000個(gè)噴嘴。
[0009]圖2是示出根據(jù)傳統(tǒng)的制造過程來制造噴嘴板16的圖。通過使材料18 (如金屬)圍繞多個(gè)心軸22 (在圖2中僅示出了其中的一個(gè))沉積在基板20上或在基板20上生長(zhǎng)來制造噴嘴板16。金屬18被沉積在基板20上，直到它“溢過”每一心軸22’的頂部(“溢過”的部分被標(biāo)記為18’和18’ ’ )并形成大致在心軸22的中間的噴嘴24。將心軸22和基板20移除，從而留下噴嘴板16。
[0010]可以看出，通過制造過程獲得的噴嘴24的尺寸(直徑d)取決于在心軸22的頂部上方的金屬18的厚度t，因此，金屬層18的生長(zhǎng)相對(duì)于希望的量的小的變化可能會(huì)導(dǎo)致噴嘴24的尺寸大的變化。此外，金屬層18在基板20上在噴嘴板16上以及還在多個(gè)噴嘴板16上的生長(zhǎng)可能存在局部變化。
[0011]例如，如果金屬層18在心軸22上的典型過度生長(zhǎng)厚度t為30 μ m并且噴嘴24的目標(biāo)直徑為2.5 μ m，則局部厚度的2%的誤差將導(dǎo)致噴嘴直徑變化30 μ m的2%的兩倍，即1.2μπι。這等同于噴嘴24的尺寸的相對(duì)誤差為(1.2/2.5) =48%，這是不能接受的。事實(shí)上，在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)局部厚度t僅僅2%的變化。
[0012]為了減輕這些困難，傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)加工條件施加精確的控制，并且試圖對(duì)形成在基板上的所有噴嘴平衡這些條件。然而，即使使用這種精確的控制，噴嘴板制造過程的產(chǎn)品成品率只有10%左右。
[0013]因此，需要一種用于提高噴嘴板制造過程的成品率的方法和實(shí)施該方法的設(shè)備。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種提高噴嘴板制造過程的成品率的方法，該方法包括:確定噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于噴嘴的預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的變化，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及確定對(duì)多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改，以補(bǔ)償已確定的在噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，確定修改的步驟包括:增大限定具有小于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的尺寸的噴嘴的心軸的尺寸，以及減小限定具有大于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的尺寸的噴嘴的心軸的尺寸。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，確定修改的步驟包括:將增大或減小心軸的尺寸的量確定為與噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴不同于噴嘴的預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的量相對(duì)應(yīng)的量。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，在噴嘴板制造過程中，使用掩模在基板上形成心軸，并且確定修改的步驟包括:確定對(duì)用于形成心軸的掩模的修改。
[0018]在該實(shí)施例中，確定修改的步驟可以包括確定對(duì)掩模的與有關(guān)心軸相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的修改。
[0019]在一些實(shí)施例中，確定噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化的步驟包括:用光照射噴嘴板；檢測(cè)穿過噴嘴板中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴傳輸?shù)墓?；以及分析檢測(cè)到的光以確定一個(gè)或多個(gè)噴嘴的尺寸。
[0020]在這些實(shí)施例中，檢測(cè)步驟可以包括檢測(cè)穿過噴嘴板中的多個(gè)噴嘴傳輸?shù)墓?，所述多個(gè)噴嘴分布在噴嘴板上；并且其中所述分析檢測(cè)到的光的步驟包括:分析針對(duì)多個(gè)噴嘴中的每一個(gè)檢測(cè)的光，以確定在噴嘴板上的多個(gè)噴嘴的尺寸的變化。
