CN105934346B - 流体引导组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体引导组件，该组件可以包括模制支架，该模制支架包括改性环氧模制复合物，该改性环氧模制复合物包含环氧树脂、交联剂、填料并且不含有蜡性脱模剂。该组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体引导流道。

Description

流体引导组件

背景技术

在用于喷墨结构的组件中各种材料之间的附着带来了挑战，尤其是在其中高温、非中性pH值、压电或热致动等会单独地或共同地存在的环境中。此外，喷墨打印头中的某些结构元件与油墨直接接触，该油墨可以具有各种pH值（例如高pH值油墨）并且也可以包括可以导致所接触表面的损伤的成分（例如表面活性剂、溶剂、离子添加剂等）。例如，已知油墨或油墨中的成分会侵蚀喷墨油墨打印头结构，尤其在可存在结构易损性的情况下。一个这种位置可以是其中在连接处将两个结构附接到一起的位置。通过提高这些连接的结构完整性，可以同样地提高喷墨打印头的可靠性。因此，理想的是提供改进的结构完整性，尤其是在打印头结构中的连接处。

附图说明

图1是根据本公开的实例的包括流体引导组件的打印头的一部分的示意性剖视图；

图2是根据本公开的实例的包括流体引导组件的打印头的一部分的透视图；

图3是描绘根据本公开的实例的一个示例性方法的流程图。

具体实施方式

本公开涉及其中将改性环氧模制复合物用于提供喷墨打印头中的增强的连接强度和/或附着的系统和方法。具体地，与其它目前技术水平的流体引导系统相比，本公开可以提供可存在于打印头的流体引导装置部分上的连接的增强的强度和完整性。首先，应注意的是本文中的术语“打印头”包括扫描打印头组件以及静止打印杆组件两者。

环氧模制复合物是通常用于电气封装用途的材料，并且常常包含环氧树脂、交联剂、填料、催化剂、蜡性脱模剂以及其它材料。在这些用途中，包含蜡性脱模剂以便在模制工艺期间帮助模制复合物的脱模。这些材料对于许多用途可发挥很好的作用，但对于喷墨打印头，尤其是在存在腐蚀性或其它化学活性的喷墨油墨（例如，高pH值、各种溶剂和/或表面活性剂，等）和/或高温（例如，热喷墨打印头）之间的直接接触的情况下，这种材料的附着常常并不是足够强到提供在各种材料界面处的持久附着。更具体地，暴露于这种油墨的连接则处于最危险的状态中。为降低成本并且提供其它结构和加工优势，根据本公开的实例，不存在蜡性脱模剂的改性环氧模制复合物可以用于制造可以被包括在打印头中的整体流体引导组件。实质上，可以将某些打印头元件（如硅片、印刷电路板等）模制成与改性环氧模制复合物接触，并且常常可以实现增强的连接强度。

据此，可以对环氧模制复合物进行改性以提供改进的与各种基材表面的附着，因此甚至当保持在与喷墨油墨直接接触状态时也可发挥很好的作用。例如，通过移走蜡性脱模剂，可以实现更强的结合。因为蜡性脱模剂被移走，所以通常适用于这些材料的标准脱模技术常常变得不现实，因此可以用替代的加工步骤来代替。

因此，在一个实例中，本公开涉及一种流体引导组件，该组件包括与硅片相关联的模制支架。可以将流体引导流道蚀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体引导流道。因此，可以将模制支架模制成与硅片接触。为形成模制支架，将至少包含环氧树脂、交联剂和填料并且不含有蜡性脱模剂的改性环氧模制复合物模制成与硅片接触从而形成连接，并且任选地也可以将其它结构（如印刷电路板或其它电路）模制成与其接触。改性环氧模制复合物可以任选地包含催化剂或本领域中已知的其它添加剂。

在另一个实例中，用于喷墨打印的打印头可以包括本文中所描述的流体引导组件、打印头主体、和在流体引导组件与打印头主体之间胶粘的胶粘剂。

在另一个实例中，对用于喷墨打印头的流体引导组件进行模制的方法可以包括各种步骤。例如，该方法可以包括：用热脱模材料给模具装衬里；和将硅片置于热脱模材料上。其它步骤可以包括将本文中所描述的改性环氧模制复合物的颗粒组合物分配进入用热脱模材料装衬里且与硅片接触的模具中。一旦处于合适的位置，则可以将颗粒组合物迅速地加热和压缩同时颗粒组合物是在模具内部并且与热脱模材料和硅片接触。一旦模制好，则可将流体引导组件从模具中移走并且与热脱模材料分离。改性环氧模制复合物形成模制支架和连接，其中模制支架与硅片面接并且显示耐油墨降解的强胶接强度。

