CN102407664B

CN102407664B - 悬臂式压电头结构的制造方法

Info

Publication number: CN102407664B
Application number: CN 201010293468
Authority: CN
Inventors: 郑江河; 黄启峰
Original assignee: Microjet Technology Co Ltd
Current assignee: Microjet Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN102407664A

Abstract

本发明为一种悬臂式压电头结构的制造方法，包含步骤：提供固定座；将喷孔板仅单侧设置于固定座上，并于喷孔板上涂布干膜层；提供多个中间流道板设置于喷孔板之上，使每一中间流道板的出液流道与固定座的供液流道相连通，并于中间流道板上涂布干膜层；提供振动板设置封盖于中间流道板上方，以于固定座上形成多个基板；将干膜层完全固化定位于基板的各板层；提供致动片对应贴附设置于多个基板上；对致动片以形成每一基板的两侧边进行直线切割，促使致动片对应于基板之处分别产生多个致动单元，以形成悬臂式压电头结构。

Description

悬臂式压电头结构的制造方法

技术领域

本发明关于一种悬臂式压电头结构，尤指一种悬臂式压电头结构及其制造方法。

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，其为已知喷墨头多层结构于切割前的平面示意图，如图所示，已知喷墨头多层结构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，请参阅图1B，每一喷墨单元100对应具有供墨液流入的入液流道101、供储存墨液的储液室102、压力腔体103、出液流道104以及供墨液喷出的喷嘴孔105等微结构，且在喷墨单元100的入液流道101、储液室102、压力腔体103、出液流道105及喷嘴孔105等微结构上方设置一振动板106，并在振动板106的上方，且对应于压力腔体103的位置设置一致动片107。

然而随着压电式喷墨技术被应用于各种技术领域中，图1B所揭露的喷墨单元100的结构设计将无法符合需求，具有不同型态设计的喷墨头多层结构需被设计开发。

然而，在已知对压电致动片107进行激光切割的过程的中，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，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107之下的振动板106、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片107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，除了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，而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片107的磁性强度及物理强度。

再者，图1B所示的喷墨单元主要是使用金属熔接接合制程来组装的，其做法是先在各不锈钢板件表面上镀金，再依照方向顺序将各板件迭加起来，接着进行热压以使每两板件间的金原子扩散，最终达成熔接动作。这种组装方式虽然有接合强度极佳的优点，但却需要在无氧的环境下，以500至1000℃的高温来进行，所以设备建立较困难且昂贵，同时辅助热压的治具也须慎选，否则容易变形、变质，甚至崩裂，且此高温制程夹具崩裂或沾粘严重，所以耗损速率极快，除了治具替换费用占成本高以外，在大量生产下质量也极不稳定。再者，金价日渐昂贵、熔接制程不易批次化、以及表面处理不当容易影响熔接效果及良率等，这些都垫高了已知使用金属熔接生产喷墨单元的制造成本。

因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失的悬臂式压电头结构的制造方法，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种悬臂式压电头结构的制造方法，以解决已知喷墨单元的结构设计无法符合需求，以及已知致动片在进行激光切割前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，另外已知喷墨单元主要是使用金属熔接接合制程来组装，需于无氧于高温环境下进行，设备建立较困难且昂贵而需要高制造成本的缺点。

为达上述目的，本发明的实施态样为提供一种悬臂式压电头结构的制造方法，至少包含步骤：(a)提供一固定座，其具有一供液流道；(b)将具有一喷嘴孔的喷孔板仅单侧设置于固定座上，并于该喷孔板上涂布一干膜层；(c)提供多个具有出液流道的中间流道板设置于该喷孔板之上，以使每一该中间流道板的一出液流道与该固定座的该供液流道相连通，并于中间流道板上涂布一干膜层；(d)提供一振动板设置封盖于中间流道板上方，以于固定座上形成多个基板；(e)以基板上下同时加温的方式进行一热压，且于施压的状态下降温至接近室温时达成干膜层完全固化定位于基板的各板层；(f)提供一致动片对应贴附设置于该多个基板上；(g)对该致动片以形成每一基板的两侧边进行直线切割，促使该致动片对应于该基板之处分别产生多个致动单元，以形成一悬臂式压电头结构。

