CN102398419B - 喷墨头压电致动单元的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨头压电致动单元的切割方法，该方法包含下列步骤：(a)提供喷墨头多层结构，其是由振动板及多个板件堆栈而成，且喷墨头多层结构具有多个喷墨单元，其中多个喷墨单元对称设置并分别具有腔体；(b)将压电致动片对应设置于多个喷墨单元腔体的振动板上，其中腔体分别具有第一边、第二边、第三边及第四边，每一腔体的第一边分别对齐于相对称的另一腔体的第三边；以及(c)以晶圆切割刀沿着对应于腔体的第一边及相对称的腔体的第三边对压电致动片进行直线切割，以使压电致动片对应于腔体的处分别对应产生多个对称设置的致动单元。

Description

喷墨头压电致动单元的切割方法

技术领域

本发明关于一种切割方法，尤指一种喷墨头压电致动单元的切割方法。

背景技术

随着喷墨技术的进步，喷墨技术不再只是应用在传统打印市场上，近年更应用于平面显示器以及半导体产业的制程技术中，然而，为了降低成本以及节省制程时间，纷纷寻求新的喷墨技术，这之中最被广为应用的，就是压电式喷墨技术。

请参阅图1A，其为已知喷墨头的多层结构于切割前的平面示意图，如图所示，已知喷墨头的多层结构1主要由多层不锈钢板件以高温扩散接合技术堆栈而成，进而形成喷墨头多层结构1的微结构，其中喷墨头多层结构1具有多个喷墨单元100，且每一喷墨单元100对应具有供墨液流入的入液流道(未图示)、供储存墨液的储液室(未图示)、压力腔体(未图示)、出液流道(未图示)以及供墨液喷出的喷嘴孔(未图标)等微结构，且在多个喷墨单元100的入液流道、储液室、压力腔体、出液流道及喷嘴孔等微结构上方设置一共同的振动板10，并在振动板10的上方，且对应于压力腔体的位置设置一共同的压电致动片14，如此一来，当喷墨头的多层结构1堆栈完成后，仅需对设置于最上层的致动片14对应于压力腔体的形态进行切割，即可完成如图1B所示的具有多个喷墨单元100的喷墨头多层结构1。

请再参阅图1A，如图所示，已知的喷墨头多层结构1于切割压电致动片14时，将多个喷墨单元100区分为第一喷墨单元群组11及第二喷墨单元群组12，其中第一喷墨单元群组11与第二喷墨单元群组12彼此互相对应设置，以及，在第一喷墨单元群组11中的喷墨单元100与第二喷墨单元群组12中的另一喷墨单元100彼此穿差错位设置(如图1A的放大图所示)，另外，在压电致动片14上对应于每一喷墨单元100的压力腔体的位置系分别具有一矩形边缘13。当已知喷墨头的多层结构1要对压电致动片14进行切割作业时，采用激光切割方式，且于激光切割时，需精准地一一对应于第一喷墨单元群组11及第二喷墨单元群组12中的每一喷墨单元100的矩形边缘13，以进行压电致动片14的切割作业，以将压电致动片14切割为如图1B所示的多个致动单元141，且该每一致动单元141的位置对应于每一喷墨单元100的压力腔体。

然而，在已知对压电致动片14进行激光切割的过程之中，需要精确地控制切割的位置及均一功率，以对齐每一喷墨单元100的矩形边缘13，同时亦需精准地控制切割的深度及宽度，以免因切割过深而破坏压电致动片14的下的振动板10、或是因宽度控制不良而影响到邻近的喷墨单元100，因此，在进行切割前即需设定激光的波长、能量以及进行激光的时间...等参数，以确保激光后的切割尺寸能达到预定致动单元141的尺寸要求如此一来，在进行激光切割前即需花费许多时间设定相关的切割参数，不仅程序复杂，同时更耗费时间。

此外，当使用激光切割产生多个致动单元141时必须以单一个矩形边缘13为切割单位，且因第一喷墨单元群组11中的喷墨单元100与第二喷墨单元群组12中的另一喷墨单元100彼此穿差错位设置，因此，每切割一个矩形边缘13后，就必须先停止激光切割，待对齐下一个矩形边缘13后再继续进行下一个切割作业，由此可见，在已知切割压电致动片14的作业过程中会耗费很多的作业时间在重复对齐每一致动单元141的切割起点，因而使得工时延长除了此外因切割速率在起始停止或转弯均不同，使得功率不均一造成切割深度不均高的不良率，浪费成本。另外，激光机台的价格相较于其它的切割工具的成本更为昂贵，以及，使用激光切割时易因激光的功率不稳定而产生高温，进而导致在切割作业时将会影响致动单元141的磁性强度及物理强度。

