流體引導(dǎo)組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種流體引導(dǎo)組件，該組件可以包括模制支架，該模制支架包括改性環(huán)氧模制復(fù)合物，該改性環(huán)氧模制復(fù)合物包含環(huán)氧樹脂、交聯(lián)劑、填料并且不含有蠟性脫模劑。該組件也可以包括附接到模制支架的硅片，并且其中硅片和模制支架限定流體引導(dǎo)流道。
【專利說明】流體引導(dǎo)組件
【背景技術(shù)】
[0001] 在用于噴墨結(jié)構(gòu)的組件中各種材料之間的附著帶來了挑戰(zhàn)，尤其是在其中高溫、 非中性PH值、壓電或熱致動(dòng)等會(huì)單獨(dú)地或共同地存在的環(huán)境中。此外，噴墨打印頭中的某些 結(jié)構(gòu)元件與油墨直接接觸，該油墨可以具有各種pH值(例如高pH值油墨)并且也可以包括可 以導(dǎo)致所接觸表面的損傷的成分(例如表面活性劑、溶劑、離子添加劑等）。例如，已知油墨 或油墨中的成分會(huì)侵蝕噴墨油墨打印頭結(jié)構(gòu)，尤其在可存在結(jié)構(gòu)易損性的情況下。一個(gè)這 種位置可以是其中在連接處將兩個(gè)結(jié)構(gòu)附接到一起的位置。通過提高這些連接的結(jié)構(gòu)完整 性，可以同樣地提高噴墨打印頭的可靠性。因此，理想的是提供改進(jìn)的結(jié)構(gòu)完整性，尤其是 在打印頭結(jié)構(gòu)中的連接處。
【附圖說明】
[0002] 圖1是根據(jù)本公開的實(shí)例的包括流體引導(dǎo)組件的打印頭的一部分的示意性剖視 圖； 圖2是根據(jù)本公開的實(shí)例的包括流體引導(dǎo)組件的打印頭的一部分的透視圖； 圖3是描繪根據(jù)本公開的實(shí)例的一個(gè)示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0003] 本公開涉及其中將改性環(huán)氧模制復(fù)合物用于提供噴墨打印頭中的增強(qiáng)的連接強(qiáng) 度和/或附著的系統(tǒng)和方法。具體地，與其它目前技術(shù)水平的流體引導(dǎo)系統(tǒng)相比，本公開可 以提供可存在于打印頭的流體引導(dǎo)裝置部分上的連接的增強(qiáng)的強(qiáng)度和完整性。首先，應(yīng)注 意的是本文中的術(shù)語"打印頭"包括掃描打印頭組件以及靜止打印桿組件兩者。
[0004] 環(huán)氧模制復(fù)合物是通常用于電氣封裝用途的材料，并且常常包含環(huán)氧樹脂、交聯(lián) 劑、填料、催化劑、蠟性脫模劑以及其它材料。在這些用途中，包含蠟性脫模劑以便在模制工 藝期間幫助模制復(fù)合物的脫模。這些材料對(duì)于許多用途可發(fā)揮很好的作用，但對(duì)于噴墨打 印頭，尤其是在存在腐蝕性或其它化學(xué)活性的噴墨油墨(例如，高pH值、各種溶劑和/或表面 活性劑，等)和/或高溫(例如，熱噴墨打印頭)之間的直接接觸的情況下，這種材料的附著常 常并不是足夠強(qiáng)到提供在各種材料界面處的持久附著。更具體地，暴露于這種油墨的連接 則處于最危險(xiǎn)的狀態(tài)中。為降低成本并且提供其它結(jié)構(gòu)和加工優(yōu)勢(shì)，根據(jù)本公開的實(shí)例，不 存在蠟性脫模劑的改性環(huán)氧模制復(fù)合物可以用于制造可以被包括在打印頭中的整體流體 引導(dǎo)組件。實(shí)質(zhì)上，可以將某些打印頭元件(如硅片、印刷電路板等)模制成與改性環(huán)氧模制 復(fù)合物接觸，并且常常可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的連接強(qiáng)度。
[0005] 據(jù)此，可以對(duì)環(huán)氧模制復(fù)合物進(jìn)行改性以提供改進(jìn)的與各種基材表面的附著，因 此甚至當(dāng)保持在與噴墨油墨直接接觸狀態(tài)時(shí)也可發(fā)揮很好的作用。例如，通過移走蠟性脫 模劑，可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的結(jié)合。因?yàn)橄炐悦撃┍灰谱撸酝ǔ＿m用于這些材料的標(biāo)準(zhǔn)脫模 技術(shù)常常變得不現(xiàn)實(shí)，因此可以用替代的加工步驟來代替。