[0021]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括使用在基板上的多個(gè)心軸來制造具有多個(gè)噴嘴的噴嘴板的步驟，所述多個(gè)心軸中的心軸具有在確定修改的步驟中確定的尺寸。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造噴嘴板的方法，該方法包括:使用在基板上的多個(gè)心軸來制造具有多個(gè)噴嘴的噴嘴板，每個(gè)心軸限定噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴，多個(gè)心軸中的心軸具有不同的尺寸以補(bǔ)償制造過程中的局部變化，而該局部變化將導(dǎo)致噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，心軸具有較大的尺寸，以補(bǔ)償制造過程中將導(dǎo)致由此限定的噴嘴的尺寸小于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化，并且心軸具有較小的尺寸，以補(bǔ)償制造過程中將導(dǎo)致由此限定的噴嘴的尺寸大于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)由此限定的噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴將不同于噴嘴的預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的量來確定心軸的尺寸。
[0025]優(yōu)選地，制造噴嘴板的步驟包括圍繞心軸在基板上沉積材料，并且其中制造過程中的局部變化包括心軸周圍的材料的厚度的局部變化。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種根據(jù)上述的任何方法制造的噴嘴板。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于提高噴嘴板制造過程的成品率的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于確定所制造的噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的變化的裝置，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及用于確定對(duì)多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改以補(bǔ)償已確定的在噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化的裝置。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特定實(shí)施例提供用于實(shí)施上述的方法步驟的裝置。
[0029]本發(fā)明的第五方面提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括包含其中的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置成使得在通過適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行以下步驟:確定所制造的噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的變化，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及確定對(duì)多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改，以補(bǔ)償已確定的在噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的特定實(shí)施例提供被配置為實(shí)施該方法步驟和/或控制上述的設(shè)備的另外的代碼。
[0031]本發(fā)明的第六方面提供了一種確定噴嘴板上的噴嘴尺寸的變化的方法，該方法包括:用光照射噴嘴板；檢測(cè)穿過噴嘴板中的多個(gè)噴嘴傳輸?shù)墓?；以及分析檢測(cè)到的光以確定噴嘴板上的噴嘴的尺寸的變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]現(xiàn)在將僅通過示例的方式參考以下附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中:
[0033]圖1是包括噴嘴板的示例性霧化器的框圖；
[0034]圖2是通過心軸在噴嘴板中形成的噴嘴的橫截面圖；
[0035]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法中的步驟的流程圖；
[0036]圖4A、4B、4C、4D和4E示出了制造噴嘴板的過程；
[0037]圖5示出了用于測(cè)量所制造的噴嘴板中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴的尺寸的設(shè)備；
[0038]圖6是示出了用于測(cè)量所制造的噴嘴板中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴的尺寸的方法的流程圖；
[0039]圖7是示出了通過使用圖5的設(shè)備來測(cè)量在基板上的三個(gè)相鄰的噴嘴板上的噴嘴的尺寸而獲得的結(jié)果；
[0040]圖8A是示出了在圖3的步驟105中制造的噴嘴板的圖；以及
[0041]圖8B是示出了在圖3的步驟111中制造的根據(jù)本發(fā)明的噴嘴板的圖。【具體實(shí)施方式】