有鉴于此，如何发展一种易于切割、可节省切割作业时间及成本的致动单元的切割方法，以解决已知技术的缺失，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷墨头压电致动单元的切割方法，其借助于多个喷墨单元相互对称形成，再利用晶圆切割刀以两两对应直线切割的方式，以将压电致动片切割为多个致动单元，以解决已知激光切割需于作业前设定许多参数，且切割方式需耗费许多作业时间，导致延长工时及浪费成本等缺失。本发明利用切割刀可提供水冷或气冷方式，保持在切割过程，维持在均一100度以下的温度，可充分避免传统激光切割在切割过程功率集中，偶发瞬间高温破坏致动器磁性强度及物理强度。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种致动单元的切割方法，该方法包含下列步骤：(a)提供一喷墨头多层结构，其由一振动板以及多个板件堆栈设置而成，且该喷墨头多层结构具有多个喷墨单元，其中该多个喷墨单元相互对称设置，且每一该多个喷墨单元分别具有一腔体；(b)将至少一压电致动片对应设置于该多个喷墨单元该腔体的该振动板上方，其中该腔体分别具有一第一边、一第二边、一第三边及一第四边，且每一该腔体的该第一边系分别对齐于相对称的另一该腔体的该第三边；以及(c)以一晶圆切割刀沿着对应于该腔体的该第一边及相对称的该腔体的该第三边对该至少一压电致动片进行直线切割，以使该至少一压电致动片对应于该腔体的处分别对应产生多个对称设置的致动单元。

附图说明

图1A：其为已知喷墨头的多层结构于切割前的平面示意图。

图1B：其为图1A于切割后的平面示意图。

图2A：其为本发明第一较佳实施例的喷墨头多层结构的结构示意图。

图2B：其为图2A沿着a-a’的剖面结构示意图。

图2C：其为本发明第一较佳实施例的喷墨头压电致动单元的切割方法的流程图。

图3A：其为图2A于切割后的平面示意图。

图3B：其为图3A沿着b-b’的剖面结构示意图。

图3C：其为图3A沿着c-c’的剖面结构示意图。

图4A：其为本发明第二较佳实施例的喷墨多层结构的结构示意图。

图4B：其为本发明第二较佳实施例的喷墨头压电致动单元的切割方法的流程图。

图中【主要组件符号说明】

已知喷墨头的多层结构：1    喷墨单元：100、22

振动板：10、20             第一喷墨单元群组：11

第二喷墨单元群组：12       矩形边缘：13

压电致动片：14、24、30     致动单元：141、241

喷墨头多层结构：2          板件：21

储液室：221                入液流道：222

腔体：223                  第一边：223a

第二边：223b               第三边：223c

第四边：223d          出液流道：224

基板：23              喷墨孔：231

第一侧边：240、301    第二侧边：302

致动单元的切割步骤：S20～S23、S40～42

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上系当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2A、图2B及图2C，其中图2A为本发明第一较佳实施例的喷墨头多层结构的结构示意图，图2B为图2A沿着a-a’的剖面结构示意图，图2C为本发明第一较佳实施例喷墨头压电致动单元的切割方法的流程图，如图2A所示，本发明喷墨头多层结构2为一多层结构，主要由一振动板20及多个板件21(如图2B所示)堆栈设置而成，且喷墨头多层结构2具有多个喷墨单元22，其中，该多个喷墨单元22为彼此相互对称设置，且每一喷墨单元22具有一腔体223(如图2B所示)，此外，压电致动片24可由但不限由锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate，PZT)压电材料所形成。

如图2A所示，于本实施例中，将二压电致动片24分别对应设置于多个喷墨单元22之上，由于腔体223为一矩形，且具有一第一边223a、一第二边223b、一第三边223c及一第四边223d，且第一边223a与相对称的另一腔体223的第三边223c相互对齐(如图2A的放大图所示)，故压电致动片24设置于振动板20上时，对应于每一腔体223的第一边223a、第二边223b、第三边223c及第四边223d可形成一虚拟框体，且该多个虚拟框体系呈现两两对称的方式排列。而压电致动片24的一第一侧边240分别对齐于多个喷墨单元22的腔体223中的第二边223b设置，但压电致动片24的数量及设置方式并不以此为限，当压电致动片24的数量及设置方式改变时，其直线切割方式亦可随之进行变化，但仍以直线切割的方式对每一腔体223的四边的至少其中之一进行切割，以产生多个对称设置的致动单元241，如此一来，即便压电致动片24的数量及设置方式采用不同的实施态样，亦可通过本发明的直线切割方式而节省许多作业时间。

