CN107127462A - 用于在未支撑层中烧蚀开口的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在聚合物层中形成开口的方法,其包括:将材料层定位在空腔上方,使得所述第一材料的一部分位于空腔上方;以第一形状烧蚀所述材料的所述部分;以及以第二形状烧蚀所述材料的所述部分,其中所述第二形状位于所述第一形状内。一种在聚合物层中形成开口的方法包括:将第一材料层定位在具有空腔的第二材料上方,使得所述第一材料的一部分位于所述空腔上方;以第一形状烧蚀在所述空腔上方的所述第一材料的部分;以及以第二形状烧蚀在所述空腔上方的所述第二材料的部分,其中所述第二形状位于所述第一形状内。
Description
技术领域
本公开涉及用激光器制造结构的方法,更具体地涉及在未支撑的材料层中烧蚀开口的方法。
背景技术
打印和制造设备可以使用微流体结构将材料引导到表面或形成结构。例如,在打印中使用的喷射堆叠典型地由堆叠在一起的薄金属板的堆叠组成。每个板具有的开口与其它板中的其它开口配合以形成通道、歧管和其它流体结构,从而将墨从喷射堆叠的一侧引导到喷嘴板。喷嘴板具有允许墨选择性地喷射到表面上的孔的阵列。
最近,一些喷射堆叠已经将聚合物或其它层引入堆叠中,作为粘合剂层或者替代一个或多个金属板。这些层也将包含开口,所述开口典型地在喷射堆叠的制造中的某个时候由激光制成。在一些情况下,在聚合物层中待蚀刻的开口位于该层下方的堆叠中的空隙或空腔上方。这可能导致聚合物中被烧蚀的区域的一部分断裂并落入下面的空腔中。这可能导致在所得到的结构中留下不期望的阻塞,尤其是其中空腔形成微流体通道(例如上述喷射堆叠)的结构。在这里被称为孔屑的碎片可能部分地或完全地阻塞流体将流动通过的通道。堵塞导致打印和制造设备的故障或所得到的产品的缺陷。在一些情况下,可以使用第二激光过程蚀刻与第一蚀刻的聚合物层和空腔相对的层。在该情况下,孔屑可能干扰第二激光蚀刻过程。该问题可能由聚合物以外的材料引起。
发明内容
一个实施例包括一种在聚合物层中形成开口的方法,所述方法包括:将第一材料层定位在具有空腔的第二材料上方,使得所述第一材料的一部分位于所述空腔上方;以第一形状烧蚀在所述空腔上方的所述第一材料的部分;以及以第二形状烧蚀在所述空腔上方的所述第二料的部分,其中所述第二形状位于所述第一形状内。
另一实施例包括一种在聚合物层中形成开口的方法,所述方法包括:将第一材料层定位在具有空腔的第二材料上方,使得所述第一材料的一部分位于所述空腔上方;以第一形状烧蚀在所述空腔上方的所述第一材料的部分;以第二形状烧蚀在所述空腔上方的所述第二料的部分,其中所述第二形状位于所述第一形状内。
附图说明
图1显示位于空腔上方的第一材料的结构。
图2显示作为激光烧蚀过程的一部分的孔屑的形成。
图3显示开口中的孔屑的照片。
图4显示在没有支撑的情况下在层中烧蚀清洁开口的过程的实施例。
图5显示清洁开口的照片。
图6显示深度与脉冲数量的曲线图的示例。
具体实施方式
一些结构具有堆叠在一起的材料层。对于流体结构,空腔通常存在于结构中以允许流体流动通过该结构,例如在喷墨打印头中。这些空腔是通过在空腔上方的层中烧蚀开口而暴露的流体通道的一部分。激光钻孔可能导致形成落入空腔或流体通道中的“孔屑”或“井盖”。这些可以阻塞流体路径以及阻挡激光束在空腔的第二侧上加工聚合物的路径。尽管这些提供了流体结构的一个示例,但是许多其它类型的结构可以从这里讨论的实施例受益。
图1和2显示该问题的示例。在图1中,流体结构10具有至少两个层12和14。层14可以由不锈钢或其它金属制成。层12典型地由可烧蚀材料(例如聚合物)组成。在当前过程中,在烧蚀开口的边缘处存在较高的蚀刻速率,这可能导致正被钻孔的开口的边缘比在中心更快地烧蚀。这又导致当激光在边缘(例如20)处穿透层时留下区域22的中心部分。
然后,该部分22可能下落到空腔16中。该部分可以称为“孔屑”。该孔屑可能产生流体路径的部分阻塞,并且当在与第一聚合物层相对的空腔的一侧上进行烧蚀时也可能会阻挡光路径。图3显示开口中的孔屑的照片。
可以调节烧蚀聚合物层的过程以避免产生孔屑。图4显示该过程的示例。类似于原始过程,激光烧蚀在第一程序中产生开口18。在实际穿透激光光斑30的边缘处的可烧蚀层之前停止该过程。然后,在第二程序中使用针对激光28的较小形状的激光光斑来施加激光。