在本文中所描述各种实施例的每个实施例中，不论是描述组件或者相关方法，可存在进一步描述根据本文中所描述原理的选项的特征的一些共同特征。作为一个例子，对流体引导组件或方法的任何描述也可单独地或者组合地适用于未具体述及的其它实施例。例如，在流体引导装置的上下文中对硅片的描述也适用于相关方法，并且反之亦然。

现在转向附图，图1是根据本公开的实例的一部分的打印头100及其组件（包括流体引导组件120）的示意性剖视图。打印头包括打印头主体102，该打印头主体实质上是流体引导组件利用胶粘剂104所附接的打印头的剩余部分。图中显示胶粘剂附接到打印头主体，但应理解的是胶粘剂是用于将打印头主体连接到流体引导组件。可存在于打印头主体上的典型结构可以包括：油墨输送系统、微流体元件、油墨贮室、和分流管组件，尽管这在各打印头之间可以有变化。例如，静止打印杆可包括不同于移动小车型打印头的结构。胶粘剂可以是在本领域中为已知的可以用于将打印头中的各结构粘附到一起的任何胶粘剂，其例如但不限于：塑料、金属、陶瓷等。应注意的是，因为在流体引导组件中不存在蜡性脱模剂，所以由本公开的流体引导组件所提供的一个额外好处是这些结构可以提供流体引导组件与打印头主体之间的牢固结合。

在有关流体引导组件120及其制造工艺的进一步细节中，图1还示出了由改性环氧模制复合物所制成的模制支架106。如上所述，改性环氧模制复合物包含环氧树脂、交联剂、和填料，并且不含有蜡性脱模剂。在一些实例中也可以包含催化剂。实质上，用脱模材料112（例如，热剥离胶带，如从Nitto Denko获得的3195V热剥离胶带）给模具114装衬里。这里所示出的模具是平直的，但应理解的是可使用任何形状的模具。此外，顶模（也用脱模材料装衬里）也通常用于形成流体引导组件，但这里在对具有打印头主体的组件的描述中为了清楚起见未示出顶模。实质上，在此实例中，硅片108（或多个硅片）位于脱模材料上。此外，任选地，电路（如印刷电路板110）也被置于脱模材料上。然后，将改性环氧模制复合物以颗粒的形式施加到被装衬里于模具内部的脱模材料。在一个实例中，为了一致性可以将改性环氧模制复合物摇动，从而获得颗粒的均匀分布以便接近于模具的形状。一旦颗粒在合适位置，则将改性环氧复合物颗粒迅速地从室温加热至180℃、或者更具体地从120℃加热至180℃，然后用顶模（也用脱模材料装衬里）压缩从而形成具有与其结合的硅片（和任选地其它的）特征的模制衬底。一旦模制好，则可以将脱模材料和模具除去。然后，可以采取在任何合理时间点的步骤（如果尚未具有模具的形状），从而通过化学蚀刻、锯削、激光模制、激光烧蚀、钻孔等或者通过任何其它已知工艺而形成流道116。另外，如箭头所示，可以利用胶粘剂104将流体引导组件与打印头主体102连接。

图2是根据本公开的实例的包括流体引导组件120的打印头100的一部分的透视图。实质上，在示意性的图1中所示出和描述的结构也在图2中以透视图的形式而示出，但该结构被图示为在除去模具、脱模材料之后以及在利用胶粘剂104将打印头主体102粘附到流体引导组件之后的组装打印头的一部分。另外，应注意的是当与图1相比时，该组件是倒置的。此外，这里所示出的流体引导主体包括：模制衬底106、硅片108（或多个硅片）、采用印刷电路板110形式的电路、和流体引导流道116。为了示例性的目的，图2中还示出了印刷电路板特征物118。

图3提供用于可以根据本公开的实例而实施的方法的流程图。实质上，对用于喷墨打印头的流体引导组件进行模制的方法200可以包括以下步骤：用热脱模材料给模具装衬里210；将硅片置于热脱模材料上220；和将不含有蜡性脱模剂的改性环氧模制复合物的颗粒组合物分配进入用热脱模材料装衬里且与硅片接触的模具中230。其它步骤可以包括将颗粒组合物迅速地加热和压缩同时颗粒组合物在模具内部并且与热脱模材料和硅片接触240；和将流体引导组件从模具中移走并且与热脱模材料分离250。