如图2B所示，喷墨头多层结构2由多层不锈钢板件以高温扩散接合技术堆栈而成，进而形成喷墨头多层结构2的微结构，其中，喷墨头多层结构2具有一基板23，并具有一喷墨孔231，且其系相对于喷墨单元22设置，以及，多个板件21堆栈于基板23之上，并使多个喷墨单元22具有一储液室221、一入液流道222、一腔体223及一出液流道224等微结构。以及，储液室221、入液流道222、腔体223、出液流道224及喷墨孔231为彼此相互连通的结构，使得一流体(未图示)可经由储液室221、入液流道222、腔体223、出液流道224及喷墨孔231流出，以达到喷墨之目的。

请参阅图2C，其为本发明第一较佳实施例的喷墨头压电致动单元的切割方法的流程图，如图所示，本发明喷墨头压电致动单元的切割方法，首先提供喷墨头多层结构2，由振动板20以及多个板件21堆栈设置而成，且喷墨头多层结构2具有多个喷墨单元22，其中多个喷墨单元22相互对称设置，且当多个板件21堆栈时使得多个喷墨单元22分别具有一腔体223(如步骤S20所示)，接着再将压电致动片24对应设置于喷墨单元22的腔体223的振动板20上方，其中腔体223b为一矩形且分别具有第一边223a、第二边223b、第三边223c及第四边223d，以及，腔体223的第一边223a分别对齐于相对称的另一腔体223的第三边223c，且压电致动片24的第一侧边240分别对齐于喷墨单元22的腔体223的第二边223b设置(如步骤S21所示)，当压电致动片24设置完成后，晶圆切割刀先沿着对应于腔体223的第一边223a及相对称的另一腔体223的第三边223c的压电致动片25进行直线切割后，再沿此路径依序重复切割多个喷墨单元22(如步骤S22所示)，后续再以晶圆切割刀分别沿着两相对称设置的腔体223的第四边223d分别进行直线切割，由于压电致动片24的第一侧边240对齐于腔体223的第二边223b，使得压电致动片24对应于腔体223形成多个致动单元241(如步骤S23所示)。于一些实施例中，晶圆切割刀可采取水冷或气冷方式进行切割，以使切割过程维持在100度以下的均一温度，可避免传统激光切割在切割过程中因功率集中，偶发瞬间高温而导致破坏致动器磁性强度及物理强度的缺失。

请同时参阅图3A及图3B并配合图2A，其中图3A为图2A于切割后的平面示意图，图3B为图3A沿着b-b’的剖面结构示意图，如图3A所示，于本实施例中，本发明喷墨头多层结构2的压电致动片24的切割作业系借助于一晶圆切割刀(未图示)以进行切割，其中，晶圆切割刀的厚度与该压电致动片的厚度相对应，且以不超过压电致动片24的厚度较佳，且于一些实施例中，晶圆切割刀的厚度系以50μm为最佳，但不以此为限。以及，如图3A所示，当压电致动片24于经过前述四次直线切割后，对应于每一腔体223之处系可分别对应产生多个对称设置的致动单元241，且如图3B所示，当切割作业完成后，每一致动单元241均对应设置于每一腔体223的上方处。

于一些实施例中，当晶圆切割刀进行切割时并不会将对应于第一边223a及第三边223c的压电致动片24完全切断(如图3C所示)，使得压电致动片24的每一个致动单元241可于一电场(未图示)作用下，产生形变以推挤振动板20，让腔体223产生体积变化，当储存于储液室221内的流体受腔体223挤压而产生流动时，储液室221的流体则经由入液流道222、腔体223、出液流道224最后流体由喷墨孔231喷出，以达到喷墨多层结构2喷墨的目的，当然，相对称设置喷墨单元22亦以相同原理通过此路径进行喷墨，于此不再赘述。

请参阅图4A，其为本发明第二较佳实施例的喷墨头多层结构的结构示意图，如图所示，于本实施例中，喷墨头多层结构3与前述实施例的喷墨头多层结构2为相同结构，故不再赘述，惟其差异主要在于压电致动片30的设置方式，其中，压电致动片30为两片为佳，且分别具有第一侧边301及第二侧边302，第一侧边301对齐于喷墨单元22的第二边223b，而第二侧边302则对齐于第四边223d设置，如此一来，当欲把压电致动片30切割为多个致动单元241时，仅需沿着腔体223的第一边223a及第三边223c进行直线切割，即可产生多个对称设置的致动单元241。