[0042]如上所述，在傳統(tǒng)的噴嘴板制造過程中，對(duì)加工條件施加精確控制，以便努力平衡形成在基板上的所有噴嘴的這些條件。然而，如上所示，即使是金屬層18的厚度t相對(duì)于所希望的厚度的變化為2%或噴嘴板的厚度的變化為2% (其在實(shí)踐中本身是難以實(shí)現(xiàn)的)也將導(dǎo)致噴嘴尺寸的不可接受的變化。在這些傳統(tǒng)方法中，在單次過程中，用于形成每個(gè)噴嘴24的心軸22在制造于基板20上的噴嘴板16以及所有噴嘴板16上是尺寸均勻的。
[0043]然而，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，調(diào)整或修改用于形成噴嘴24的心軸22的尺寸以說明金屬層18生長(zhǎng)或沉積時(shí)的局部變化是解決噴嘴板制造過程的低成品率的問題的更有效的方式。特別地，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用光刻技術(shù)來形成心軸22，這意味著對(duì)光刻掩模的多個(gè)部分進(jìn)行微米級(jí)的修改并因此調(diào)整所得到的心軸22的尺寸以便產(chǎn)生在所需尺寸范圍內(nèi)的噴嘴24是相對(duì)容易的。
[0044]現(xiàn)在將參照在圖3中的流程圖和圖4A-E中的插圖描述根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0045]在步驟101中，生成掩模用于在基板20上形成多個(gè)心軸22時(shí)使用。心軸22大致為圓形的(在基板20的平面內(nèi))，因此，掩模包括以適當(dāng)?shù)膱D案布置以形成噴嘴板16的相應(yīng)多個(gè)大致圓形的孔。在制造過程的這個(gè)階段中，掩模中的所有孔優(yōu)選是相同的尺寸，其中根據(jù)噴嘴24的希望的尺寸以及在噴嘴板制造過程中金屬層18的過度生長(zhǎng)的量來確定孔的尺寸。
[0046]例如，當(dāng)希望制造具有直徑為2.5 μ m的噴嘴24的噴嘴板16且金屬層18在心軸22上的過度生長(zhǎng)的厚度t為30 μ m時(shí)，可以從圖2看到，需要直徑為62.5 μ m的心軸22。因此，掩模在希望心軸22并因此噴嘴24在基板20上的位置的每一個(gè)點(diǎn)處限定直徑為62.5 μ m的孔。
[0047]掩模優(yōu)選是光刻掩模，并且用于在光刻過程中為在特定的基板20上的單個(gè)或多個(gè)噴嘴板16制造心軸22。通常情況下，噴嘴板16包括大約5000個(gè)單獨(dú)的噴嘴24，因此，掩模將包含限定每個(gè)噴嘴板16的相應(yīng)數(shù)目的孔。掩?？梢员欢x為計(jì)算機(jī)文件，然后使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)進(jìn)行制造。
[0048]在步驟103中，掩模被用來在基板20上所希望的位置制造心軸22。還在圖4A中示出針對(duì)在基板上的單個(gè)心軸的此過程步驟。在掩模(在圖4A中表示為32)是光刻掩模時(shí)，步驟103包括將光致抗蝕劑層30施加到基板20上并使光穿過掩模32照到光致抗蝕劑層30上。然后使用顯影劑流體去除光致抗蝕劑層30的一部分，心軸22是在施加顯影劑流體之后光致抗蝕劑層30的殘留在基板20上的多個(gè)部分。
[0049]心軸制造步驟的結(jié)果示于圖4B。
[0050]然后，在步驟105中，通過在基板上圍繞心軸22以及隨后在心軸22上沉積或生長(zhǎng)材料而在基板20上制造噴嘴板16。優(yōu)選地，基板20是導(dǎo)電的或在心軸22所位于的一側(cè)上具有導(dǎo)電涂層，并且在電鑄過程中在基板20的導(dǎo)電側(cè)沉積材料(金屬)。心軸22是非導(dǎo)電的，所以金屬18不直接沉積到心軸22上。金屬18可以是，例如，鉬、金、鎳、鎳-鈀(NiPd)合金，鐵-鈀(FePd)合金或鈷-鈀(CoPd)合金。
[0051]圖4C示出了在制造步驟105的過程中生長(zhǎng)或沉積在基板20上的金屬層18。
[0052]一旦在金屬層18的厚度超過在基板20上的心軸22的高度，進(jìn)一步沉積的金屬18 “溢過”心軸22的頂部，如圖4D所示。通過金屬18的繼續(xù)生長(zhǎng)或沉積，在心軸22的中間形成噴嘴24，如圖4E所示。金屬板18形成噴嘴板16的結(jié)構(gòu)。隨后，使噴嘴板16 (金屬層18)與基板20和心軸22分離。
[0053]返回到圖3，一旦已在步驟105中制造了噴嘴板16 (或在基板20上的多個(gè)噴嘴板)，該方法來到測(cè)量在所制造的噴嘴板16上的噴嘴24的尺寸的變化的步驟107。
[0054]在一個(gè)實(shí)施例中，通過測(cè)量各個(gè)噴嘴24的直徑和彼此比較測(cè)量結(jié)果來確定多個(gè)噴嘴24的尺寸的變化。測(cè)量結(jié)果也可以與參考值進(jìn)行比較，以便使噴嘴24的尺寸的變化與噴嘴24的希望的噴嘴的尺寸或尺寸范圍建立聯(lián)系。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過測(cè)量至少一個(gè)噴嘴24的直徑或尺寸并將測(cè)得的尺寸與噴嘴24的希望的尺寸或尺寸范圍進(jìn)行比較來確定噴嘴24的尺寸的變化。例如，在噴嘴板16用于霧化用于吸入的液體時(shí)，希望的直徑/尺寸可以是2.5 μ m，和/或希望的直徑/尺寸的范圍可以是2.25 μ m至2.75 μ m (BP2.5 μ m±0.25 μ m)。
