CN108263097A - 打印头芯片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了打印头芯片及其制造方法，涉及打印技术领域。其中，打印头芯片，包括：衬底；多个墨水容纳腔，形成于衬底中；过滤网，位于衬底的第一侧，过滤网中形成有多个滤孔；至少一个喷墨打印头模组，位于过滤网远离衬底的一侧表面，喷墨打印头模组包括至少两种类型的喷墨打印头芯片；其中，喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通过滤孔与一个墨水容纳腔相连。本发明实施例中的打印头芯片包括有至少两种类型的喷墨打印头芯片，能够打印两种或更多种不同类型的液体，在打印过程中能够在不同类型的喷墨打印头芯片中便捷地切换，利用了不同类型的喷墨打印头芯片的特点进行优势互补，便于开发高度集成化的混合型打印头。

Description

打印头芯片及其制造方法

技术领域

本发明实施例涉及打印技术领域，尤其涉及一种打印头芯片及其制造方法。

背景技术

目前应用于3D工业打印的喷墨打印头，一般由压电打印芯片或者热泡打印芯片构成，压电打印芯片具有可以打印大粘度液体的优势，但成本很高，芯片成本大，而且压电打印芯片分辨率很难提高，宽幅集成比较困难，导致打印速度慢；热泡打印芯片具有打印密度高，打印幅面大等优点，在处理大面积打印时具有优势，但对于高粘度液体打印不是很适用。在工业3D打印领域，特别是砂型打印领域，主体打印面积较大，边缘要求精细，只使用某一种打印芯片进行打印，打印效果不好。

因此，提供一种能够满足更复杂的打印需求的打印头芯片成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种打印头芯片及其制造方法，以实现根据不同的打印需求使用不同类型的喷墨打印头芯片进行打印。

第一方面，本发明实施例提供了一种打印头芯片，包括：

衬底，

多个墨水容纳腔，形成于所述衬底中；

过滤网，位于所述衬底的第一侧，所述过滤网中形成有多个滤孔；

至少一个喷墨打印头模组，位于所述过滤网远离所述衬底的一侧表面，所述喷墨打印头模组包括至少两种类型的喷墨打印头芯片；

其中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通过所述滤孔与一个所述墨水容纳腔相连。

可选的，在上述打印头芯片中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片按照预设的排列顺序分布，且确保每一行和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。

可选的，在上述打印头芯片中，所述预设的排列顺序为所述喷墨打印头模组中的同类型的喷墨打印头芯片组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列，或者，

所述喷墨打印头模组中的各类型的喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。

可选的，在上述打印头芯片中，所述过滤网由硅、陶瓷或金属材料构成。

可选的，在上述打印头芯片中，所述喷墨打印头芯片为压电喷墨打印头芯片或热泡喷墨打印头芯片。

可选的，在上述打印头芯片中，还包括：

驱动电路，用于驱动所述至少两种类型的喷墨打印头芯片。

可选的，在上述打印头芯片中，所述过滤网与各所述喷墨打印头芯片接触的表面上形成有凹槽。

第二方面本发明实施例还提供了一种打印头芯片的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底中形成多个墨水容纳腔；

在所述衬底的第一侧形成过滤网，所述过滤网中形成有多个滤孔；

在所述过滤网远离所述衬底的一侧表面形成多个喷墨打印头模组，所述喷墨打印头模组包括至少两种喷墨打印头芯片；

其中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通过所述滤孔与一个所述墨水容纳腔相连。

可选的，在上述打印头芯片的制造方法中，所述喷墨打印头模组中的喷墨打印头芯片按照预设的排列顺序分布，以且确保每一行或和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。

可选的，在上述打印头芯片的制造方法中，所述预设的排列顺序为所述喷墨打印头模组中的同种喷墨打印头芯片组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列，或者，