请参阅图4B，其为本发明第二较佳实施例的致动单元的切割方法的流程图，如图所示，本发明喷墨头压电致动单元的切割方法，首先提供喷墨头多层结构2，由振动板20以及多个板件21堆栈设置而成，且喷墨头多层结构2具有多个喷墨单元22，其中多个喷墨单元22相互对称设置，且当多个板件21堆栈时使得多个喷墨单元22分别具有一腔体223(如步骤S40所示)，接着再将压电致动片30对应设置于喷墨单元22的腔体223的振动板20上，其中腔体223为一矩形且分别具有第一边223a、第二边223b、第三边223c及第四边223d，其中，腔体223的第一边223a系分别对齐于相对称的另一腔体223的第三边223c，而压电致动片24的第一侧边301及第二侧边302分别对齐于喷墨单元22的腔体223的第二边223b及第四边223c而设置(如步骤S41所示)，当压电致动片30设置完成后，晶圆切割刀仅需对压电致动片30沿喷墨单元22的第一边223a及相对称的喷墨单元22的第三边223c进行直线切割，便可使得压电致动片30于对应于多个腔体223之处，系可分别对应产生多个对称设置的致动单元(如步骤S42所示)。如此一来，更能缩短晶圆切割刀的切割时间及其切割路径，得以大大减少作业时间。

藉以，使用晶圆切割刀仅需以直线切割的方式切割压电致动片24及30，相较于已知技术需要重复对齐矩形边缘13后再进行切割作业以及激光切割需设定许多切割参数，本发明更能免去设定程序以达到节省工时及成本等目的。

综上所述，本发明的致动单元的切割方法主要系利用多个喷墨单元的腔体相互对称排列后，再以晶圆切割刀进行切割作业，其中，晶圆切割刀系先沿着对应于腔体的第一边及与的对称的另一腔体的第三边对压电致动片进行直线切割，后续再依序切割多个喷墨单元上的压电致动片，使得压电致动片于直线切割后，可分别对应产生多个对称设置的致动单元，如此一来，使用晶圆切割刀相较于已知使用激光切割下，晶圆切割刀不需于切割作业前设定许多相关的切割参数，进而节省许多作业时间，然而，除了能节省作业时间外，亦能更精准地控制切割作业的过程，另外，多个喷墨单元的对称排列，使得晶圆切割刀能以直线切割的方式便能产生致动单元，不需以已知技术的矩形边缘为单位而重复对齐下一个矩形边缘，以加快切割作业所需的时间，再者，晶圆切割刀的机台相较于激光切割的机台便宜，更能省去设备成本。由于上述优点为已知技术所不及者，故本发明的致动单元的切割方法极具产业价值。

本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (9)

1.一种喷墨头压电致动单元的切割方法，该方法包含下列步骤：

（a）提供一喷墨头多层结构，其是由一振动板以及多个板件堆栈设置而成，且该喷墨头多层结构具有多个喷墨单元，其中该多个喷墨单元相互对称设置，且每一该多个喷墨单元分别具有一腔体；

（b）将至少一压电致动片对应设置于该多个喷墨单元该腔体的该振动板上方，其中该腔体分别具有一第一边、一第二边、一第三边及一第四边，且每一该腔体的该第一边是分别对齐于相对称的另一该腔体的该第三边；以及

（c）以一晶圆切割刀沿着对应于该腔体的该第一边及该相对称的另一该腔体的该第三边对该至少一压电致动片进行直线切割，以使该至少一压电致动片对应于该腔体之处分别对应产生多个对称设置的致动单元。

2.如权利要求1所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该至少一压电致动片是为二压电致动片，且该压电致动片分别具有一第一侧边及一第二侧边，该第一侧边对齐于该腔体的该第二边及该第二侧边对齐于该腔体的该第四边而设置。

3.如权利要求1所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该至少一压电致动片是为二压电致动片，其中该压电致动片分别具有一第一侧边，且该第一侧边是对齐于该多个喷墨单元的该腔体的该第二边而设置。

4.如权利要求3所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中于步骤(c)中还包含步骤(c1)：将该晶圆切割刀沿着对应两相对称设置的该腔体的该第四边分别进行直线切割，以将该压电致动片切割以形成多个对称设置的致动单元。

5.如权利要求1所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该喷墨头多层结构具有一基板，并具有一喷墨孔。

6.如权利要求5所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该多个板件堆栈于该基板上，且分别形成该多个喷墨单元的一储液室、一入液流道、该腔体及一出液流道微结构，其中该入液流道是与该腔体及该储液室相连通，而该出液流道是与该腔体及该喷墨孔相连通。

7.如权利要求1所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该晶圆切割刀的厚度是与该压电致动片的厚度相对应，且不超过该压电致动片的厚度。

8.如权利要求7所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该晶圆切割刀的厚度是50μm。

9.如权利要求1所述的喷墨头压电致动单元的切割方法，其中该压电致动片是为一锆钛酸铅压电材料所形成。

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