[0055]在目前優(yōu)選的實(shí)施例中，通過測(cè)量由噴嘴24傳輸光的量或強(qiáng)度(這取決于噴嘴24的面積)并比較測(cè)得的強(qiáng)度來確定多個(gè)噴嘴24的尺寸的變化。
[0056]因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)在噴嘴板和多個(gè)噴嘴板上的噴嘴尺寸通常是一個(gè)漸進(jìn)的變化，所以測(cè)量噴嘴板16中的噴嘴24的一個(gè)子集是足夠的，其中那些被測(cè)量的噴嘴24分布在噴嘴板16上，以提供噴嘴尺寸變化的趨勢(shì)的指示。在這種情況下，步驟107的結(jié)果可以是在噴嘴板16上的噴嘴尺寸的變化的指示，并且也可能是在同一制造批次的多個(gè)噴嘴板16上的噴嘴尺寸的變化的指示。
[0057]例如(以及如在下面參照?qǐng)D7進(jìn)一步討論的)，噴嘴板制造工藝可生產(chǎn)具有朝向圓形噴嘴板16的中間尺寸減小的噴嘴24的噴嘴板16。此外，在形成于基板20上的噴嘴板16上的噴嘴尺寸的變化可以具有一個(gè)總的趨勢(shì)。因此，在優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)噴嘴板16中的噴嘴24的一個(gè)子集的尺寸進(jìn)行測(cè)量，其中那些被測(cè)量的噴嘴24分布在噴嘴板16上，以給出噴嘴尺寸變化的趨勢(shì)圖。例如，可以在噴嘴板16的中間以及在噴嘴板16的外周周圍的多個(gè)位置測(cè)量噴嘴24的尺寸。也可以對(duì)位于噴嘴板16的外周和中間之間的中間位置的噴嘴24進(jìn)行測(cè)量。
[0058]圖5示出用于測(cè)量在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所制造的噴嘴板16中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴24的尺寸的設(shè)備40。在圖6中示出了用于測(cè)量在一個(gè)或多個(gè)所制造的噴嘴板16上的噴嘴尺寸的變化的相應(yīng)方法。
[0059]圖5所示的噴嘴尺寸測(cè)量設(shè)備40包括朝向光檢測(cè)器44發(fā)射光的光源42。光源42可以使用冷陰極熒光燈通過擴(kuò)散器產(chǎn)生平的漫射光，但是可以使用其它類型的光源。光檢測(cè)器44可以是數(shù)字照相機(jī)或其它適當(dāng)?shù)难b置，例如電荷耦合器件(CCD)。
[0060]噴嘴板16 (或限定多個(gè)噴嘴板16的金屬18)被放置在光源42和光檢測(cè)器44之間，使得光檢測(cè)器44可以測(cè)量通過噴嘴板16中的單個(gè)噴嘴24傳輸?shù)墓獾牧炕驈?qiáng)度。
[0061]噴嘴板或多個(gè)噴嘴板16可以被放置在x-y工作臺(tái)46上，所述χ-y工作臺(tái)是可控的以便在周圍移動(dòng)噴嘴板16，以實(shí)現(xiàn)對(duì)在噴嘴板16的不同部分中的噴嘴24進(jìn)行測(cè)量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從噴嘴板16的出射側(cè)(在制造過程中與心軸22和基板20接觸的一側(cè))成像對(duì)灰塵較不敏感，對(duì)噴嘴24的精確形狀較不敏感，并且允許光探測(cè)器44產(chǎn)生具有較高對(duì)比度的圖像。
[0062]設(shè)置控制器48，其接收來自光檢測(cè)器44的輸出信號(hào)，并使用x_y工作臺(tái)46控制噴嘴板16的位置。從光檢測(cè)器44輸出的信號(hào)例如可以是一個(gè)8位像素的亮度值。控制器46還分析來自光檢測(cè)器44的信號(hào)以確定所測(cè)量的噴嘴24的尺寸或相對(duì)尺寸。可以理解的是，測(cè)量由噴嘴24傳輸?shù)墓獾牧刻峁┝藝娮?4的面積的指示，而不是其直徑的直接測(cè)量結(jié)果。在一些實(shí)施例中，控制器48也可以負(fù)責(zé)創(chuàng)建代表掩模32的計(jì)算機(jī)文件。
[0063]另外的光學(xué)元件可以存在于本設(shè)備40中(圖5中未示出)，例如可用于放大通過噴嘴板16傳輸?shù)墓獾膱D像的放大元件(如顯微鏡)以及可以被用來限制由光源42發(fā)射的光僅僅到達(dá)處于測(cè)試的噴嘴板16的孔。
[0064]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6中的流程圖，示出了測(cè)量在一個(gè)或多個(gè)所制造的噴嘴板16上的噴嘴尺寸的變化的方法。該方法開始于步驟121，其中利用來自光源42的光照亮噴嘴板16或噴嘴板16的一部分。通過噴嘴板16中的噴嘴24傳輸?shù)墓獗还鈾z測(cè)器44接收并被轉(zhuǎn)換成輸出到控制器48的信號(hào)。對(duì)噴嘴板16的多個(gè)不同區(qū)域重復(fù)步驟121和123。
[0065]在步驟125中，控制器48分析從光檢測(cè)器44輸出的信號(hào)，以確定所測(cè)量的噴嘴24的尺寸或相對(duì)尺寸。