关于所述方法并且也在图1中示出，可以将颗粒组合物摇动从而在迅速地加热和压缩之前使颗粒组合物分布于整个模具中。迅速加热的步骤可是以在从室温至180℃（或者从120℃至180℃）范围的温度下达1至2400秒的时间，并且压缩的步骤可以是在1 KN至150KN（千牛顿）的机械夹紧压力下实施。此外，除了硅片外，所述方法还可以包括：通过将电路板置于热脱模材料上，而将电路板合并入流体引导组件中；将颗粒组合物分配到电路板的附近；和将颗粒组合物迅速地加热和压缩同时颗粒组合物与电路板接触。此外，在另一个实例中，可以实施在流体引导组件中形成流体引导流道的步骤，使得改性环氧模制复合物的模制部分和硅片至少部分地共同限定该流道。

为了提供根据本公开的实例可以有效使用的可用环氧模制复合物的一些例子，这种组合物可以包含1 wt%至25 wt%的环氧树脂，例如从Huntsman Chemical获得的AralditeEPN-1180、从Huntsman Chemical获得的Araldite ECN1273、或者从DOW获得的DER 3581；1wt%至25 wt%的交联剂，例如从Aldrich获得的双酚A、从Huntsman Chemical获得的Aradur3275、或者从DOW获得的DEH 613；和40 wt%至95 wt%的二氧化硅填料，例如气相二氧化硅、熔融石英、或氧化铝。应注意的是，在一些实例中，可以包含催化剂，并且如果存在可以以0.1 wt%至2 wt%的含量包含催化剂。这种催化剂的例子可以是例如从Aldrich获得的三苯基膦或者从Air Products获得的Curezol 2E4MZ。应注意的是，填料可以是非改性的，或者可以进一步用表面改性化学物质（如硅烷偶联剂）功能化。

如上所述，本文中所描述的环氧模制复合物中不含有蜡性脱模剂；然而，可以存在其它添加剂，假设它们不破坏改性环氧复合物的联结性能。通过移走蜡性脱模剂并且在一些情况下将二氧化硅填料含量降低至低于通常用于电子封装的含量，可以实现更大的胶接强度。然而，由于更大的胶接强度，因而可以利用热脱模材料（例如热剥离胶带）和压缩模制技术来实施模制该材料的工艺。通过使用可移走的热剥离胶带来代替含有蜡性脱模剂的配方，一旦将热剥离胶带移走，则留下更强的胶粘剂并且没有留在模制件中的蜡添加剂的不利影响。如上所述，该增强的胶接强度对于将与喷墨油墨和/或其它腐蚀性流体组合物紧密接触的模制件而言是尤其有利的。

实例

以下的实例说明了本公开的特性。然而，应该理解的是下面只是对本发明装置和方法的原理应用的示例和说明。在不背离本发明组合物和方法的精神和范围的前提下，本领域技术人员可设想出许多修改及替代的装置和方法。所附权利要求意图是涵盖这种修改和布置。因此，虽然已详细描述了本发明的实例，但下面提供了有关目前被认为是可接受实施例的进一步细节。

实例1

根据如下的表1-表3来制备改性环氧模制复合物：

表1：改性环氧模制复合物1

成分	类别	供应商	含量
				EPN1180	环氧树脂	Huntsman	21.56 wt%
双酚A	交联剂	Aldrich	13.77 wt%
				三苯基膦	催化剂	Aldrich	0.18 wt%
FB-940熔融石英	填料	Ex Denka	64.4 wt%

表2：改性环氧模制复合物2

成分	类别	供应商	含量
				Aradite EPN1273	环氧树脂	Huntsman	15 wt%
Aradur 3275（聚醚多胺）	交联剂	Huntsman	20.18 wt%
				Curezol 2E4MZ（2-乙基-4-甲基咪唑）	催化剂	Air Products	0.32 wt%
Cab-O-Sil TS-720（含有环氧胶粘剂的气相二氧化硅）	填料	Cabot	64.5 wt%

表3：改性环氧模制复合物3

成分	类别	供应商	含量
				DER 3581	环氧树脂	DOW	16.6 wt%
DEH 613（酚类固化剂）	交联剂	DOW	18.86 wt%
				None	催化剂	NA	NA
DAM-45（氧化铝）	填料	Ex Denka	64.5 wt%