可以选择较小的形状以避免继续蚀刻第一蚀刻步骤30的边缘的较薄部分。这使层的中心部分32烧蚀,留下该部分的边缘仍然附着,消除了孔屑的出现。在一些情况下,中心部分可能未被完全烧蚀,但是尺寸仍然足够地减小,使得其可以容易地从空腔被冲洗。
应当注意,术语直径适用于圆形或接近圆形开口。其它形状当然是可能的,包括具有或不具有圆角的正方形和矩形,或者甚至更复杂的形状。例如,更复杂的形状可以是通向孔或更大结构的线,类似于棒棒糖。对于这些形状,术语“直径”不是真正的描述。相反,讨论可以涉及具有轮廓的形状,使得第二过程形成具有类似轮廓但在第一形状内偏移一定距离的类似形状。
激光光斑的外轮廓的控制可以以许多方式发生。在一些激光钻孔过程中,激光掩模覆盖不被烧蚀的层的部分。激光掩模中的开口确定被烧蚀的部分。在一个实施例中,第一程序使用具有较宽形状轮廓的激光掩模。然后,第二直径激光掩模代替第一掩模并且钻出较小形状的开口。第二激光掩模也可以用于完全覆盖外边缘,避免较薄的边缘区域被穿透并导致孔屑的可能性。
存在控制激光光斑的其它可能性。例如,激光光斑的光学控制可以调节用于形成每个开口的激光光斑的范围。透镜或快门或其它部件可以控制用于第一程序的激光光斑的宽度。然后,第二程序将调节用于第二程序的尺寸。然而,应当注意,所需的精度和用于调节的时间量可能使该过程太昂贵和太耗时。
图5显示激光钻孔开口的照片,显示仍具有延伸到开口中的可烧蚀层的一部分的内径。最终开口的尺寸应当在开始第一程序之前考虑流体通道的期望形状。在第一形状内部的第二、较小形状是流体通道的期望直径。
激光掩模和/或激光光斑的形状的确定将基于最终孔的期望形状。然而,激光曝光的功率和可烧蚀材料的厚度将决定激光以第一形状烧蚀多长时间以避免完全穿透可烧蚀材料。用于设置这些变量的选择可以由测试产生。图6显示对于两种不同材料的作为激光脉冲的数量的激光功率与激光器的中心孔的深度的关系的示例。
以该方式,使用可烧蚀材料层的流体结构可以进行激光钻孔而不形成孔屑。流体结构具有允许流体流动的空腔,导致可烧蚀层的未支撑部分。这里的实施例确保空腔上方的可烧蚀层中的开口具有适当的形状,但不产生可导致流体结构出故障或导致随后的激光加工步骤的故障的碎片。
Claims (10)
1.一种在聚合物层中形成开口的方法,包括:
将材料层定位在空腔上方,使得所述第一材料的一部分位于空腔上方;
以第一形状烧蚀所述材料的所述部分;以及
以第二形状烧蚀所述材料的所述部分,其中所述第二形状位于所述第一形状内。
2.根据权利要求1所述的方法,其中以所述第一形状烧蚀所述材料的所述部分包括使用具有所述第一形状的开口的激光掩模。
3.根据权利要求2所述的方法,其中使用具有所述第二形状的开口的激光掩模以所述第二形状烧蚀所述材料的所述部分。
4.根据权利要求1所述的方法,其中以所述第一形状烧蚀所述材料的所述部分包括光学地控制激光光斑以使所述激光光斑具有所述第一形状。
5.根据权利要求1所述的方法,其中以所述第二形状烧蚀所述材料的所述部分包括光学地控制激光光斑以使所述激光光斑具有所述第二形状。
6.一种在聚合物层中形成开口的方法,其包括:
将第一材料层定位在具有空腔的第二材料上方,使得所述第一材料的一部分位于所述空腔上方;
以第一形状烧蚀在所述空腔上方的所述第一材料的部分;以及
以第二形状烧蚀在所述空腔上方的所述第二材料的部分,其中所述第二形状位于所述第一形状内。
7.根据权利要求6所述的方法,其中以所述第一形状烧蚀所述材料的所述部分包括使用具有所述第一形状的开口的激光掩模。
8.根据权利要求7所述的方法,其中使用具有所述第二形状的开口的激光掩模以所述第二形状烧蚀所述材料的所述部分。
9.根据权利要求6所述的方法,其中以所述第一形状烧蚀所述材料的所述部分包括光学地控制激光光斑以使所述激光光斑具有所述第一形状。
10.根据权利要求6所述的方法,其中以第二形状烧蚀所述材料的所述部分包括光学地控制激光光斑以使所述激光光斑具有所述第二形状。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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