[0066]為了識(shí)別由光檢測(cè)器44輸出的與噴嘴24對(duì)應(yīng)的圖像的區(qū)域，控制器48分析信號(hào)以找出具有在預(yù)定范圍內(nèi)的亮度值(例如在8位級(jí)別的10和255之間(其中O代表最低亮度值，而255代表最高亮度值))的像素(或優(yōu)選連續(xù)的像素區(qū)域)。每個(gè)檢測(cè)到的像素或像素區(qū)域應(yīng)該對(duì)應(yīng)于單個(gè)的噴嘴24。
[0067]如果發(fā)現(xiàn)噴嘴24傳遞了出乎意料地低的光量(精確的量被根據(jù)來自該光源42的光的放大水平和強(qiáng)度分類為’低’的)，則根據(jù)隨后的分析可以丟棄與該噴嘴24有關(guān)的數(shù)據(jù)，使得它們不影響由控制器48計(jì)算出的值。例如這些噴嘴可能被碎片阻擋或僅僅已部分成像。
[0068]然后，控制器48根據(jù)從光檢測(cè)器44接收到的信號(hào)計(jì)算穿過在噴嘴板16的區(qū)域中的識(shí)別出的噴嘴24或多個(gè)噴嘴24傳輸?shù)墓獾牧炕蚱骄鶑?qiáng)度。
[0069]可以通過對(duì)在噴嘴板16的不同區(qū)域中的噴嘴24或成組的噴嘴24的計(jì)算出的平均強(qiáng)度進(jìn)行比較來識(shí)別在噴嘴板16上的噴嘴24的尺寸的任何變化。
[0070]圖7示出了通過使用圖5的設(shè)備來測(cè)量基板20上的三個(gè)相鄰的噴嘴板16a、16b和16c上的噴嘴的尺寸所獲得的結(jié)果。噴嘴板16a_c上所顯示的數(shù)字表示測(cè)得的位于噴嘴板16a-c的那部分中的噴嘴24的光強(qiáng)度(即在噴嘴板16的中間的一個(gè)測(cè)量結(jié)果和在噴嘴板16的外周周圍的四個(gè)測(cè)量結(jié)果)。相對(duì)小的數(shù)字代表相對(duì)較小的平均光強(qiáng)度以及因此相對(duì)小的噴嘴24。
[0071]因此，在計(jì)算噴嘴板16a上的噴嘴24的平均強(qiáng)度之后，控制器48將比較噴嘴板16a的不同區(qū)域的平均強(qiáng)度，并識(shí)別出所傳輸?shù)墓獾钠骄鶑?qiáng)度在噴嘴板16a的中間比在外周處要低得多。此外，通過控制器48進(jìn)行的比較表明，在噴嘴板16a總體由左到右移動(dòng)時(shí)，傳輸?shù)墓獾钠骄鶑?qiáng)度下降。該變化可以通過使噴嘴板16中的最高計(jì)算出的平均值除以最低計(jì)算出的平均值來給出。
[0072]在識(shí)別出噴嘴板16中的噴嘴24的尺寸的任何變化之后，控制器48可以對(duì)在步驟105的制造過程中在相同基板20上制造的另一噴嘴板16，例如對(duì)圖7中的噴嘴板16b和/或16c重復(fù)步驟121、123和125 (圖6的步驟127)。
[0073]—旦已計(jì)算出多個(gè)噴嘴板16的光強(qiáng)度，則控制器48可以分析平均光強(qiáng)度，以確定在該批次的噴嘴板16上的噴嘴24的尺寸的變化。例如，示出的對(duì)圖7的噴嘴板16a、16b和16c的光強(qiáng)度的分析表明，存在在基板20上自左向右移動(dòng)(即從噴嘴板16a至噴嘴板16c)時(shí)降低光的強(qiáng)度的總體趨勢(shì)。通過對(duì)每個(gè)噴嘴板16取計(jì)算出的平均強(qiáng)度的平均值，對(duì)每個(gè)噴嘴板16的平均值進(jìn)行平均以得到該批次的平均值可以識(shí)別出該變化，并且可以通過使特定噴嘴板16的平均值除以該批次的平均值來獲得批次變化。可替換地，批次變化可以通過使噴嘴板16的最高計(jì)算出的平均值除以噴嘴板16最低計(jì)算出的平均值來獲得。
[0074]將會(huì)注意到的是，上述過程提供了對(duì)一個(gè)批次中的一個(gè)噴嘴板16和多個(gè)噴嘴板16上的噴嘴尺寸的相對(duì)變化的指示。為了使噴嘴24的實(shí)際尺寸的這種變化相對(duì)于所希望的噴嘴24的尺寸相關(guān)，可在使用圖6中的方法之前執(zhí)行校準(zhǔn)程序。該校準(zhǔn)程序包括直接測(cè)量一個(gè)或多個(gè)噴嘴24的尺寸(面積或直徑)(例如使用掃描電子顯微鏡)以及將這與使用設(shè)備40測(cè)得的那些噴嘴24的光強(qiáng)度比較。
[0075]在噴嘴板16中的噴嘴24的尺寸被直接測(cè)量的替代實(shí)施例中，該設(shè)備40可以簡(jiǎn)單地包括光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、干涉儀或其它表面拓?fù)錅y(cè)量裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，也可以通過測(cè)量在使用時(shí)由噴嘴板16產(chǎn)生的微滴的尺寸來測(cè)量噴嘴板16中的噴嘴24的尺寸。
[0076]因此，圖5的設(shè)備和圖6的方法提供了一種分析一個(gè)噴嘴板16和/或一批噴嘴板16以確定噴嘴24的尺寸的變化的快速和非破壞性的方法。
[0077]現(xiàn)在回到圖3，在一個(gè)噴嘴板16和/或一批噴嘴板16上的噴嘴24的尺寸的變化已被確定之后，心軸22的尺寸被恰當(dāng)?shù)匦薷难a(bǔ)償所確定的變化。在使用光刻技術(shù)制造心軸22時(shí)，通過對(duì)掩模32的用于制造那些心軸22的部分作相應(yīng)的修改，可以修改心軸22的尺寸。