附图说明

图1A：其为已知喷墨头多层结构于切割前的平面示意图。

图1B：其为图1A所示的喷墨单元的A-A剖面图。

图2A：其为本发明第一较佳实施例的悬臂式压电头结构的剖面图。

图2B：其为图2A的部分结构的俯视图。

图2C：其为图2A的仰视图。

图2D：其为于多个基板上设置致动片的结构示意图。

图3A：其为于多个基板上设置另一致动片的结构示意图。

图3B：其为本发明第二较佳实施例的悬臂式压电头结构的剖面图。

【主要组件符号说明】

喷墨头多层结构：1	喷墨单元：100
		入液流道：101	储液室：102
压力腔体：103	出液流道：104
		喷嘴孔：105	振动板：106
致动片：107、23、33	悬臂式压电头结构：2
		固定座：21	供液流道：211
基板：22	侧边：224
		喷孔板：221	喷嘴孔：2211
中间流道板：222	出液流道：2221
		振动板：223	致动单元：231、331

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，且其中的说明及图示在本质上当作说明的用，而非用以限制本发明。

请参阅图2A及图2B，其中图2A为本发明较佳实施例的悬臂式压电头结构的剖面图，图2B为图2A的部分结构的俯视图，如图2A图所示，本发明的悬臂式压电头结构2可由一固定座21、多个基板22以及多个致动单元231所组成，其中，固定座21可具有一供液流道211，多个基板22的单侧分别设置于固定座21上，且每一基板22分别具有喷孔板221、中间流道板222以及振动板223，喷孔板221具有一喷嘴孔2211且其仅单侧固定设置于固定座21上(如图2C所示)，中间流道板222则堆栈设置于喷孔板221的上方且具有一出液流道2221(如图2B所示)，出液流道2221与固定座21的供液流道211及喷嘴孔2211相连通，用以使流体经由供液流道211以及出液流道2221传送至喷嘴孔2211喷出，至于振动板223则堆栈设置于中间流道板222的上方。

请再参阅图2A，本发明的悬臂式压电头结构2所包含的多个致动单元231分别设置于对应的基板22上，当致动单元231受一电压驱动而致动时将带动振动板223振动，以使供液流道211的流体经由出液流道2221传送至喷嘴孔2211喷出，且由于本发明的基板22仅单侧固定于固定座21上，因此可使本发明的压电头结构形成一悬臂式压电头结构2，因此以本发明悬臂式压电头结构2在固定座21上设有多个基板22呈现等距列置方式排列，故多个致动单元231设置方式可透过直线切割方式来节省许多作业时间。

请再参阅图2A，于本实施例中，每一致动单元231非对应设置于固定座21的上方，即致动单元231的设置位置并未与固定座21相对应，当然，本发明致动单元231的设置位置并未以此为限，亦可如图3B所示，可将致动单元331部分对应设置于固定座21的上方，即致动单元331的设置位置与固定座21相对应设置，相较于图2A的结构可达到不同的喷液效果。