所述喷墨打印头模组中的各种喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。

本发明实施例提供了一种打印头芯片及其制造方法，其中该打印头芯片包括衬底，形成于衬底中的多个墨水容纳腔；过滤网，位于衬底的第一侧，过滤网中形成有多个滤孔；至少一个喷墨打印头模组，位于过滤网远离衬底的一侧表面，喷墨打印头模组包括至少两种类型的喷墨打印头芯片。本发明通过设计一种包括至少两种类型的喷墨打印头芯片，能够根据实际打印需求选择相对应的喷墨打印头芯片工作,在打印过程中能够在不同类型的喷墨打印头芯片中便捷地切换，或者使不同类型的喷墨打印头芯片同时工作，从而能够打印两种或更多种不同类型的液体，为工业打印提供更多选择，而且利用了不同类型的喷墨打印头芯片的特点进行优势互补，便于开发高度集成化的混合型打印头，以应对工业3D打印领域中多样化的打印状况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种打印头芯片的结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的一种喷墨打印头模组的结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的另一种喷墨打印头模组的结构示意图；

图4是本发明实施例中提供的另一种喷墨打印头模组的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种过滤网的俯视结构示意图；

图6是图5中的过滤网的仰视结构示意图；

图7是图5中的过滤网的侧视结构示意图；

图8是本发明实施例中提供的一种打印头芯片的制造方法。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例提供的一种打印头芯片的结构示意图，参考图1，该打印头芯片中包括：衬底11，多个墨水容纳腔111，形成于所述衬底11中；过滤网12，位于所述衬底11的第一侧，所述过滤网12中形成有多个滤孔121；至少一个喷墨打印头模组，位于所述过滤网远离所述衬底的一侧表面，所述喷墨打印头模组包括至少两种类型的喷墨打印头芯片(图1中仅示意性的画出第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14)；其中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片(比如第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14)通过所述滤孔121与一个所述墨水容纳腔111相连。示例性的，所述喷墨打印头模组包括热泡打印芯片和压电打印芯片，实际过程中，在主体打印时使用热泡打印芯片打印低粘度液体，实现大面积区域的快速打印；在边缘修边打印时，为了获得平滑的构件边缘，使用压电打印芯片打印高粘度液体，从而实现构件的快速高质量打印。

本发明实施例中的打印头芯片包括有至少两种类型的喷墨打印头芯片，这样就可以根据实际打印需求选择相对应的喷墨打印头芯片工作,在打印过程中能够在不同类型的喷墨打印头芯片中便捷地切换，或者使不同类型的喷墨打印头芯片同时工作，从而能够打印两种或更多种不同类型的液体，为工业打印提供更多选择，而且利用了不同类型的喷墨打印头芯片的特点进行优势互补，便于开发高度集成化的混合型打印头，以应对工业3D打印领域中多样化的打印状况。

可选的，在上述打印头芯片中，所述喷墨打印头芯片为压电喷墨打印头芯片或热泡喷墨打印头芯片，也可以是其他类型的喷墨打印头芯片。压电喷墨打印头芯片或热泡喷墨打印头芯片是目前应用较为广泛的两种喷墨打印头芯片。

可选的，在上述打印头芯片中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片按照预设的排列顺序分布，且确保每一行和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。具体的，每个喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片需要按照预设的排列顺序分布，比如采用多行多列的阵列排列顺序，而且要确保每一行和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐，这样使得打印质量得到保证。另外为了便于集成控制，需要对每个喷墨打印头进行位置编码，以便后续进行位置识别以控制其工作状态。

可选的，在上述打印头芯片中，所述预设的排列顺序为所述喷墨打印头模组中的同类型的喷墨打印头芯片组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列，或者，所述喷墨打印头模组中的各类型的喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。图2是本发明实施例中提供的一种喷墨打印头模组的结构示意图，参考图2，喷墨打印头模组包括至少两种类型的喷墨打印头芯片，图2中示意性的画出2种类型的喷墨打印头芯片，即第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14。第一种喷墨打印头芯片13组成一排，第二种喷墨打印头芯片14组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。需要说明的是，本实施例中对每种类型的喷墨打印头芯片的个数不作具体限定，根据需要同类型的喷墨打印头芯片也可以组成多排，比如所有的第一种喷墨打印头芯片13组成2排或3排等。图3是本发明实施例中提供的另一种喷墨打印头模组的结构示意图，参考图3，所述喷墨打印头模组中的各类型的喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，图3中也是示意性的画出2种类型的喷墨打印头芯片(第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14)，从图中可以看到，第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14间隔交替出现，间隔周期为一个或者多个喷墨打印头芯片。图4是本发明实施例中提供的另一种喷墨打印头模组的结构示意图，参考图4，第一种喷墨打印头芯片13和第二种喷墨打印头芯片14也可以按照图4中的排列顺序进行排列。以上是几种喷墨打印头模组中的各类型的喷墨打印头芯片排列结构，其中各类型的喷墨打印头芯片也可以按其他的排列顺序进行排列，但要确保每一行和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。

