具有暴露的前表面和后表面的模制芯片条的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]喷墨笔和打印杆可以包括一个或多个打印头芯片(die)，每个芯片具有在硅基底的表面上的多个流体喷射元件。流体通常通过形成于基底中位于相反的基底表面之间的一个或多个流体传送槽流到喷射元件。尽管这些槽有效地将流体传送到流体喷射元件，但仍然存在与其使用相关的一些缺点。从成本角度讲，例如，流体传送槽占据了宝贵的硅片空间，增加了很大的槽处理成本。通过缩小芯片尺寸，可以部分地实现较低的打印头芯片成本。然而，较小的芯片尺寸导致硅基底上更紧密的槽间距和/或槽宽度，这增加了与将较小的芯片集成到喷墨笔中相关联的额外的组装成本。此外，从基底上去掉材料以形成墨传送槽会在结构上弱化打印头芯片。因此，在单个打印头芯片具有多个槽时(例如，为了在单色打印头芯片中提高打印质量和速度，或者在多色打印头芯片中提供不同的颜色)，打印头芯片在添加每个槽时变得越来越脆弱。
【附图说明】
[0002]下文参照附图来描述示例，附图中:
图1示出了适于用在流体喷射装置中的薄的模制打印头芯片的透视图；
图2示出了沿图1的线A-A截取的示例性打印头芯片的截面；
图3示出了用于制造模制打印头芯片并使其变薄的示例性过程的几个基本步骤；
图4-7示出了具有嵌入的芯片条的模制打印头芯片的几个示例，包括接合增强特征的不同示例；
图8示出了具有固定的模制打印头芯片的示例性打印头组件；
图9示出了示例性喷墨打印机的框图，其中具有示例性打印盒，其结合了具有一个或多个薄的模制打印头芯片的打印头组件的示例；
图10示出了示例性打印盒的透视图；
图11示出了示例性打印盒的透视图；
图12示出了示例性喷墨打印机的框图，其中具有介质宽的打印杆，该打印杆实施有示例性的薄的模制打印头芯片；
图13示出了具有多个薄的模制打印头芯片的示例性模制打印杆的透视图。
[0003]在全部附图中，相同的附图标记指示相似的但不一定相同的元件。
【具体实施方式】
[0004]在过去，已经通过缩小芯片尺寸、降低晶片成本，实现了降低喷墨打印头芯片的成本。芯片尺寸主要取决于穿过硅基底形成的流体传送槽的间距，所述流体传送槽将墨从芯片一侧上的储存器传送到芯片另一侧上的流体喷射元件。因此，现有的用来缩小芯片尺寸的方法大多数涉及通过硅开槽过程降低槽的间距和尺寸，硅开槽过程可以包括例如激光机加工、各向异性湿式蚀刻、干式蚀刻、它们的组合，等等。遗憾的是，硅开槽过程本身给打印头芯片增加了大量的成本。此外，随着芯片尺寸减小，与将较小芯片集成到喷墨笔或打印杆中相关联的成本和复杂性开始超过由较小芯片获得的节约成本。而且，随着芯片尺寸减小，去掉芯片材料以形成墨传送槽对芯片强度的负面影响也越大，这可能增大芯片故障率。
[0005]近来模制流体流动结构(包括模制喷墨打印头和模制喷墨打印杆)的进步已经不需要在芯片基底中使用流体传送槽。模制流体流动结构和用于制造这种结构的过程的示例在2013年6月17日提交的名称为“Printhead Die”且国际专利申请号为PCT/US2013/046065的文献和于2013年3月20日提交的名称为“Molding A Fluid FlowStructure”且国际专利申请号为PCT/US2013/033046的文献中公开，它们分别通过引用被全部并入本文中。
[0006]这些模制流体流动结构(例如模制喷墨打印头)使得能够使用微小的打印头芯片“条(slivers)”。芯片条包括薄硅、玻璃或其它基底(S卩，具有量级为650 μm或为更小的厚度)，长宽比(L/W)至少为三。模制流体流动结构(诸如模制喷墨打印头)不具有穿过芯片条基底形成的流体槽。替代地，每个芯片条被模制成单个模制体，所述单个模制体通过形成到模制品中的流体通道在芯片条的后表面处提供了射流输出。因此，模制打印头结构避免了与现有的芯片开槽过程相关联的成本，并避免了将开槽的芯片组装到喷墨笔和打印杆的歧管特征件中的相关组装。