[0078]特別是，特定的心軸22或一組心軸22的直徑被調(diào)節(jié)了與一個(gè)噴嘴24或多個(gè)噴嘴24的直徑不同于所希望的直徑的量相等的量。特別是，如果作為在金屬層18 “溢過”的局部變化的結(jié)果，所制造的噴嘴24的直徑小了一定的量X，則相應(yīng)的心軸22的直徑可以增大該一定的量χ以進(jìn)行補(bǔ)償。在相應(yīng)的噴嘴24的直徑過大時(shí)減小心軸22的直徑。
[0079]例如，如果在步驟107中變化的測(cè)量結(jié)果顯示，一個(gè)特定的噴嘴24或噴嘴24的區(qū)域(例如，在圖7中所示的噴嘴板16的中間)過小而小了 20%，即它們具有2μπι的直徑而不是2.5 μ m的直徑，則這可以通過在噴嘴板制造過程中使用具有比標(biāo)準(zhǔn)尺寸的心軸22大
0.5 μ m的直徑的那些噴嘴24的心軸來對(duì)此進(jìn)行修正。因此，當(dāng)在預(yù)期30 μ m的過度生長(zhǎng)的初始噴嘴板制造步驟(步驟105)中，心軸22具有62.5 μ m的寬度并且制造了具有2 μ m的直徑的噴嘴24時(shí)，對(duì)于隨后的制造過程，心軸22的直徑可增加到63 μ m,以產(chǎn)生具有2.5 μ m的希望尺寸的噴嘴24。
[0080]將會(huì)理解的是，由于在一個(gè)批次中的噴嘴板16和多個(gè)噴嘴板24的噴嘴尺寸的變化，對(duì)心軸22的修改將導(dǎo)致在基板20上具有非均勻尺寸的心軸22。
[0081]將會(huì)理解的是，步驟109可以包括修改在步驟103中使用的實(shí)際掩模32，或優(yōu)選地，重復(fù)步驟101并創(chuàng)建一個(gè)用于制造具有希望尺寸的心軸22的新掩模32。
[0082]一旦已經(jīng)對(duì)心軸22 (或更具體地是用于制造心軸22的掩模32)的尺寸進(jìn)行了修改，就使用修改后的心軸22制造另外的噴嘴板16或另外批次的噴嘴板16 (步驟111)。
[0083]假如在噴嘴板制造過程中使用的工藝條件與步驟105中所使用的工藝條件(即使用的材料、生長(zhǎng)時(shí)間等)一致，則另外的噴嘴板16應(yīng)當(dāng)形成為基本上所有的噴嘴24都具有在所要求的公差范圍內(nèi)的尺寸。修改后的掩模32然后可以用于所有后續(xù)的噴嘴板的制造過程。
[0084]如果希望的話，圖3的步驟107可以在步驟111之后重復(fù)以檢查在另外的噴嘴板16或另外批次的噴嘴板16中的噴嘴24是正確的尺寸。若不是，可以對(duì)心軸22作出進(jìn)一步的修改。
[0085]圖8A和8B示出在圖3的步驟105制造的噴嘴板和在步驟111中使用修改后的心軸22/掩模32制造的噴嘴板之間的比較結(jié)果。
[0086]圖8A示出了制造后形成的具有相應(yīng)的噴嘴24a、24b和24c的噴嘴板16的三個(gè)部分。每個(gè)噴嘴24采用具有相同的寬度(Wa=Wb=Wc=W)的相應(yīng)的心軸22a、22b和22c制造。然而，由于金屬層18的厚度的局部變化(其在圖中由左向右移動(dòng)時(shí)厚度減小(即ta>tb>t。))，噴嘴24a、24b和24c具有不同的直徑，并且它們?cè)趫D中自左向右移動(dòng)時(shí)尺寸增大(SPda〈db〈dc)。
[0087]在此示例中，假定第二噴嘴24b在希望的公差內(nèi)，即db ^ d，其中d是希望的噴嘴直徑，并且第一噴嘴24a和第三噴嘴24c相對(duì)于希望的值變化了超過噴嘴的可接受公差的相應(yīng)的量△ a和Δ。。
[0088]因此，根據(jù)本發(fā)明，用于形成噴嘴24a和24c的心軸22a和22c的尺寸被相應(yīng)地修改，以補(bǔ)償制造過程中獲得的金屬層18的厚度的局部變化。特別是，心軸22a的寬度被修改為Wa=W+ Δ a，且心軸22c的寬度被修改為Wc=W - Δ。。心軸22b的寬度Wb保持在W。
[0089]圖8B顯示了已使用修改后的掩模32/心軸22制造的具有相應(yīng)的噴嘴24a’、24b’和24c’的噴嘴板16’的三個(gè)部分。因此`，可以看出，對(duì)心軸22a和22c的尺寸的修改對(duì)金屬層18的局部變化進(jìn)行了補(bǔ)償，從而導(dǎo)致噴嘴24a’和24c’的尺寸很好地在所需的公差內(nèi)(事實(shí)上da和dc~d)。
[0090]雖然本發(fā)明已在上面就增大或減小心軸22的寬度進(jìn)行了描述和說明，但可以理解的是，所制造的噴嘴24的尺寸的類似改變可以通過修改基板20上的心軸22的高度來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)保持制造過程的其它參數(shù)。特別是，增大心軸22的高度將意味著金屬層18溢過心軸22 —個(gè)較小的量，因此導(dǎo)致較大的噴嘴24。同樣，減小心軸22的高度意味著金屬層18溢過心軸22較大的量，因此導(dǎo)致較小的噴嘴24。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道可以用來修改如上文所述的心軸22的高度的技術(shù)。
[0091]根據(jù)本發(fā)明制造的噴嘴板可以通過對(duì)噴嘴板16的出口側(cè)(在制造過程中與心軸22和基板20接觸的側(cè))的檢查來識(shí)別，因?yàn)樾妮S22在噴嘴板16中留下一個(gè)“印記”。例如，作為根據(jù)本發(fā)明的心軸修改的結(jié)果，具有均勻尺寸的噴嘴24或在大致均勻的尺寸范圍內(nèi)的噴嘴24的噴嘴板16具有不同的尺寸的相應(yīng)的心軸印記。