[0006] 因此，在一個(gè)實(shí)例中，本公開涉及一種流體引導(dǎo)組件，該組件包括與硅片相關(guān)聯(lián)的 模制支架。可以將流體引導(dǎo)流道蝕刻或者形成于模制支架中，使得模制支架和硅片共同限 定流體引導(dǎo)流道。因此，可以將模制支架模制成與硅片接觸。為形成模制支架，將至少包含 環(huán)氧樹脂、交聯(lián)劑和填料并且不含有蠟性脫模劑的改性環(huán)氧模制復(fù)合物模制成與硅片接觸 從而形成連接，并且任選地也可以將其它結(jié)構(gòu)（如印刷電路板或其它電路)模制成與其接 觸。改性環(huán)氧模制復(fù)合物可以任選地包含催化劑或本領(lǐng)域中已知的其它添加劑。
[0007] 在另一個(gè)實(shí)例中，用于噴墨打印的打印頭可以包括本文中所描述的流體引導(dǎo)組 件、打印頭主體、和在流體引導(dǎo)組件與打印頭主體之間膠粘的膠粘劑。
[0008] 在另一個(gè)實(shí)例中，對(duì)用于噴墨打印頭的流體引導(dǎo)組件進(jìn)行模制的方法可以包括各 種步驟。例如，該方法可以包括:用熱脫模材料給模具裝襯里;和將硅片置于熱脫模材料上。 其它步驟可以包括將本文中所描述的改性環(huán)氧模制復(fù)合物的顆粒組合物分配進(jìn)入用熱脫 模材料裝襯里且與硅片接觸的模具中。一旦處于合適的位置，則可以將顆粒組合物迅速地 加熱和壓縮同時(shí)顆粒組合物是在模具內(nèi)部并且與熱脫模材料和硅片接觸。一旦模制好，則 可將流體引導(dǎo)組件從模具中移走并且與熱脫模材料分離。改性環(huán)氧模制復(fù)合物形成模制支 架和連接，其中模制支架與硅片面接并且顯示耐油墨降解的強(qiáng)膠接強(qiáng)度。
[0009] 在本文中所描述各種實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例中，不論是描述組件或者相關(guān)方法，可 存在進(jìn)一步描述根據(jù)本文中所描述原理的選項(xiàng)的特征的一些共同特征。作為一個(gè)例子，對(duì) 流體引導(dǎo)組件或方法的任何描述也可單獨(dú)地或者組合地適用于未具體述及的其它實(shí)施例。 例如，在流體引導(dǎo)裝置的上下文中對(duì)硅片的描述也適用于相關(guān)方法，并且反之亦然。
[0010] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1是根據(jù)本公開的實(shí)例的一部分的打印頭100及其組件(包括流 體引導(dǎo)組件120)的示意性剖視圖。打印頭包括打印頭主體102，該打印頭主體實(shí)質(zhì)上是流體 引導(dǎo)組件利用膠粘劑104所附接的打印頭的剩余部分。圖中顯示膠粘劑附接到打印頭主體， 但應(yīng)理解的是膠粘劑是用于將打印頭主體連接到流體引導(dǎo)組件?？纱嬖谟诖蛴☆^主體上的 典型結(jié)構(gòu)可以包括:油墨輸送系統(tǒng)、微流體元件、油墨貯室、和分流管組件，盡管這在各打印 頭之間可以有變化。例如，靜止打印桿可包括不同于移動(dòng)小車型打印頭的結(jié)構(gòu)。膠粘劑可以 是在本領(lǐng)域中為已知的可以用于將打印頭中的各結(jié)構(gòu)粘附到一起的任何膠粘劑，其例如但 不限于:塑料、金屬、陶瓷等。應(yīng)注意的是，因?yàn)樵诹黧w引導(dǎo)組件中不存在蠟性脫模劑，所以 由本公開的流體引導(dǎo)組件所提供的一個(gè)額外好處是這些結(jié)構(gòu)可以提供流體引導(dǎo)組件與打 印頭主體之間的牢固結(jié)合。