[0007]在现有的模制喷墨打印头设计中，形成于模制体中的流体通道能够使打印流体流向每个芯片条的后表面。从芯片条后表面穿过该芯片条到其前表面形成的流体/墨供给孔(IFH> s)能够使流体通过条流动到前表面上的流体滴喷射室，在此它通过喷嘴从模制打印头被喷射。用于在模制体中形成流体通道以及在芯片条中形成墨供给孔的过程相比起与现有的打印头设计相关联的芯片开槽和组装过程，要便宜得多，复杂性也大大降低。然而，这些过程确实带来了一些增加的成本和复杂因素。例如，在一个制造过程中，切割机被用于将切割器插入并穿过模制主体，以在模制打印头芯片中形成流体通道，如在2013年6月27日提交的名称为 “Molded Fluid Flow Structure with Saw Cut Channel ” 且国际专利申请号为PCT/US2013/048214的文献中描述的那样，其通过引用被全部并入本文中。在其它示例中，流体通道可以通过压缩模制和传递模制过程形成于模制体中，压缩模制和传递模制过程诸如分别在2013年7月29日提交的名称为“Fluid Structure with Compress1nMolded Fluid Channel”且国际专利申请号为PCT/US2013/052512的文献和2013年7月29日提交的名称为“Transfer Molded Fluid Flow Structure”且国际专利申请号为PCT/US2013/052505的文献中描述的那样，它们分别通过引用被全部并入本文中。因此，尽管有许多过程可以用来形成模制体中的流体通道，但每个过程对模制喷墨打印头的制造而言都贡献了具有一定成本和复杂性的措施。
[0008]在进一步降低模制喷墨打印头的成本和复杂性的努力过程中，本文中描述的示例包括“薄的”模制打印头芯片，其包括嵌入到模制体中的一个或多个芯片条。模制打印头芯片从其后侧被变薄，或者磨削，以在模制打印头芯片的后表面处去掉模制体的一部分。因为模制打印头芯片一直被变薄到嵌入在模制品中的芯片条(或多个芯片条)的表面，所以没有形成到模制体中以将流体引导到芯片条后表面的流体通道，正如在现有的模制喷墨打印头设计中那样。替代地，每个芯片条的前表面和后表面都与芯片条被嵌入其中的模制材料齐平。以此方式使模制打印头芯片变薄，这从其后表面显露出每个芯片条中的之前形成的流体/墨供给孔(IFH’ S)，使得流体能够从芯片条的后表面流向芯片条的前表面上的流体喷射室。
[0009]在一个示例中，打印头包括模制到模制品中的芯片条。芯片条包括与模制件齐平并暴露在模制品外以分配流体的前表面。芯片条还包括与模制件齐平并暴露在模制品外以接收流体的后表面。芯片条具有接触模制品以形成芯片条和模制品之间的接合的边缘。
[0010]在另一示例中，打印杆包括嵌入在模制材料中的多个薄的模制打印头芯片。模制打印头芯片一般以交错的配置沿着印刷电路板(PCB)的长度端到端地布置，其中，芯片中的一个或多个芯片与这些芯片中相邻的一个或多个芯片重叠。每个模制打印头芯片包括芯片条，芯片条具有暴露于模制品之外的前表面和后表面。后表面接收流体，前表面分配流体，流体从后表面通过芯片条中的流体供给孔流向前表面。
[0011]在另一示例中，打印盒包括外壳，外壳包含打印流体和薄的模制打印头芯片。薄的模制打印头芯片包括嵌入模制品中的芯片条。芯片条具有与模制品形成接合的边缘，前表面和后表面暴露在模制品之外。后表面接收流体，前表面分配流体，流体从后表面通过芯片条中的流体供给孔流向前表面。
[0012]如本文中使用的，“打印头”和“打印头芯片”指的是喷墨打印机或其它喷墨类型的分配器中可以从一个或多个喷嘴开口分配流体的部分。打印头包括一个或多个打印头芯片，打印头芯片包括一个或多个芯片条。芯片“条”指的是厚度为200 μπι量级、长宽比(L/W)至少为三的薄基底(例如硅或玻璃)。打印头和打印头芯片不局限于分配墨和其它打印流体，而是还可以分配除了打印之外的其他用途所用的其它流体。
[0013]图1示出了适于用在流体喷射装置中，诸如喷墨打印机的打印盒和/或打印杆中，的“薄的”模制打印头芯片100的示例的透视图。此外，图1示出了一个或多个打印头芯片100如何设置在打印头组件800中。示例性打印头组件800将在下面参照图8更加详细地讨论。图2示出了沿图1的线A-A截取的示例性打印头组件800的截面图。
[0014]大致参照图1和图2，图1中的示例性模制打印头芯片100包括四个芯片条102。模制打印头芯片100已经“变薄”，使得模制材料104(在本文中可互换地称作模制品104或模制体104)被磨掉，直到到达每个芯片条102的后表面106，其中模制材料104包括环氧树脂模制化合物、塑料或其它合适的可模制材料。因此，每个芯片条102的后表面106与模制材料104齐平，并暴露在模制材料104外(即不被模制材料覆盖)。
[0015]每个芯片条102具有与后表面106相反的前表面。通过将芯片条102模制成模制材料104中的模制过程，前表面108与模制材料104齐平并保持暴露在其外，使得每个芯片条102 (以及打印头芯片100)能够