可选的，在上述打印头芯片中，所述过滤网由硅、陶瓷、有机聚合物(如PI,PBO,SU8)、玻璃或金属材料构成。为便于进行芯片至圆片的封装，所述过滤网优先选择由硅片制成。可以使用半导体加工工艺制造，也可以使用激光、喷砂等加工方式形成过滤网。

可选的，在上述打印头芯片中，还包括：驱动电路，用于驱动所述至少两种类型的喷墨打印头芯片。通过为所述至少两种类型的喷墨打印头芯片提供集成一体的驱动电路，消除了在驱动不同类型的喷墨打印头芯片的差异性，从而实现在芯片上的统一，这样驱动电路就可以提供出统一的交互接口和驱动接口，从而便于实现集成方案。

可选的，在上述打印头芯片中，所述过滤网与各所述喷墨打印头芯片接触的表面上形成有凹槽。图5是本发明实施例提供的一种过滤网的俯视结构示意图，图6是图5中的过滤网的仰视结构示意图，图7是图5中的过滤网的侧视结构示意图，参考图5，在过滤网12的一侧表面形成有很多滤孔121，用于过滤打印时所需的打印液体，避免其中的杂质阻塞喷孔，滤孔121所在层的厚度一般为5-40um，滤孔121的直径根据实际使用的打印液体的不同而设计为对应的尺寸，一般为5-20um。参考图6和图7，在过滤网12的另一侧形成有多个凹槽122，凹槽122根据滤孔的大小进行适当的配置。一方面形成凹槽122可以减小滤孔121所在层的厚度，使得在加工直径较小的滤孔121时，更容易实现，另一方面凹槽122也形成了一个封闭的区域，使得其中的用于打印的液体保持在此凹槽122内，不会对其他凹槽122内的打印液体造成干扰。

实施例二

图8是本发明实施例中提供的一种打印头芯片的制造方法，该方法适用于需要使打印头芯片能够打印不同的打印液体的情况。参考图3，本发明实施例中的打印头芯片的制造方法包括：

步骤110、提供衬底，在衬底中形成多个墨水容纳腔。

首先提供一个衬底，一般为硅片，利用深刻蚀工艺制造出多个墨水容纳腔，用于存储打印时所用的液体，例如低粘度的墨水和高粘度的墨水等。

步骤120、在衬底的第一侧形成过滤网，过滤网中形成有多个滤孔。

准备一个基底，一般为硅片或者聚合物薄膜，利用光刻刻蚀工艺制造出多个滤孔以形成过滤网，然后利用键合或者贴合的方式将含有墨水容纳腔的衬底和过滤网进行贴合。

步骤130、在过滤网远离衬底的一侧表面形成多个喷墨打印头模组，喷墨打印头模组包括至少两种喷墨打印头芯片，其中，喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通滤孔与一个墨水容纳腔相连。

首先将切割好的各种类型的喷墨打印头芯片(例如压电喷墨打印头芯片和热泡喷墨打印头芯片)的背面涂覆改性环氧树脂，已便于后续进行粘结固定；然后使用芯片到晶圆(Die To Wafer)工艺将芯片与晶圆贴合，从而将切割好的各喷墨打印头芯片，放置在指定排列的位置。放置后则进行升温固化，使各喷墨打印头芯片固定并具有密封性，然后将柔性印刷电路板贴合至打印头芯片的芯片导电板上，实现控制信号的输入和输出。