[0011] 在有關(guān)流體引導(dǎo)組件120及其制造工藝的進(jìn)一步細(xì)節(jié)中，圖1還示出了由改性環(huán)氧 模制復(fù)合物所制成的模制支架106。如上所述，改性環(huán)氧模制復(fù)合物包含環(huán)氧樹脂、交聯(lián)劑、 和填料，并且不含有蠟性脫模劑。在一些實(shí)例中也可以包含催化劑。實(shí)質(zhì)上，用脫模材料112 (例如，熱剝離膠帶，如從Nitto Denko獲得的3195V熱剝離膠帶)給模具114裝襯里。這里所 示出的模具是平直的，但應(yīng)理解的是可使用任何形狀的模具。此外，頂模(也用脫模材料裝 襯里）也通常用于形成流體引導(dǎo)組件，但這里在對(duì)具有打印頭主體的組件的描述中為了清 楚起見未示出頂模。實(shí)質(zhì)上，在此實(shí)例中，硅片1〇8(或多個(gè)硅片)位于脫模材料上。此外，任 選地，電路(如印刷電路板110)也被置于脫模材料上。然后，將改性環(huán)氧模制復(fù)合物以顆粒 的形式施加到被裝襯里于模具內(nèi)部的脫模材料。在一個(gè)實(shí)例中，為了一致性可以將改性環(huán) 氧模制復(fù)合物搖動(dòng)，從而獲得顆粒的均勻分布以便接近于模具的形狀。一旦顆粒在合適位 置，則將改性環(huán)氧復(fù)合物顆粒迅速地從室溫加熱至180°C、或者更具體地從120°C加熱至180 °c，然后用頂模(也用脫模材料裝襯里)壓縮從而形成具有與其結(jié)合的硅片（和任選地其它 的)特征的模制襯底。一旦模制好，則可以將脫模材料和模具除去。然后，可以采取在任何合 理時(shí)間點(diǎn)的步驟(如果尚未具有模具的形狀），從而通過化學(xué)蝕刻、鋸削、激光模制、激光燒 蝕、鉆孔等或者通過任何其它已知工藝而形成流道116。另外，如箭頭所示，可以利用膠粘劑 104將流體引導(dǎo)組件與打印頭主體102連接。
[0012] 圖2是根據(jù)本公開的實(shí)例的包括流體引導(dǎo)組件120的打印頭100的一部分的透視 圖。實(shí)質(zhì)上，在示意性的圖1中所示出和描述的結(jié)構(gòu)也在圖2中以透視圖的形式而示出，但該 結(jié)構(gòu)被圖示為在除去模具、脫模材料之后以及在利用膠粘劑104將打印頭主體102粘附到流 體引導(dǎo)組件之后的組裝打印頭的一部分。另外，應(yīng)注意的是當(dāng)與圖1相比時(shí)，該組件是倒置 的。此外，這里所示出的流體引導(dǎo)主體包括:模制襯底106、硅片108(或多個(gè)硅片）、采用印刷 電路板110形式的電路、和流體引導(dǎo)流道116。為了示例性的目的，圖2中還示出了印刷電路 板特征物118。
[0013] 圖3提供用于可以根據(jù)本公開的實(shí)例而實(shí)施的方法的流程圖。實(shí)質(zhì)上，對(duì)用于噴墨 打印頭的流體引導(dǎo)組件進(jìn)行模制的方法200可以包括以下步驟：用熱脫模材料給模具裝襯 里210;將硅片置于熱脫模材料上220;和將不含有蠟性脫模劑的改性環(huán)氧模制復(fù)合物的顆 粒組合物分配進(jìn)入用熱脫模材料裝襯里且與硅片接觸的模具中230。其它步驟可以包括將 顆粒組合物迅速地加熱和壓縮同時(shí)顆粒組合物在模具內(nèi)部并且與熱脫模材料和硅片接觸 240;和將流體引導(dǎo)組件從模具中移走并且與熱脫模材料分離250。
[0014] 關(guān)于所述方法并且也在圖1中示出，可以將顆粒組合物搖動(dòng)從而在迅速地加熱和 壓縮之前使顆粒組合物分布于整個(gè)模具中。迅速加熱的步驟可是以在從室溫至180°C (或者 從120°C至180°C )范圍的溫度下達(dá)1至2400秒的時(shí)間，并且壓縮的步驟可以是在I KN至150 KN(千牛頓）的機(jī)械夾緊壓力下實(shí)施。此外，除了硅片外，所述方法還可以包括:通過將電路 板置于熱脫模材料上，而將電路板合并入流體引導(dǎo)組件中；將顆粒組合物分配到電路板的 附近;和將顆粒組合物迅速地加熱和壓縮同時(shí)顆粒組合物與電路板接觸。此外，在另一個(gè)實(shí) 例中，可以實(shí)施在流體引導(dǎo)組件中形成流體引導(dǎo)流道的步驟，使得改性環(huán)氧模制復(fù)合物的 模制部分和硅片至少部分地共同限定該流道。
[0015] 為了提供根據(jù)本公開的實(shí)例可以有效使用的可用環(huán)氧模制復(fù)合物的一些例子，這 種組合物可以包含I wt%至25 wt%的環(huán)氧樹脂，例如從Huntsman Chemical獲得的Araldite EPN-1180、從Huntsman Chemical獲得的Araldite ECN1273、或者從DOW獲得的DER 3581; 1 wt%至25 wt%的交聯(lián)劑，例如從Aldrich獲得的雙酸A、從Huntsman Chemical獲得的Aradur 3275、或者從DOW獲得的DEH 613;和40 wt%至95 wt%的二氧化硅填料，例如氣相二氧化硅、 熔融石英、或氧化鋁。應(yīng)注意的是，在一些實(shí)例中，可以包含催化劑，并且如果存在可以以 0.1 wt%至2 wt%的含量包含催化劑。這種催化劑的例子可以是例如從Aldrich獲得的三苯 基膦或者從Air Products獲得的Curezol 2E4MZ。應(yīng)注意的是，填料可以是非改性的，或者 可以進(jìn)一步用表面改性化學(xué)物質(zhì)(如硅烷偶聯(lián)劑)功能化。