实例2：流体引导组件的制备

表1（环氧模制复合物1）中所描述的改性环氧模制复合物是被制备用于形成具有大约13.1 um的平均粒径的颗粒或粉末。将热剥离胶带（从Nitto Denko获得的3195V；面对PAS的载体）装衬里于模具中，并且将多个硅片和多个印刷电路板置于用热剥离胶带装衬里的模具中。加热元件（在此实例中也是模具）是用于将粉末在大约150℃下加热大约5-10秒。在粉末可在大约5至10秒内充分流动（流体）之后，在大约77 KN的锁模压力下将也用热剥离胶带装衬里的模具的顶部向下锁紧到环氧模制复合物上达大约10分钟同时在150℃下。在移走模具和热剥离胶带（在室温下）之后，将该组件加热另一小时以便实现模制后固化。然后，可将流体引导流道蚀刻进入由改性环氧模制复合物所制成的模制衬底中。通常，这些流道是由模制衬底和硅片（和喷墨打印头主体，一旦联结到硅片）所限定。

虽然已参考某些实施例描述了本公开，但本领域技术人员将理解的是，在不背离本公开的精神的前提下，可以作出各种修改、变更、省略、和替换。因此，意图是本公开仅由所附权利要求的范围所限制。

Claims (16)

1.一种流体引导组件，包括：

包括改性环氧模制复合物的模制支架，所述改性环氧模制复合物包含环氧树脂、交联剂和填料并且不含有蜡性脱模剂；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体引导流道。

2.如权利要求1所述的流体引导组件，还包括附接到所述模制支架的电路板。

3.如权利要求2所述的流体引导组件，其中，通过加热和压缩在所述硅片和所述电路板附近的所述改性环氧模制复合物，而将所述硅片和所述电路板附接到所述模制支架。

4.如权利要求2所述的流体引导组件，其中，所述电路板是印刷电路板。

5.如权利要求1所述的流体引导组件，其中，所述流体引导组件包括多个硅片和与所述多个硅片相关联的多条流体引导流道。

6.如权利要求1所述的流体引导组件，其中，所述环氧树脂是以1 wt%至25 wt%的含量而存在，所述交联剂是以1 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.如权利要求1所述的流体引导组件，其中，所述交联剂是聚醚多胺或酚类固化剂。

8.如权利要求1所述的流体引导组件，其中，所述填料是氧化铝、熔融石英、或气相二氧化硅。

9.如权利要求1所述的流体引导组件，其中，所述改性环氧模制复合物还包含催化剂。

10.如权利要求7所述的流体引导组件，其中，所述酚类固化剂是双酚A。

11.一种用于喷墨打印的打印头，包括：

如权利要求1所述的流体引导组件，所述流体引导组件具有在其中的由所述硅片和所述模制支架所限定的流体引导流道；和

打印头主体，所述打印头主体被联结到所述流体引导组件从而将所述流体引导流道封闭。

12.一种对用于喷墨打印头的流体引导组件进行模制的方法，包括：

用热脱模材料给模具装衬里；

将硅片置于所述热脱模材料上；

将不含有蜡性脱模剂的改性环氧模制复合物的颗粒组合物分配进入用所述热脱模材料装衬里且与所述硅片接触的所述模具中；

迅速地加热和压缩所述颗粒组合物同时所述颗粒组合物是在所述模具的内部并且与所述热脱模材料和所述硅片接触；和

将所述流体引导组件从所述模具中移走并且与所述热脱模材料分离。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在迅速地加热和压缩之前，将所述颗粒组合物摇动从而使所述颗粒组合物分布在整个模具中。

14.如权利要求12所述的方法，其中，迅速加热的步骤是在从120℃至180℃范围内的温度下达1分钟至20分钟，并且所述压缩的步骤是在1 kN至150 kN的机械夹紧压力下实施。

15.如权利要求12所述的方法，还包括：通过将电路板置于所述热脱模材料上而将所述电路板合并入所述流体引导组件中；将所述颗粒组合物分配在所述电路板的附近；和迅速地加热和压缩所述颗粒组合物同时所述颗粒组合物与所述电路板接触。

16.如权利要求12所述的方法，还包括在所述流体引导组件中形成流体引导流道的步骤，所述流体引导流道是由所述改性环氧模制复合物的模制部分和所述硅片所限定。