本发明实施例中的打印头芯片的制造方法，首先供衬底，在衬底中形成多个墨水容纳腔，然后在衬底的第一侧形成过滤网，过滤网中形成有多个滤孔，接着在过滤网远离衬底的一侧表面形成多个喷墨打印头模组，喷墨打印头模组包括至少两种喷墨打印头芯片，其中，喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通滤孔与一个墨水容纳腔相连。

本发明实施例中的打印头芯片的制造方法通过制造一种包括有至少两种类型的喷墨打印头芯片，这样就可以根据实际打印需求选择相对应的喷墨打印头芯片工作,能够在不同类型的喷墨打印头芯片中方便地切换，或者使不同类型的喷墨打印头芯片同时工作，从而能够打印两种或多种不同类型的液体的综合性芯片，为工业打印提供更多选择，而且利用了不同类型的喷墨打印头芯片的特点进行优势互补，便于开发高度集成化的混合型打印头，以应对工业3D打印领域中多样化的打印状况。

可选的，根据上述打印头芯片的制造方法，所述喷墨打印头模组中的喷墨打印头芯片按照预设的排列顺序分布，以且确保每一行或和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。

可选的，根据上述打印头芯片的制造方法，所述预设的排列顺序为所述喷墨打印头模组中的同种喷墨打印头芯片组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列，或者，所述喷墨打印头模组中的各种喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。

本发明实施例所提供的打印头芯片的制造方法与本发明实施例所提供的打印头芯片具备相应的功能和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种打印头芯片，其特征在于，包括：

衬底，

多个墨水容纳腔，形成于所述衬底中；

过滤网，位于所述衬底的第一侧，所述过滤网中形成有多个滤孔；

至少一个喷墨打印头模组，位于所述过滤网远离所述衬底的一侧表面，所述喷墨打印头模组包括至少两种类型的喷墨打印头芯片；

其中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通过所述滤孔与一个所述墨水容纳腔相连。

2.根据权利要求1所述的打印头芯片，其特征在于，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片按照预设的排列顺序分布，且确保每一行和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。

3.根据权利要求2所述的打印头芯片，其特征在于，所述预设的排列顺序为所述喷墨打印头模组中的同类型的喷墨打印头芯片组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列，或者，

所述喷墨打印头模组中的各类型的喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。

4.根据权利要求1-3中任一所述的打印头芯片，其特征在于，所述过滤网由硅、陶瓷或金属材料构成。

5.根据权利要求1-3中任一所述的打印头芯片，其特征在于，所述喷墨打印头芯片为压电喷墨打印头芯片或热泡喷墨打印头芯片。

6.根据权利要求1-3中任一所述的打印头芯片，其特征在于，还包括：

驱动电路，用于驱动所述至少两种类型的喷墨打印头芯片。

7.根据权利要求1-3中任一所述的打印头芯片，其特征在于，所述过滤网与各所述喷墨打印头芯片接触的表面上形成有凹槽。

8.一种打印头芯片的制造方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底中形成多个墨水容纳腔；

在所述衬底的第一侧形成过滤网，所述过滤网中形成有多个滤孔；

在所述过滤网远离所述衬底的一侧表面形成多个喷墨打印头模组，所述喷墨打印头模组包括至少两种喷墨打印头芯片；

其中，所述喷墨打印头模组中的各喷墨打印头芯片通过所述滤孔与一个所述墨水容纳腔相连。

9.根据权利要求8所述的打印头芯片的制造方法，其特征在于，所述喷墨打印头模组中的喷墨打印头芯片按照预设的排列顺序分布，以且确保每一行或和列中的喷墨打印头芯片的喷孔对齐。

10.根据权利要求9所述的打印头芯片的制造方法，其特征在于，所述预设的排列顺序为所述喷墨打印头模组中的同种喷墨打印头芯片组成一排，各排喷墨打印头芯片间隔排列，或者，

所述喷墨打印头模组中的各种喷墨打印头芯片间隔交替组成多排，各排喷墨打印头芯片间隔排列。