[0016] 如上所述，本文中所描述的環(huán)氧模制復(fù)合物中不含有蠟性脫模劑;然而，可以存在 其它添加劑，假設(shè)它們不破壞改性環(huán)氧復(fù)合物的聯(lián)結(jié)性能。通過移走蠟性脫模劑并且在一 些情況下將二氧化硅填料含量降低至低于通常用于電子封裝的含量，可以實(shí)現(xiàn)更大的膠接 強(qiáng)度。然而，由于更大的膠接強(qiáng)度，因而可以利用熱脫模材料(例如熱剝離膠帶)和壓縮模制 技術(shù)來實(shí)施模制該材料的工藝。通過使用可移走的熱剝離膠帶來代替含有蠟性脫模劑的配 方，一旦將熱剝離膠帶移走，則留下更強(qiáng)的膠粘劑并且沒有留在模制件中的蠟添加劑的不 利影響。如上所述，該增強(qiáng)的膠接強(qiáng)度對(duì)于將與噴墨油墨和/或其它腐蝕性流體組合物緊密 接觸的模制件而言是尤其有利的。
[0017] 實(shí)例 以下的實(shí)例說明了本公開的特性。然而，應(yīng)該理解的是下面只是對(duì)本發(fā)明裝置和方法 的原理應(yīng)用的示例和說明。在不背離本發(fā)明組合物和方法的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可設(shè)想出許多修改及替代的裝置和方法。所附權(quán)利要求意圖是涵蓋這種修改和布 置。因此，雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)例，但下面提供了有關(guān)目前被認(rèn)為是可接受實(shí)施例 的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
[0018] 實(shí)例 1 根據(jù)如下的表1-表3來制備改性環(huán)氧模制復(fù)合物：
[0021]^實(shí)例2:流體引導(dǎo)組件的制備
表1(環(huán)氧模制復(fù)合物1)中所描述的改性環(huán)氧模制復(fù)合物是被制備用于形成具有大約 13.1 um的平均粒徑的顆?；蚍勰?。將熱剝離膠帶(從Nitto Denko獲得的3195V;面對(duì)PAS的 載體)裝襯里于模具中，并且將多個(gè)硅片和多個(gè)印刷電路板置于用熱剝離膠帶裝襯里的模 具中。加熱元件(在此實(shí)例中也是模具)是用于將粉末在大約150°C下加熱大約5-10秒。在粉 末可在大約5至10秒內(nèi)充分流動(dòng)(流體)之后，在大約77 KN的鎖模壓力下將也用熱剝離膠帶 裝襯里的模具的頂部向下鎖緊到環(huán)氧模制復(fù)合物上達(dá)大約10分鐘同時(shí)在150°C下。在移走 模具和熱剝離膠帶(在室溫下）之后，將該組件加熱另一小時(shí)以便實(shí)現(xiàn)模制后固化。然后，可 將流體引導(dǎo)流道蝕刻進(jìn)入由改性環(huán)氧模制復(fù)合物所制成的模制襯底中。通常，這些流道是 由模制襯底和娃片(和噴墨打印頭主體，一旦聯(lián)結(jié)到娃片)所限定。
[0022]雖然已參考某些實(shí)施例描述了本公開，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不背離 本公開的精神的前提下，可以作出各種修改、變更、省略、和替換。因此，意圖是本公開僅由 所附權(quán)利要求的范圍所限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種流體引導(dǎo)組件，包括： 包括改性環(huán)氧模制復(fù)合物的模制支架，所述改性環(huán)氧模制復(fù)合物包含環(huán)氧樹脂、交聯(lián) 劑和填料并且不含有蠟性脫模劑;和 附接到所述模制支架的硅片， 其中所述硅片和所述模制支架限定流體引導(dǎo)流道。