请再参阅图2A、B及C，本发明的悬臂式压电头结构2的制造方法为：首先，提供固定座21，其具有一供液流道211，用以提供一流体；接着，将具有一喷嘴孔2211的喷孔板221仅单侧设置于固定座21上，并于该喷嘴板221上涂布一干膜层，该干膜层所使用的材质除了可使用一般具有阻挡水性溶剂的压克力(Acrylic)系列干膜外，针对溶剂型及硬化墨水则可使用环氧树脂(Epoxy)系列材质胶膜，但不以此为限；以及将中间流道板222设置于喷孔板221上，以使出液流道2221与固定座21的供液流道211及喷嘴孔2211相连通(如图2B及C所示)；后续，于该中间流道板222上涂布一干膜层，并将振动板223封盖设置于中间流道板222上方；然后以基板22上下同时加温的方式进行一热压，其使用温度约介于150至200℃，压力则在3至6kg/cm²间，时间约需1小时，且于施压的状态下降温至接近室温时达成干膜层完全固化定位于基板22的各板层，以于固定座21上形成多个基板22(如图2A所示)；接续，如图2D所示，将一大区块的致动片23对应贴附设置于多个基板22上，其中大区块的致动片23非对应设置于固定座21的上方，即致动片23面积的设置位置并未涵盖于固定座21上，最后，对致动片23以晶圆切割刀分别沿着基板22的两侧边224分别进行直线切割，以使致动片23对应于每一基板22的处分别产生一小区块致动单元231(如图2A所示)，以形成一悬臂式压电头结构2。

当然，如图3A所示，于一些实施例中，亦可将一大区块的致动片33对应设置于多个基板22上，其中致动片33面积部分对应设置于固定座21的上方，即致动片33面积的设置位置涵盖固定座21上，最后，同样对致动片33以晶圆切割刀分别沿着基板22的两侧边224分别进行直线切割，以使致动片33对应于每一基板22之处分别产生一致动单元331(如图3B所示)，以形成另一不同结构设计的悬臂式压电头结构2，相较于图2A的结构可达到不同的喷液效果。

上述的致动片23、33可由但不限由锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate，PZT)压电材料所形成。

综上所述，本发明悬臂式压电头结构的制造方法借助于以干膜层接合的方式来取代已知金属熔接制程，因为有干膜层作为胶层，所以各层金属平板便不需要再镀金，可省掉很多成本，同时，其可以用简单的热压设备及方法来组装，可批次化处理，使得生产过程更有效率。另外，多个喷墨单元的对称排列，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，且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，进而节省许多作业时间，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，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以形成与已知相异的压电头结构，以符合不同应用领域的需求。

本发明得由熟知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

1.一种悬臂式压电头结构的制造方法，至少包含步骤：

（a）提供一固定座，其具有一供液流道；

（b）将具有一喷嘴孔的喷孔板仅单侧设置于该固定座上，并于该喷孔板上涂布一干膜层；

（c）提供多个具有出液流道的中间流道板设置于该喷孔板之上，以使每一该中间流道板的该出液流道与该固定座的该供液流道相连通，并于该中间流道板上涂布一干膜层；

（d）提供一振动板设置封盖于该中间流道板上方，以于该固定座上形成多个基板；

（e）以该基板上下同时加温的方式进行一热压，且于施压的状态下降温至接近室温时达成该干膜层完全固化定位于该基板的各板层；

（f）提供一致动片对应贴附设置于该多个基板上；

（g）对该致动片以形成每一该基板的两侧边进行直线切割，促使该致动片对应于该基板之处分别产生多个致动单元，以形成一悬臂式压电头结构。

2.如权利要求1所述的悬臂式压电头结构的制造方法，其中该步骤（f）的该致动片对应贴附设置于该基板上，且该致动片面积的设置位置并未涵盖于该固定座的上方。

3.如权利要求1所述的悬臂式压电头结构的制造方法，其中该步骤（f）的该致动片对应贴附设置于该基板上，且该致动片面积的设置位置涵盖于该固定座的上方。

4.如权利要求1所述的悬臂式压电头结构的制造方法，其中该干膜层为具有阻挡水性溶剂的压克力系列材质。

5.如权利要求1所述的悬臂式压电头结构的制造方法，其中该干膜层为采用溶剂型及硬化墨水时使用环氧树脂系列材质胶膜。

6.如权利要求1所述的悬臂式压电头结构的制造方法，其中该热压制程使用温度介于150至200℃，压力则在3至6kg/cm²间，时间约需1小时，且于施压的状态下降温至接近室温时达成该干膜层完全固化定位于该基板的各板层。