[0092]雖然本文已經(jīng)就包含多個(gè)噴嘴的噴嘴板描述了本發(fā)明，但是將會(huì)理解的是，噴嘴板也可以被稱為“網(wǎng)”、“網(wǎng)板”或包括多個(gè)的噴嘴或孔的“霧化元件”。
[0093]將會(huì)理解，本發(fā)明的上面的描述總體涉及在噴嘴板上制造大致相同尺寸的噴嘴。然而，也可以理解，本發(fā)明同樣適用于在噴嘴板上的噴嘴的尺寸存在預(yù)期的變化的噴嘴板，例如，可以預(yù)期的是，在噴嘴板的外周處的噴嘴大于中心處的噴嘴。在這種情況下，制造過程中的局部變化仍導(dǎo)致噴嘴的尺寸不同于希望的值或值的范圍，并且這可以通過如上所述地調(diào)整制造過程中使用的有關(guān)心軸的尺寸來修正。
[0094]因此，提供了一種用于提高噴嘴板制造過程的成品率的方法和實(shí)施該方法的設(shè)備。
[0095]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)示出并描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述將被認(rèn)為是說明性或示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例。
[0096]通過對(duì)附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的變化。在權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“包括”并不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一個(gè)”和“一”并不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的幾個(gè)物品的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中描述某些措施并不表明這些措施不能夠被有利地使用。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，如存儲(chǔ)/分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的一部分提供的光存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)上，但也可以以其他形式分布，例如通過Internet或其他有線或無線通信系統(tǒng)分布。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種提高噴嘴板制造過程的成品率的方法，所述方法包括: 確定噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于所述噴嘴的預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的變化，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造所述噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定所述噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及 確定對(duì)所述多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改，以補(bǔ)償已確定的在所述噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定修改的步驟包括:增大限定具有小于所述預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的尺寸的噴嘴的心軸的尺寸，以及減小限定具有大于所述預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的尺寸的噴嘴的心軸的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述確定修改的步驟包括:將增大或減小所述心軸的尺寸的量確定為與所述噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴不同于所述噴嘴的預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的量相對(duì)應(yīng)的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在噴嘴板制造過程中，使用掩模在基板上形成所述心軸，并且所述確定修改的步驟包括:確定對(duì)用于形成所述心軸的掩模的修改。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定修改的步驟包括確定對(duì)所述掩模的與有關(guān)心軸相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的修改。