2. 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，還包括附接到所述模制支架的電路板。3. 如權(quán)利要求2所述的流體引導(dǎo)組件，其中，通過加熱和壓縮在所述硅片和所述電路板 附近的所述改性環(huán)氧模制復(fù)合物，而將所述硅片和所述電路板附接到所述模制支架。4. 如權(quán)利要求2所述的流體引導(dǎo)組件，其中，所述電路板是印刷電路板。5. 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，其中，所述流體引導(dǎo)組件包括多個(gè)硅片和與所述 多個(gè)硅片相關(guān)聯(lián)的多條流體引導(dǎo)流道。6. 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，其中，所述環(huán)氧樹脂是以I wt%至25 wt%的含量 而存在，所述交聯(lián)劑是以I wt%至25 wt%的含量而存在，所述填料是以40 wt%至95 wt%的含 量而存在。7. 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，其中，所述交聯(lián)劑是雙酚A、聚醚多胺、或酚類固 化劑。8. 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，其中，所述填料是氧化鋁、熔融石英、或氣相二氧 化娃。9. 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，其中，所述改性環(huán)氧模制復(fù)合物還包含催化劑。10. -種用于噴墨打印的打印頭，包括： 如權(quán)利要求1所述的流體引導(dǎo)組件，所述流體引導(dǎo)組件具有在其中的由所述硅片和所 述模制支架所限定的流體引導(dǎo)流道;和 打印頭主體，所述打印頭主體被聯(lián)結(jié)到所述流體引導(dǎo)組件從而將所述流體引導(dǎo)流道封 閉。11. 一種對(duì)用于噴墨打印頭的流體引導(dǎo)組件進(jìn)行模制的方法，包括： 用熱脫模材料給模具裝襯里； 將硅片置于所述熱脫模材料上； 將不含有蠟性脫模劑的改性環(huán)氧模制復(fù)合物的顆粒組合物分配進(jìn)入用所述熱脫模材 料裝襯里且與所述硅片接觸的所述模具中； 迅速地加熱和壓縮所述顆粒組合物同時(shí)所述顆粒組合物是在所述模具的內(nèi)部并且與 所述熱脫模材料和所述娃片接觸;和 將所述流體引導(dǎo)組件從所述模具中移走并且與所述熱脫模材料分離。12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在迅速地加熱和壓縮之前，將所述顆粒組合物搖 動(dòng)從而使所述顆粒組合物分布在整個(gè)模具中。13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，迅速加熱的步驟是在從120 °C至180 °C范圍內(nèi)的溫 度下達(dá)1分鐘至20分鐘，并且所述壓縮的步驟是在I kN至150 kN的機(jī)械夾緊壓力下實(shí)施。14. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括:通過將電路板置于所述熱脫模材料上而將所述 電路板合并入所述流體引導(dǎo)組件中；將所述顆粒組合物分配在所述電路板的附近;和迅速 地加熱和壓縮所述顆粒組合物同時(shí)所述顆粒組合物與所述電路板接觸。15.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在所述流體引導(dǎo)組件中形成流體引導(dǎo)流道的步 驟，所述流體引導(dǎo)流道是由所述改性環(huán)氧模制復(fù)合物的模制部分和所述硅片所限定。
【文檔編號(hào)】B41J2/045GK105934346SQ201480074594
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年1月29日
【發(fā)明人】S.查芬斯, K.P.德坎, C-H.陳
【申請(qǐng)人】惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)