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述確定所述噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化的步驟包括: 用光照射所述噴嘴板； 檢測(cè)穿過所述噴嘴板中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴傳輸?shù)墓?；以? 分析檢測(cè)到的光以確定所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)步驟包括:檢測(cè)穿過所述噴嘴板中的多個(gè)噴嘴傳輸?shù)墓?，所述多個(gè)噴嘴分布在噴嘴板上，并且 其中所述分析檢測(cè)到的光的步驟包括:分析針對(duì)所述多個(gè)噴嘴中的每一個(gè)檢測(cè)的光，以確定在噴嘴板上的多個(gè)噴嘴的尺寸的變化。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括下述步驟: 使用在基板上的多個(gè)心軸來制造具有多個(gè)噴嘴的噴嘴板，所述多個(gè)心軸中的心軸具有在所述確定修改的步驟中確定的尺寸。
9.一種制造噴嘴板的方法，所述方法包括: 使用在基板上的多個(gè)心軸來制造具有多個(gè)噴嘴的噴嘴板，每個(gè)心軸限定所述噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴，所述多個(gè)心軸中的心軸具有不同的尺寸以補(bǔ)償制造過程中的局部變化，而所述局部變化將導(dǎo)致所述噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述心軸具有較大的尺寸，以補(bǔ)償制造過程中將導(dǎo)致由此限定的噴嘴的尺寸小于所述預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化，以及所述心軸具有較小的尺寸，以補(bǔ)償制造過程中將導(dǎo)致由此限定的噴嘴的尺寸大于所述預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的局部變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，根據(jù)由此限定的噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴將不同于所述噴嘴的預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的量來確定所述心軸的尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的方法，其特征在于，所述制造噴嘴板的步驟包括圍繞所述心軸在基板上沉積材料，并且其中所述制造過程中的局部變化包括所述心軸周圍的材料的厚度的局部變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法制造的噴嘴板。
14.一種用于提高噴嘴板制造過程的成品率的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 用于確定所制造的噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的變化的裝置，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造所述噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定所述噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及 用于確定對(duì)多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改以補(bǔ)償已確定的在所述噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化的裝置。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括包含其中的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置成使得在通過適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行以下步驟: 確定所制造的噴嘴板中的噴嘴的尺寸相對(duì)于預(yù)定的尺寸或尺寸范圍的變化，已經(jīng)使用多個(gè)心軸來制造所述噴嘴板中的噴嘴，每個(gè)心軸限定所述噴嘴板中的相應(yīng)噴嘴；以及 確定對(duì)所述多個(gè)心軸中的一個(gè)或多個(gè)心軸的尺寸的修改，以補(bǔ)償已確定的在所述噴嘴板中的噴嘴的尺寸的變化。
16.一種確定噴嘴板上的噴嘴的尺寸的變化的方法，所述方法包括: 用光照射所述噴嘴板； 檢測(cè)穿過所述噴嘴板中的多個(gè)噴嘴傳輸?shù)墓猓灰约癭 分析檢測(cè)到的光以確定噴嘴板上的噴嘴的尺寸的變化。
【文檔編號(hào)】B41J2/16GK103502012SQ201280020331
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月27日
【發(fā)明者】P·范德斯路易斯, A·R·M·韋許爾雷恩, A·A·J·奧普特霍赫, J·H·拉莫斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司